哈工大大学物理第2章--质点动力学基础(1).ppt

1、第2章 牛顿运动定律,2.1 牛顿运动定律,一、 牛顿第一定律（惯性定律）,重要概念,3.惯性系,惯性定律在其中严格成立的参考系,叫惯性参考系，简称惯性系.,2.力,任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直至其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。,1.惯性: 维持原运动状态的属性,分量式,平面曲线运动,1. 反映了力的瞬时效应,注意：,物体受到外力作用时，所获得的加速度a大小与合外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比；加速度方向与合外力方向相同。,二、 牛顿第二定律,力的叠加原理,3. 只适用于惯性系。,2. 指出质量是物体惯性大小的量度,牛顿第二定律的更为一般的表述,运动的变化与所加的

2、动力成正比；并且发生在这个力所沿的直线的方向上。,运动,物体动量,动量定义式,变化,对时间的变化率,- 物体受到的合外力等于物体动量对时间的变化率,牛顿认为：,质量与速度无关,三 、牛顿第三定律,作用与反作用,对于每一个作用，总有一个相等的反作用与之相反；或者说，两个物体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. 说明力是相互的,注意：,4. 作用力和反作用力同性质,2. 作用力和反作用力同生同灭,3. 适用于惯性参考系,基本单位,导出单位,国际单位制,SI制,SI制力学基本单位,时间,秒,s,长度,米,m,质量,千克,kg,量纲,T,L,M,SI制力学导出单位,例：,力,1千克

3、 米/秒2,1牛顿 =,四、物理量单位和量纲,米、千克、秒、安培 开尔文、摩尔、坎德拉,通过物理定理等导出的单位,1.万有引力,2. 弹性力,正压力,支持力,拉力,张力,弹簧的弹力,（胡克定律）,3. 摩擦力,滑动摩擦力,静摩擦力,大小可变,最大静摩擦力,4. 黏滞阻力,相对速率较小时,相对速率较大时,2.2 力学中常见的几种力,重力,在没有空气阻力时， 鸡毛和苹果有同样的加速度。,粒子间的相互作用（四大作用） 对象 作用距离 （m） 传递 引力 所有粒子 引力子 电磁 带电粒子 光子 强 强子 10 -15 胶子 g 弱 大多数粒子 10 -18 中间玻色子W ，Z0,基本的自然力,（1）

4、认物体,（2）,看运动,（3）,分析力,（4） 列方程,（5） 解方程,2.3 牛顿运动定律应用示例,一般解决两类问题:,求,明确问题中所求运动的物体.,考察该物体所作的运动形式并建立坐标系.,分别画出各质点所受的力.,写出动力学方程 , 找出有关的几何关系.,作必要的近似并求解.,Z,例1 求圆柱形容器以 作匀速旋转，液体自由表面形状？,设质元的质量为m ，,根据牛顿第二定律,有,x,Z,z0,解得：,可以解得：,若已知桶不旋转时水深为h，,桶半径为R ,有：水的总体积为,讨论,结果：,查量纲：, =1/s2 ， x = m ， g =m/s2,正确。,过渡到特殊情形：,= 0，有 z =

5、z0 = h，,正确。,看变化趋势：,x 一定时， ( z-zo ),合理。,解 ： 小滑块在水平方向上受力分析：,挡板对小滑块侧向压力,指向圆心，该力是迫使小滑块 作圆周运动的向心力；,挡板给与小滑块的切向摩擦 力,它使小滑块作减速运动。,选用自然坐标系列出动力学方程 :,法向：,切向：,两式联立，分离变量，得：,解得,沿切线方向,小滑块运动路程：由,等式两边积分：,得,最后由摩擦力公式,将 v 代入，得,沿切线方向。,写成矢量式：,例3：,已知：,流体阻力,求：,质量为m的物体在流体中下落的速率,和终极速率,解：,令,y,建立坐标系,t=0,时,终极速率,例4. 如图所示 , 质量为 m 的直杆可以在竖直 方向上运动 求质量为 m 的斜劈的加速度 和作用力（地