物理2(第二学位).ppt

第二章牛顿定律 Newton ’ s Law of Motion 英国物理学家,经典物理学的奠基人。他对力学、光学、热学、天文学和数学等学科都有重大发现,其代表作《自然哲学的数学原理》是力学的经典著作。牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家。牛顿 Newton (1643 -1727 ) 一、牛顿第一定律 Newton ’ s First Law 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变这种状态为止。 1. 反映了任何物体都具有惯性这一固有属性。所以牛顿第一定律又称为惯性定律。 2. 肯定了力的存在,并说明力是改变物体运动状态的原因,不是维持运动的原因。 3. 牛顿第一定律并不适用于任何参考系,凡是牛顿第一定律成立的参考系称为惯性参考系。 2-1 牛顿运动三定律常用的几种惯性参考系有: 地面参考系、地心参考系、日心参考系一切相对于惯性系做匀速直线运动的参照系也是惯性系! 如:在加速运动车厢中牛顿第一定律并不成立 1a ?? 1a ?二、牛顿第二定律 Newton ’ s Second Law 运动的变化和作用力成正比并且发生在力的方向上。动量对时间的变化率 v ??mp?动量 d d( ) d d p m F t t ? ? 1. ???vdd m F m ma t ? ????当不变时, v F 2. ?是物体所受合外力。 F a 3. ??瞬时关系,与同时存在、改变、消失。 4. 此式为矢量关系,可写成投影式: ???????? zz yy xx ma F ma F ma F 三、牛顿第三定律 Newton ’ s Third Law 作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。 1. 作用力与反作用力总是成对出现。 2. 力的性质相同。 3. 分别作用于不同物体,不能抵消或平衡。 m m ' T ?T ?P ?' P ?地球 2-3几种常见的力万有引力(重力)、弹性力、摩擦力一、万有引力 2 21r mmGF?重力: 地球表面附近的物体受到地球的吸引作用。 mg ? 22 11 kg mN 10 ??????G ?一般物体万有引力很小,但在天体运动中却起支配作用。 2R Mm GP? 2R MGg?-??二、弹性力当两个物体相互接触发生形变,物体因形变而产生的恢复力称为弹性力。三、摩擦力静摩擦力 max 0ff??滑动摩擦力 Nf r??常见的弹性力有: 弹簧的弹力、绳索间的张力、压力、支持力等。两个相互接触的物体在沿接触面相对滑动时, 或者有相对滑动的趋势时,在接触面之间会产生一对阻止相对运动的力,叫做摩擦力。 Nf 0 max??摩擦在实际中的意义?害处: 消耗大量有用的能量, 使机器运转部分发热等?减少摩擦的主要方法: 化滑动摩擦为滚动摩擦, 化干摩擦为湿摩擦。?摩擦的必要性:人行走,车辆启动与制动,机器转动(皮带轮), 弦乐器演奏等。失重状态下悬浮在飞船舱内的宇航员,因几乎受不到摩擦力将遇到许多问题。若他去拧紧螺丝钉,自己会向相反的方向旋转,所以必须先将自己固定才行。 2 -4 牛顿运动定律的应用一、牛顿运动定律的局限性只适用于宏观物体——微观物体用量子力学只适用于惯性系只适用于常速运动物体——高速运动物体用相对论——非惯性系问题要转换到惯性系二、应用牛顿定律解题的基本思路 5)先用文字符号求解, 后代入数据计算结果。 1)确定研究对象进行受力分析; (隔离物体,分析力,画受力图) 2)取坐标系; 3)列方程(一般用分量式, 用文字符号列方程式); 4)利用其它的约束条件列补充方程; 1 mg TF (1) 如图所示滑轮和绳子的质量均不计,滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计。且 m 1>m 2。求重物释放后,物体的加速度和绳的张力。 1m 2m amFgm 1T1?? T 2 2 F m g m a ? ? gmm mma 21 21??? gmm mmF 21 21T2??解: 以地面为参考系画受力图、选取坐标如图 TF 2 mg a ?y 0 a ?y0 例1 阿特伍德机