高二物理竞赛质点动力学课件

第2章质点动力学本章主要内容质点运动学：解释质点为什么做这样或那样的运动。主要内容：牛顿三大定律动量和动量守恒定律动能、势能及其相互转化2.1牛顿运动定律惯性参照系惯性和惯性质量相互作用和力牛顿运动定律的瞬时性牛顿运动定律的适用范围：相对于惯性参照系做低速运动的宏观质点牛顿第一定律（惯性定律）任何物体都将保持静止的或作匀速直线运动的状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，定义了惯性参考系定性了物体的惯性和力保持运动状态改变运动状态

一个不受力的物体都将保持静止的或作匀速直线运动的状态一个质点，只要其它物体作用于它的所有力的合力为零，则该质点就保持静止的或作匀速直线运动状态不变。质点保持静止的或作匀速直线运动状态，统称为质点处于平衡状态。该状态的条件：作用于质点上所有力的合力等于零。牛顿第二定律某时刻作用在质点上所有力的合力等于该时刻质点动量对时间的变化率。1、瞬时性：力和加速度同时存在、同时改变、同时消失。2、矢量性：直角坐标系自然坐标系3、叠加性：4、平衡状态：牛顿第三定律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。1、二作用力为同时出现、同时消失；2、二力为同性质的力；3、二力不是平衡力。地球常见的几种力1、重力：由于地球吸引使物体所受的力。

大小为质量与重力加速度的乘积，方向竖直向下。

F=mgg=9.8m/s2滑动摩擦力相对运动静摩擦力

相对静止，有相对运动趋势2、摩擦力：

当两个物体有相对运动或相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。分为滑动摩擦力和静摩擦力。大小分别为：fk=

kN及fsmax=sN。其中N为二物体间垂直接触面的正压力。

弹力：发生形变的物体，由于力图恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、拉力、支持力、弹簧的弹力。正压力支持力正压力当二物体接触时，若二者由于相互挤压而发生形变，所产生的垂直于二接触面作用力。当或时，绳两端的拉力相同绳中的张力o求各段绳中的张力当绳的质量可以忽略时，绳内的张力处处相等，且等于绳两端的拉力。xxxxx0弹簧的弹力在弹性限度内，满足胡克定律f=-kx，弹力的方向总是与形变的方向相反。基本的自然力1、万有引力：大小G=6.6710-11Nm2/kg2例、地球对物体的引力P＝mg=GMm/R2

所以g=GM/R2

2、电磁力：（库仑力）f=kq1q2/r2k=9109Nm2/C2注意：电磁力远远大于万有引力！3、强力：粒子之间的一种相互作用，作用范围在0.410-15米至10-15米。4、弱力：粒子之间的另一种作用力，力程短、力弱（10－2牛顿）＊以距源处强相互作用的力强度为1四种基本相互作用比较力的种类相互作用的物体力的强度力程万有引力一切质点无限远弱力大多数粒子小于电磁力电荷无限远强力核子、介子等＊牛顿定律的应用解题步骤：1、选好参照系，建立坐标系；2、选好参考对象，将其隔离；3、作该对象的受力分析，并在坐标系中进行力的分解；4、列分量方程，并求解；5、综合结论。例1、皮带运输机，已知：静摩擦系数求皮带向上匀速传送砖块时，砖块所受的静摩擦力。应用牛顿定律解题m认物体看运动查受力列方程xyx方向:沿x轴正方向例2、求线摆下角时珠子的速率和线的张力OLm切向：法向：例3、质量为m1的夹子，以压力P夹着m2的木板，已知两者间摩擦系数为，问以多大力向上拉才会使木板脱离夹子？解：设夹子m1的加速度为a1，木板m2的加速度为a2木板脱离夹子要求：

生产实际中注意利用摩擦力提升重物速度过快时，重物有脱落的危险。2.2动量动量的定义：根据牛二律：定义动量：——状态量定义冲量：

——过程量，力对时间的积累在时间间隔内，若可视为恒力，则：平均冲力in

个质点组成质点系质点组的动量定理对第

i个质点运用动量定理对所有质点求和外力内力合内力的冲量为零质点系总动量的增量=质点系所受合外力的冲量1.合外力为零，或外力远小于内力时，质点系动量守恒2.合外力沿某一方向为零，该方向上质点系动量守恒3.只适用于惯性系质点系的动量定理当合外力的冲量常矢量动量守恒定律2.3动能动能定理功和功率动能定理3.1功从A到B沿路径L，F做功为：一、功的定义AB矢量的点积是标量力沿路径的线积分合力的功=各分力的功的代数和功的正负动能定理一、质点的动能定理合外力对质点所做的功等于质点动能的增量AB二、质点系的动能定理m1m2ABO外力的功内力的功质点系总动能的增量内力会改变系统的总动能，但不会改变系统的总动量势能——保守力万有引力做功与路径无关，只与始末位置有关以万有引力的功为例m1m2ABO做功与路径无关，这种力称为保守力：如万有引力、静电力、弹性力保守力沿任意闭合路径所做的功为零。ABL1L2三、势能

因为保守力做功与路径无关，只与始末两点的位置有关。因此在保守力场，可引入势能函数——只与位置有关的函数。定义势能差选势能零点，设B点为势能零点：AB定义势能则：势能零点规定两质点相距无穷远时万有引力势能为零

令一、万有引力势能质点在球外，可认为球质量全部集中在球心。质点在球内，可认为质点所在球面内的质量全部集中在球心，质点