力学基本定律ppt课件

1、第一章力学根本定律第一章力学根本定律1 1、掌握对物体运动形状的描画方法。、掌握对物体运动形状的描画方法。2 2、了解加速度概念，了解牛顿第二定律及其微分、了解加速度概念，了解牛顿第二定律及其微分方式。方式。3 3、了解惯性系和非惯性系。、了解惯性系和非惯性系。 4 4、掌握功的计算，能量守恒定律，了解保守力与、掌握功的计算，能量守恒定律，了解保守力与非保守力的概念。非保守力的概念。 5 5、了解动量定理、了解动量定理(theorem of momentum )(theorem of momentum )及动量及动量守恒定律。守恒定律。 11 质点质点(particle)的运动的运动一、位移运

2、动方程一、位移运动方程二、速度加速度二、速度加速度三、例子三、例子一、位移运动方程一、位移运动方程1 1、质点：忽略物体的大小与外形笼统为一个质量、质点：忽略物体的大小与外形笼统为一个质量与它一样的点称为质点。与它一样的点称为质点。2 2、位矢：、位矢：222zyxrrkzjyixrP(x,y,z)xz0rijk3 3、位移、位移ktzjtyitxtr)()()()(AArxyzBBrsABrrrABAB一、位移运动方程一、位移运动方程4 4、质点运动方程的矢量表示：、质点运动方程的矢量表示：ktzjtyitxtr)()()()(),(txx),(tyy )(tzz 标标量量表表示示一、位移运

3、动方程一、位移运动方程二、速度加速度二、速度加速度1 1、平均速度、平均速度trv2 2、平均速率、平均速率tsvxyzAArBBrsrt二、速度加速度二、速度加速度trvt0limdtrd方向：切向方向：切向ABrAV1B2B3 3、瞬时速度、瞬时速度dtrdv ktzjtyitxtr)()()()(kdtdzjdtdyidtdxdtrdvkvjvivvzyx222zyxvvvvvdtdxvxdtdyvydtdzvz二、速度加速度二、速度加速度0tsrdtdsdtrdv4 4、速率、速率留意区分：平均速度、平均速率、瞬时速度和速率留意区分：平均速度、平均速率、瞬时速度和速率的概念区别的概念区

4、别二、速度加速度二、速度加速度5 5、加速度、加速度AvBvxyzABO速度增量速度增量ABvvv220limdtrddtvdtvat瞬时加速度瞬时加速度二、速度加速度二、速度加速度加速度的大小加速度的大小22dtrddtvdakajaiaazyx222zyxaaaaa二、速度加速度二、速度加速度加速度的方向：加速度的方向： 与与 一致一致v a a、直线运动：改动速度的大小、直线运动：改动速度的大小b b、匀速圆周运动：改动速度的方向、匀速圆周运动：改动速度的方向c c、曲线运动：？、曲线运动：？atana法向加速度改动速度的方向；法向加速度改动速度的方向；切向加速度改动速度的大小。切向加速

5、度改动速度的大小。例子例子例例1 1：一小车在程度面上的直角坐标系：一小车在程度面上的直角坐标系OxyOxy中的运动方中的运动方程为程为jtitr)sin6()cos6(式中式中r r 的单位是的单位是m m，t t的单位是的单位是s.s.求小车的轨道方程。求小车的轨道方程。解：由题设的运动方程，可得相应的分量式为解：由题设的运动方程，可得相应的分量式为 txcos6tysin63622 yx这阐明小车在程度面上沿着以原点这阐明小车在程度面上沿着以原点O O为圆心、半径为圆心、半径为为6m6m的圆周轨道运动。的圆周轨道运动。例子例子例例2 2：质点运动方程为：质点运动方程为求：速度、加速度、轨

6、迹方程。求：速度、加速度、轨迹方程。解：解：ktjtitr24)(dtrdv )4(2ktjtidtd)/(8smkjtdtvda )8(kjtdtd)/(82smj1)(tx24)(ttyttz)(mx1mzy2412 牛顿运动规律牛顿运动规律一、牛顿运动定律一、牛顿运动定律二、力学单位的国际单位制和量纲二、力学单位的国际单位制和量纲三、惯性系和非惯性系三、惯性系和非惯性系一、牛顿运动定律一、牛顿运动定律牛顿第二定律及其微分方式牛顿第二定律及其微分方式vmpdtpdF dtvmd)( dtvdmam分量式分量式22dtxdmdtdvmFxx22dtydmdtdvmFyy22dtzdmdtdv

