高二物理竞赛伽利略相对性原理和质心运动定理课件

第一章力和运动§1-5伽利略相对性原理非惯性系惯性力伽俐略(1564-1642)意大利物理学家天文学家2目录第一章力和运动第二章运动的守恒量和守恒定律第三章刚体和流体的运动第四章相对论基础第五章气体动理论第六章热力学基础第七章静止电荷的电场第八章恒定电流的磁场第九章电磁感应电磁场理论§1-1质点运动的描述§1-2圆周运动和一般曲线运动§1-3相对运动常见力和基本力§1-4牛顿运动定律§1-5

伽利略相对性原理

非惯性系惯性力伽利略变换一切彼此等价做匀速直线运动的惯性系，

对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的。力学的相对性原理(伽利略相对性原理)在一个惯性系内部所作的任何力学实验，都不能够确定这一惯性系本身是在静止，还是在做匀速直线运动。①伽利略相对性原理3-----牛顿力学的绝对时空观牛顿力学速度与惯性系有关(相对性)同时的绝对性时间的测量长度的测量与惯性系无关据伽利略变换，可得到经典时空观②经典（牛顿）力学时空观43.非惯性系相对于一个已知惯性系做加速运动的参考系。4.判断一个参考系是否是惯性系的标准实验观察。1.惯性系凡是适用牛顿运动定律的参考系。2.惯性系性质在惯性系中,一个不受力作用的物体将保持静止或做匀速直线运动。相对于惯性系做匀速直线运动的参考系一定也是惯性系。*③非惯性系(noninertialsystem)5有无数个不适用牛顿运动定律的参考系。a-a惯性系非惯性系问题:1.在地面的站台上观察金杯的运动状态如何?2.在加速行驶的车内观察金杯的运动状态又如何?(答:静止)(答:加速向左运动。)例：奖杯受合力=0，却有加速度？6在非惯性系中观察和处理物体的运动现象时,为了应用牛顿定律而引入的一种虚拟力。以牛顿定律形式去分析S--惯性系--非惯性系系相对S系的加速度--在平动加速系中，对牛顿第二定律进行推广。

系中的加速度据加速度的变换关系有在S系中，牛顿定律成立*④惯性力(inertialforce)7在系中牛顿定律在系中不成立所以在非惯性系中例如：=-ma0Fi

在转动参考系中惯性力:大小方向沿着圆的半径向外方向与的方向相反一质量为60kg的人，站在电梯中的磅秤上，当电梯以0.5m/s2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。解：取电梯为参考系。已知这个非惯性系以a=0.5m/s2的加速度对地面参考系运动，与之相应的惯性力从电梯这个非惯性系来看，人除受重力G（方向向下）和磅秤对它的支持力N

(方向向上)之外，还要另加一个。此人相对于电梯是静止的，则以上三个力必须恰好平衡.例题1-159即于是

由此可见，磅秤上的读数（根据牛顿第三定律，它读的是人对秤的正压力，而正压力和N是一对大小相等的相互作用）不等于物体所受的重力G。

当加速上升时，N>G，“超重”，

当加速下降时，N<G，“失重”。尤其在电梯以重力加速度下降时，失重严重，磅秤上的读数将为0。例题1-1510第二章运动的守恒量和守恒定律§2-1质点系的内力和外力质心质心运动定理12目录第一章力和运动第二章运动的守恒量和守恒定律第三章刚体和流体的运动第四章相对论基础第五章气体动理论第六章热力学基础第七章静止电荷的电场第八章恒定电流的磁场第九章电磁感应电磁场理论§2-1

质点系的内力和外力质心质心运动定理§2-2动量定理动量守恒定律§2-3功动能动能定理§2-4保守力成对力的功势能§2-5质点系的功能原理机械能守恒定律§2-6碰撞§2-7质点的角动量和角动量守恒定律§2-8对称性和守恒定律13①质点系的内力和外力质点系：由若干相互联系着的质点所组成的系统。

质点系中，内力都是成对出现的作用力、反作用力，每一对总是等值、反向、共线，相互抵消。

→

质点系所有内力的矢量和等于0.内力分别作用在不同的质点上，可影响各质点的运动。

内力能改变系统的总动能，但不能改变系统的总动量。

外力：力出现在质点系内，但其反作用力却作用在系统外的物体上。14②质心

(centerofmass)

重心：地球对物体各部分引力合力的作用点。质心：物体运动中由其质量分布所决定的一个特殊点。

在均匀重力场中，质心与重心的位置相重合。

直角坐标系质心位置质心的概念比重心更具有普遍的意义。15例题2-1求：腰长为a的等腰直角三角形均匀薄板的质心位置。dxxOxya

16质点系质心的运动量

两颗星体质量差不多，例如休神星。两颗星体质量不同，例如冥王星与冥卫一两颗星体质量有很大的不同，例如地球与月球质心位置：17③

质心运动定理质心运动定理：(P56推导)质点系所受的合外力=质点系的质量与质心加速度的乘积不管物体的质量如何分布，也不管外力作用在物体的

什么位置上，质心的运动代表了整个质点系的运动。质心的运动可看成一个质点的运动。(牛顿第二定律)质点系的内力可能影响各质点之间的相对运动，

但不影响质心的运动；质心的运动由外力所决定。18问题？用质心运动定理求出质心的运动后，

能否确定整个质点系的运动呢？如果是平动，则整个刚体的运动就确定了。

即质心的运动代表