大学物理质点动力学

21五月2023吉林大学物理教学中心第二章

质点运动的基本定律

以质点为对象，研究质点间的相互作用对其运动状态的影响。21五月2023吉林大学物理教学中心2.1牛顿运动定律2.1.1牛顿运动定律表述一、牛顿第一定律

任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。

给出了两个重要的物理概念：

惯性（inertia）

力（force）

惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性称为惯性。力：力是外界物体施加的作用，它是物体状态改变的原因。21五月2023吉林大学物理教学中心二、牛顿第二定律

物体受外力作用时，获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体质量成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。（1）迭加性：

是合外力；（2）瞬时性：和是瞬时关系，二者同时出现，同时消失。

（3）矢量性：21五月2023吉林大学物理教学中心三、牛顿第三定律

物体间的作用力和反作用力在同一直线上，大小相等而方向相反。AB（1）二力同时存在、同时消失、相互依存；（2）分别作用在两个物体上，不是平衡力；（3）作用力和反作用力具有相同性质。（5）公式定义的质量m反映了物体惯性的量度，称为惯性质量；（4）公式中的运动量称为质点的动量；21五月2023吉林大学物理教学中心2.1.3牛顿运动定律适用范围1.牛顿定律只适用于惯性系2.牛顿定律只适用于低速宏观物体牛顿定律不成立参照系叫做非惯性系。牛顿定律成立的参照系叫做惯性系。低速：物体速度远低于光速。宏观：物体尺寸远大于原子的尺度。3.利用牛顿定律解题步骤：（1）选惯性系，取隔离体；（2）受力分析，列矢量方程；（3）建立坐标，写投影方程；（4）求解分析。21五月2023吉林大学物理教学中心例2.1

一个质量为m的物体，在有粘性的流体中运动，受到的阻力与速度大小成正比，方向相反，即f=－bu，式中b为常数。若物体只受阻力作用，当t=0时，物体以初速度u0开始在流体中运动，试求物体的速度方程。

解以物体为研究对象，其受力f=－bu

。根据牛顿第二定律，则有即两边积分整理后得出

速度随时间增加而减小，减小的快慢取决于m和b的大小。21五月2023吉林大学物理教学中心例2.2

如图所示，质量为m的质点，沿半径为R的圆环的内壁运动，整个圆环水平地固定在一光滑桌面上。已知质点与环壁间的摩擦系数为m，质点开始运动的速率为u0，试求质点在任一时刻的速率。解：选地面参照系和隔离体：如图N=mu

2/R

-mmu2/R=mdu/dtONfmR分析受力，列出矢量方程：求解分析：积分得出注意：在运动过程中，摩擦力是变化的。21五月2023吉林大学物理教学中心2.2力学相对性原理2.1.1力学的相对性原理

对于描述力学规律来说，所有惯性系都是等价的，这就是力学的相对性原理，亦称伽利略相对性原理。1632年伽利略航船实验，得出：1、在相对于惯性系作匀速直线运动的参照系中力学规律与惯性系相同。2、相对于惯性系作匀速直线运动的一切参照系都是惯性系。伽利略航船21五月2023吉林大学物理教学中心一、伽利略变换

是建立在经典时空观基础上的不同参照系之间的时空变换关系。P点时空坐标：yzP2.2.2

经典力学时空观21五月2023吉林大学物理教学中心1、反映了牛顿绝对空间和时间的经典时空理论。表明了运动的相对性。加速度变换式（Galileoaccelerationtransformation）

伽利略速度变换式（Galileovelocitytransformation）2、只适用于经典力学范围。

应当明确：牛顿第二定律的表现形式不变。21五月2023吉林大学物理教学中心1、同时性是绝对的2、时间间隔是绝对的