大学物理-牛顿运动定律详解课件

1、In 1687, The Mathematical Principles of Natural Philosophy Issac Newton (16421727) 1第二章牛顿运动定律Newtons Laws of Motion本章： 牛顿运动定律 SI单位和量纲 基本的自然力 常见的几种力牛顿三大定律、惯性系、非惯性系、惯性力、科里奥利力、量纲21、FK4系：以1535颗恒星平均静止位形作为基准目前最精确实用的惯性系：太阳系zx y地心系地面系2、太阳系：由天文学观测结果得出，绕银河系中心公转的法向加速度约为 比较精确 33、地心系：绕太阳公转的法向加速度约为 较好的惯性系 太阳系zx y

2、地心系地面系4、地面系：地球自转使赤道处的物体产生的法向加速度为较差4非惯性系包括：平动加速系、转动系6.* 非惯性系、惯性力与科里奥利力 一、平动加速系中的惯性力若沿用牛顿定律的形式，则必认为小球受力为再看一例5 在 S 系中, 牛顿第二定律成立代入中得设 系相对惯性系 S 以加速度 平动在惯性系 S 中，设质点的加速度为 真实力 ， 质点的加速度在非惯性系 中，设质点的加速度为在 系中, 形式上的牛顿第二定律：6惯性力有真实的效果。平移惯性力各处均匀，与质点的位置无关。质点所受平移惯性力的大小，等于质点的质量和此非惯性系整体相对惯性系的加速度的乘积，方向与此加速度的方向相反平移惯性力牛顿力

3、学认为惯性力是“假想力”不是物体间的相互作用，没有反作用力。，7设圆盘匀速转动，物体 m 相对圆盘静止转动系中的惯性力、科里奥利力8物体相对圆盘运动时，还要受科里奥利力向心加速度科里奥利加速度代入 S 系牛顿第二定律 ，得圆盘系中形式上的牛顿第二定律：科里奥利力：真实力惯性离心力科里奥利力9槽壁真实力离心力科里奥利力【例】圆盘匀速转动，物体m相对圆盘沿径向运动的情况的科里奥利力：北半球，冲刷右岸【演示实验】科里奥利力10与中学地理知识矛盾了？怎么回事？11 1851年傅科在巴黎（北半球）的一个大厅里悬挂摆长 67 米的摆。发现摆动平面每小时沿顺时针方向转过1115角度。傅科摆摆面的旋转东西南北

4、【演示实验】12在地面系看：地球不转，摆面转。在恒星系看：地球转，摆面不转。恒星科里奥利力来源于恒星的引力!？物体的惯性依赖于宇宙及其分布马赫原理不同意见：宇宙物质分布不对称惯性不对称？132.2 SI单位和量纲 SI Units and Dimension1. SI单位力学基本量：长度(m)、质量(kg)、时间(s)SI(System International) 国际单位制1960年第11届国际计量大会通过导出量： 速度(m/s)、加速度(m/s2)、力(N) 等量纲将一个物理量用若干基本量的幂乘表出的式子，称为该物理量的量纲14e.g.v=LT-1a=LT-2F=MLT-2=T-1=T-

5、2 量纲分析利用量纲来检验文字结果正 确性的方法152009年高考题162.3 常见的几种力 Some Forces 1.重力: F = mg2.弹性力: F = kx3.摩擦力滑动摩擦力大小: f =kN最大静摩擦力大小: fmax= sN4.流体阻力: v 较大时: f = kv2 v 较小时: f = kv17Notes万有引力大小：（引力常量G = 6.67 1011 Nm2/kg2）就万有引力而言，质量分布具有球对称性的物体，等效于全部质量集中于球心的质点182.4 基本的自然力 Fundamental Interaction 万有引力电磁力强力弱力11061038102 种 类 相

6、对强度 作用距离 1015m 1018m不限不限19应用牛顿定律解题两类问题：已知力求运动 已知运动求力解题思路：确定物体分析运动状态（运动学条件，初始条件）分析受力（要画图）选取坐标系，列方程，求解，讨论20两类问题：已知力求运动；已知运动求力解题思路：分析运动状态；分析受力； 列方程；应用牛顿定律解题求解，讨论。选参考系、坐标系；提高型附录*21运动状态分析受力【例】柔软细绳长为l，小球质量为m，求摆下至 角时小球的速度和绳的张力。自然坐标系列方程：解（切向）（法向）选择参考系张力的概念lmOvmg22求解：运动学条件初始条件【讨论】有简捷解法吗？定解问题：23【例】绕在固定圆柱上的柔软细

7、绳的一端拴一条船，另一端用手拉住。圆柱的半径为R，绕在圆柱上的那段绳长为L，圆柱面与绳之间的静摩擦系数为. 当平衡时船一端的拉力为T0，求绳另一端的拉力TL（保持T0TL）。船TLT0L24 圆柱面对绳有摩擦力，绳中各处的张力可能不同。O解 力的平衡问题。 想象地把绳分为许多小段，通过分析一小段绳的受力情况，建立各小段绳之间的相互作用关系（微分方程）。【讨论】：为什么张力二个，N 和 f 各一个？静摩擦力 f 的方向？ 为什么B 端张力为 T+dT ?T0TL25O切向：径向：26各小段绳之间的相互作用关系（微分方程）: 结论：静摩擦系数越大，绕在圆柱上的绳越长，绳另一端的拉力就越小。 27Chap.