简明大学物理第二版2质点动力学1课件

1二惯性系和非惯性系惯性力

相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系．

相对于惯性系作变速运动的参考系都是非惯性系．匀加速直线运动的非惯性系2引入惯性力注：惯性力是假想力，没有施力物体3三力学相对性原理（伽利略相对性原理）在相互作匀速直线运动的所有惯性系中，一切力学现象是等同的

在任意一个惯性系中，物体所遵从的力学规律完全相同5二弹性力常见弹性力有：压力、张力、拉力、弹簧弹性力等．弹簧弹性力——胡克定律相互接触物体因挤压或拉伸而产生形变所导致的力．6三摩擦力通常情况

滑动摩擦力最大静摩擦力静摩擦力

7补例1

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,绳两端的张力

和间的关系(绳的质量忽略)．9解题步骤隔离物体受力分析建立坐标列方程解方程结果讨论10

例2-2

升降机内有一光滑斜面，斜面固定在升降机底板上，倾角，当升降机以匀加速度上升时，物体从斜面顶点处沿斜面下滑，试求物体相对于斜面的加速度以及相对于地面的加速度11问绳和铅直方向所成的角度为多少？空气阻力不计．

例2-3一圆锥摆，长为的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为的小球，小球经推动后，在水平面内作角速度为的匀速率圆周运动．13

补例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．14

补例3

设空气对抛体的阻力与抛体的速度成正比，即，为比例系数．抛体的质量为、初速为、抛射角为．求抛体运动的轨迹方程．15力的累积效应对积累对积累动量、冲量、动量定理、动量守恒动能、功、动能定理、机械能守恒17某方向受到冲量，该方向上动量就增加．说明分量表示冲量（矢量）动量定理18x

方向平均力矢量形式19

例2-4

体重的运动员跳过高的横杆后，垂直落在海绵垫子上，假设人与垫子相互作用的时间为，试求出运动员所受到的平均冲力，若运动员落在地上，作用时间为，试问运动员受到的平均冲力又是多少？21质点系一质点系的动量定理对两质点分别应用质点动量定理：22因内力，故将两式相加后得：质点系动量定理质点系动量定理若质点系所受的合外力——动量守恒定律则系统的总动量不变二动量守恒定律（恒矢量）(3)若，但满足有(4)动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的定律之一．例2-5

已知质子的质量，mH=1u(原子质量单位，1u=1.6605×10-27kg)，速度为vH=6×105m·s-1水平向右；氦核的质量mHe=4u，速度vHe=4×105m·s-1，竖直向下.若二者相互碰撞，碰后质子速度v′H=6×105m·s-1，与竖直方向成37°.试求碰撞后氦核的速度.

29B**A2

变力的功30讨论直角坐标系自然坐标系合力的功等于各个分力功的代数和SI单位中，功的单位是焦耳，

符号为J,1J=1N·m例2-6

如图所示，一质量为20kg的物体由A

点沿圆形轨道下滑，到达B

点时的速度值为4.0m·s-1

，从B点开始，物体在水平向右的拉力f=10N的作用下沿地面水平向右运动到8.0m处的C点而停止.求：(1)在运动全过程中法向力对物体做的功；

(2)在水平运动时拉力和摩擦力对物体做的功；

(3)在水平运动时合外力对物体做的功.例2-7

倔强系数为k

的轻弹簧的一端系在A点，另一端与质量为m的物体相连，物体靠在半径为R的光滑圆柱体表面上，弹簧原长为AB，在变力f作用下，物体极缓慢地沿圆柱表面从位置B

移动到C，如果力f

的方向处处与图中圆面相切，试求变力f对物体所做的功.34

补例6

一质量为m

的小球竖直落入水中，刚接触水面时其速率为．设此球在水中所受的浮力与重力相等，水的阻力为,b

为一常量.求阻力对球作的功与时间的函数关系．35

平均功率

瞬时功率

功率的单位

（瓦特）36而二动能质点的动能定理ABθ37

动能是相对量，与参考系有关注意

动能定理只能在惯性系中成立，但对不同惯性系动能定理形式相同．

功是过程量，动能是状态量38外力功内力功三质点系的动能定理

质点系动能定理

内力可以改变质点系的动能注意

对质点系，有

对第个质点，有重力由a到b做的总功一重力的功保守力当物体沿任一闭合路径绕行一周时，重力对物体做的总功为零.具有做功与路径无关这种特点的力称为保守力，否则称为非保守力重力作的功只取决于起始和终了的位置，而与所经过的路径无关弹性力、万有引力、静电力等是保守力，摩擦力是非保守力.41二弹性力作功42万有引力作功的特点对

的万有引力为移动时，作元功为43m从A到B的过程中三势能1

重力势能与位置有关的能量，称为势能重力的功等于重力势能增量的负值。h=0处为势能零点2弹性势能令弹簧未发生形变时（x=0）为势能零点弹簧伸长x时的弹性势能为弹性力的功等于弹性势能增量的负值。3万有引力势能令无穷远处为万有引力势能零点r处的万有引力势能为万有引力的功等于引力势能增量的负值。讨论：（1）势能是状态函数;（2）势能是相对的;（3）势能是对系统而言；（4）势能是标量，单位与功相同。48一质点组的功能原理

质点系动能定理

机械能

系统所受外力的功和非保守内力的功的总和等于系统机械能的增量——质点系的功能原理。例2-8

质量m=2.0kg的物体由静止开始沿¼圆周由A

滑到B，在B

时的速度为v=6.0m/s，圆的半径R=4.0m。求物体由A

到B

的过程中，摩擦力所做的功。质点系的功能原理二机械能守恒定律若则例2-9

长为长为l，质量均匀分布的软绳放在高l的光滑桌面上，其质量为m，开始时软绳静止，垂下的长度为l0，释放后软绳下落，求软绳完全脱离桌面时的速率.三能量守恒与转换定律功与能概念的深化1能量守恒与转换定律

能量不能消失，也不能创造，它只能从一种形式转换为另一种形式，这个结论称为能量守恒和转换定律，这是物理学中最具普遍性的定律之一，也是整个自然界遵从的普遍规律.2功的含义本质上，做功是能量交换或转化的一种形式，数量上，功是被交换或转化的能量的一种量度.3功是过程量，能是状态量。52

补例7一轻弹簧,其一端系在铅直放置的圆环的顶点P，另一端系一质量为m

的小球,小球穿过圆环并在环上运动(μ=0)．开始球静止于点A,弹簧处于自然状态，其长为环半径R;当球运动到环的底端点B时，球对环没有压力．求弹簧的劲度系数．53

补例8

设有两个质量分别