7、mFzz二、力学单位的国际单位制和量纲二、力学单位的国际单位制和量纲物理量单位物理量单位“配套配套 - SI - SI制制选定少数几个物理量作为根本单位选定少数几个物理量作为根本单位: :质量质量M M、长度、长度L L、时间、时间T T其它为导出单位其它为导出单位物理量的量纲物理量的量纲-由根本量组合的式子由根本量组合的式子v=S/tv=S/t，那么速度的单位为，那么速度的单位为LT-1LT-1a=dv/dta=dv/dt，那么加速度的单位为，那么加速度的单位为LT-2LT-2F=maF=ma，那么力的单位为，那么力的单位为MLT-2MLT-2三、惯性系和非惯性系三、惯性系和非惯性系1 1、

8、惯性系：牛顿第一定律成立的参照系，如：太、惯性系：牛顿第一定律成立的参照系，如：太阳参照系、地心参照系、地面参照系等。阳参照系、地心参照系、地面参照系等。2 2、非惯性系：牛顿运动定律不成立的参照系。如：、非惯性系：牛顿运动定律不成立的参照系。如：相对地面作加速运动的物体系。相对地面作加速运动的物体系。 S系系0a0v任何物体任何物体, ,在不受外力作用时在不受外力作用时, ,总坚持静止形总坚持静止形状或匀速直线运动形状状或匀速直线运动形状, ,直到其他物体对它施加直到其他物体对它施加作用力迫使它改动这种形状为止。作用力迫使它改动这种形状为止。 三、惯性系和非惯性系三、惯性系和非惯性系amFS

9、S0a0aaa由由amF 得：得：0 aamF物体相对非惯性系的加速度物体相对非惯性系的加速度: a:0a非惯性系相对惯性系非惯性系相对惯性系( (地面地面) )的加速度的加速度:a物体相对惯性系地面物体相对惯性系地面) )的加速度的加速度三、惯性系和非惯性系三、惯性系和非惯性系amFSS0a0amamF称为惯性力称为惯性力引入的惯性力不是物体间相互作用的力，也没有引入的惯性力不是物体间相互作用的力，也没有反作用，因此又称为虚拟力。反作用，因此又称为虚拟力。那么物体相对于惯性系的牛顿第二定律的方式为那么物体相对于惯性系的牛顿第二定律的方式为例子例子例例1：人在向上加速的电梯中，看到：人在向上加

10、速的电梯中，看到鱼变重了，为什么？鱼变重了，为什么？解：以电梯为参照系非惯解：以电梯为参照系非惯性系，称的拉力多了一个性系，称的拉力多了一个惯性力，所以鱼重了。惯性力，所以鱼重了。mgN惯F例子例子解：人以转盘为参照系，静止解：人以转盘为参照系，静止，即，即例例2：人站在一转盘边缘随盘以：人站在一转盘边缘随盘以 转动转动,以转盘以转盘为参考系，求盘与人间的静摩擦力。为参考系，求盘与人间的静摩擦力。0 a0惯FfsnamF惯惯FfsnamnemR2R例子例子解：以电梯为参照系，那解：以电梯为参照系，那么么例例3：一质量为：一质量为60kg的人，站在电梯中的磅秤上，当的人，站在电梯中的磅秤上，当电

11、梯电梯 以以0.5m/s2的加速度匀加速上升时，磅秤上指示的加速度匀加速上升时，磅秤上指示的读数是多少？试用惯性力的方法求解。的读数是多少？试用惯性力的方法求解。aam惯F mgN惯F)(agm)5 . 08 . 9(60N61813 功和能能量守恒定律功和能能量守恒定律一、功一、功二、动能势能二、动能势能三、功能原理三、功能原理四、时间平移对称性及守恒定律四、时间平移对称性及守恒定律一、功一、功定义：定义：rdFdAdrFA量纲：量纲：ML2T-2 ML2T-2 单位：焦耳单位：焦耳J J功率：瓦特功率：瓦特w wavbFbvard二、动能势能二、动能势能drFAdsFcosdtvdtdvm

