牛顿力学精品课件

1、牛顿力学第1页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 一 掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件 二 熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况，能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题 教学基本要求 三 理解惯性系与非惯性系的概念，了解惯性力的概念第2页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四第二章牛顿定律2.1 牛顿运动定律第3页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四杰出的英国物理学家，经典物理学的奠基人他的不朽巨著自然哲学的数学原理总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果，其中含有三条牛顿运动定律和万有引力定律,以及质量、动量、力和加

2、速度等概念在光学方面，他说明了色散的起因，发现了色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说是经典力学的第一部经典著作。牛顿 Issac Newton （16431727）第4页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四一 牛顿第一定律(Newton first law) 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止 .时， 恒矢量“自由粒子”总保持静止或匀速直线运动状态。惯性物体保持静止或匀速直线运动不变的属性。说明反映了物体的惯性，又叫做惯性定律给出了力的概念，提出了力是改变物体运动状态的原因第5页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四二 牛顿

3、第二定律(Newton second law) 运动的“变化”与所加动力成正比，并发生在力的方向上“动量”的概念：用动量描述运动比用速度更普遍和深刻说明矢量关系为合力此关系是瞬时关系第6页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四即第7页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四惯性质量：牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量。 (成立条件：物体运动速度vC）引力质量：式中被称为引力质量经典力学中不区分引力质量和惯性质量第8页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四(1) 瞬时关系(2) 牛顿第二定律只适用于质点注意(3) 力的叠加原理（平行四边形法则）第9

4、页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四例1 质量为m的物体自空中落下，它除受重力外，还受到一个与速度平方成正比的阻力的作用，比例系数为k，k为正值常量。求该物体下落的收尾速度？（收尾速度指最后物体作匀速运动时的速度）解：质点受力为竖直方向：收尾速度时， 第10页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。作用力与反作用力：三 牛顿第三定律(Newton third law)它们总是成对出现，它们之间一一对应。它们分别作用在两个物体上，绝不是平衡力。它们一定是属于同一性质的力。第11页，共46页，202

5、2年，5月20日，15点9分，星期四地球例 分析物体间的相互作用力第12页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四拔河比赛只是比力气吗？m2m1xOx20 x10C第13页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四四 力学相对性原理 为常量第14页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 (2) 对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关 (1) 凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系伽利略相对性原理注意第15页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四第二章牛顿定律2.2 物理量的单位和量纲第16页，共4

6、6页，2022年，5月20日，15点9分，星期四物理量的单位制基本量的主单位称为基本单位. 由基本单位以相乘、相除的形式构成的单位称为导出单位 . 长度 米 m光在真空中于1299,792,458 s时间间隔内所经路径的长度 质量 千克 kg “千克标准原器” 是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中 时间 秒 s 铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9,192,631,770个周期的持续时间为1 s 1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制第17页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 电流 安培 A 在两

7、条置于真空中的,相互平行,相距1米的无限长而圆截面可以忽略的导线中,通以强度相同的恒定电流,若导线每米长所受的力为0.0000002 N,则导线中的电流强度为1 A 热力学温度 开尔文 K 水的三相点热力学温度的为1/273.15 物质的量 摩尔 mol 12g C12原子的数目 发光强度 坎德拉 cd 一光源发出的频率为5401012Hz的单色辐射,且在此方向上的辐射强度为1/683W/Sr第18页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四速率导出量力功第19页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系 .3）从量纲分析中定出方

8、程中比例系数的量纲和单位 .2）量纲可检验文字结果的正误 .某一物理量 的量纲量纲定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子 .量纲作用第20页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四第二章牛顿定律2.3 几种常见的力第21页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四一万有引力引力常数m1 m2r 重力地表附近第22页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 四种相互作用的力程和强度的比较表中强度是以两质子间相距为 时的相互作用强度为1给出的种 类相互作用粒子强度力程/m引力作用所有粒子、质点弱相互作用带电粒子电磁作用核子、介子等强子强相互作用强

9、子等大多数粒子第23页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四温伯格萨拉姆格拉肖弱相互作用电磁相互作用电弱相互作用理论三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用，1984年获诺贝尔奖电弱相互作用强相互作用万有引力作用“大统一”（尚待实现）第24页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四二弹性力 常见弹性力有：正压力、张力、弹簧弹性力等弹簧弹性力胡克定律由物体形变而产生的第25页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四例1质量为 、长为 的柔软细绳，一端系着放在光滑桌面上质量为 的物体，在绳的另一端加力 设绳的长度不变，质量

10、分布是均匀的求：(1)绳作用在物体上的力；(2)绳上任意点的张力第26页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四解 想在点 将绳分为两段，其间张力和 大小相等, 方向相反(1)由得第27页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四（2）Ox第28页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四第29页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四三摩擦力一般情况 滑动摩擦力最大静摩擦力静摩擦力 第30页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四例2如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张角为 ，绳与圆柱间的静摩擦因数为 ，求绳处于滑动边缘时,绳两端的

11、张力 和 间的关系(绳的质量忽略)第31页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四圆柱对 的摩擦力 圆柱对 的支持力 解取一小段绕在圆柱上的绳取坐标如图两端的张力 ，的张角 第32页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四第33页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四若0.460.210.000 39第34页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四第二章牛顿定律2.4 牛顿定律的应用举例第35页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四1）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）2）取坐标系；3）列方程（一般用分量式

12、）；4）利用其它的约束条件列补充方程；5）先用文字符号求解，后代入数据计算结果.6) 讨论结果，分析此类问题的特点。 解题的基本思路两类问题： 已知力求运动方程 已知运动方程求力第36页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四(1) 如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计且 求重物释放后，物体的加速度和绳的张力例1阿特伍德机第37页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四解(1) 以地面为参考系画受力图、选取坐标如右图第38页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 （2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度

13、相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力解 以地面为参考系 设两物体相对于地面的加速度分别为 ，且相对电梯的加速度为第39页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四解得第40页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四 例2 如图，长为 的轻绳，一端系质量为 的小球,另一端系于定点 ， 时小球位于最低位置，并具有水平速度 ，求小球在任意位置的速率及绳的张力第41页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四解第42页，共46页，2022年，5月20日，15点9分，星期四问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计例3 如图,摆长为 的圆锥摆，细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为 的