12、bavvmvdvbFbvaavdsrdtFFcosdtdvmtmadtdsv vdtds 1 1、动能：、动能：kinetic energykinetic energy二、动能势能二、动能势能bFbvaavdsrd222121abmvmv kkakbEEEAdrFAbavvmvdvkkakbEEE2 2、动能定理、动能定理二、动能势能二、动能势能kkakbEEEA3 3、物体系的动能定理、物体系的动能定理动能定理动能定理kieEAAA外力外力exterior forces)内力内力internal forces)例子例子一质量为一质量为m m的质点在沿的质点在沿x x轴方向的合外力轴方向的合外

13、力F=F0e-kxF=F0e-kx作作用下其中用下其中F0F0，K K作用为正的恒量，从作用为正的恒量，从x=0 x=0处自静处自静止出发，求它所能到达的最大速率。止出发，求它所能到达的最大速率。解：质点由解：质点由x=0处沿处沿x轴运动到任一位置轴运动到任一位置x的过程中，的过程中，合外力所作的功为合外力所作的功为xkxdxeFA00kxu令令那那么么例子例子kxudueFkA001 kxuekF00kxekF10kkakbEEEA0kaE而)1 (0kxkbekFEA当当x x趋向于无穷大时，趋向于无穷大时，kbE获得最大值获得最大值kF0kmFmEvk0maxmax22二、动能势能二、动

14、能势能4 4、保守力、保守力保守力：力对物体所作的功与物体运动的途径无关保守力：力对物体所作的功与物体运动的途径无关，仅由始末位置决议，这种力称为保守力。，仅由始末位置决议，这种力称为保守力。保守力沿闭合途径挪动一周，做功为零。保守力沿闭合途径挪动一周，做功为零。保守力做功，只决议于物体间的始末位置。保守力做功，只决议于物体间的始末位置。在保守力做功中，由相对位置决议的态函数，称为在保守力做功中，由相对位置决议的态函数，称为势能势能二、动能势能二、动能势能5 5、重力势能、重力势能ahbhababmghmgh bahhmgA保守力的功保守力的功= =势能增量的负值势能增量的负值pEAmghEp

15、二、动能势能二、动能势能ahbhab0drGA功只与始末位置有关，功只与始末位置有关，与途径无关与途径无关重力是保守力重力是保守力二、动能势能二、动能势能5 5、引力势能、引力势能mMrdFdrarbrarrdFArdrrMmGbb020barrdrrMmG2001barrG Mmr abrMmGrMmG00二、动能势能二、动能势能mMrdFdrarbrarabrMmGrMmGA00rMmGEp0pEA0rdFA另：万有引力做功也只与始末位置有关，与途径无关，万有引力做功也只与始末位置有关，与途径无关，所以万有引力也是保守力所以万有引力也是保守力二、动能势能二、动能势能6 6、弹性势能、弹性势

16、能0 xmax0 xmbxxm0babaxxxxkxdxxdFAbaxxkx221222121abkxkx弹力也是保守力弹力也是保守力三、功能原理三、功能原理1 1、内力：可分为保守力和非保守力、内力：可分为保守力和非保守力2 2、内力做功：为保守力做功和非保守力做功之和、内力做功：为保守力做功和非保守力做功之和物体系的动能定理物体系的动能定理iciAA 所以：kieEAAApicEA又保守内力功保守内力功idA非保守内力功非保守内力功kicideEAAAApkideEEAA三、功能原理三、功能原理3 3、机械能守恒定律、机械能守恒定律EEEAApkide0 00 014 动量动量守恒定律动量

17、动量守恒定律一、冲量与动量一、冲量与动量二、动量守恒定律二、动量守恒定律一、冲量和动量一、冲量和动量1 1、动量、动量vmPpddtF122121pppddtFIppttdtpdF 2 2、冲量、冲量一、冲量和动量一、冲量和动量3 3、动量定理、动量定理122121pppddtFIpptt12vmvmI4 4、动量定理的运用、动量定理的运用tpF平均冲力平均冲力二、动量守恒定律二、动量守恒定律FF1m2m ff二物体系二物体系由牛二定律由牛二定律dtpdfF1dtpdfF2) 1.()2.() 3.(ff由牛三定律由牛三定律21ppdtdFFipdtd二、动量守恒定律二、动量守恒定律21ppdtdFFipdtdiiFipdtd0iiF当常量常量ip动量守恒定律动量守恒定律例子例子一个静止的物体炸裂成一个静止的物体炸裂成三块，其中两块具有相等的