《牛顿运动定律学习》由会员分享，可在线阅读，更多相关《牛顿运动定律学习（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2-1 牛顿定律 2-2 物理量的单位和量纲 2-3 几种常见的力 2-4 惯性参考系 力学相对性原理 2-5 牛顿运动定律的应用举例 2-6 非惯性系 惯性力大学物理学电子教案武警学院教学课件牛顿运动定律第二章牛顿定律动力学研究物体之间的相互作用，以及这种相互 作用所引起的物体的运动状态发生变化的规律。牛顿运动定律质点动力学的基础。本章讨论牛顿运动定律的内容及其对质点运动的初步 应用。 牛顿(Isaac Newton, 16421727)重要贡献有万有引力定律、经典力学、微 积分和光学。 万有引力定律：总结了伽利略和开普勒 的理论和经验，用数学方法完美地描述了 天体运动的规律。 牛顿运动三大
2、定律：自然科学的数学 原理中含有牛顿运动三条定律和万有引 力定律，以及质量、动量、力和加速度等 概念。 光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿 环，他还提出了光的微粒说。 反射式望远镜的发明英国物理学家、数 学家、天文学家， 经典物理学的奠基 人。我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是 一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳 而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。21 牛顿定律一、牛顿第一定律1、内容任何物体都将保持其静止或匀速直线运动状态，直到其 他物体的相互作用迫使它改变运动状态为止。2、说明牛顿第一定律也叫做惯性定律； 说明了力的概念和力
3、的作用； 定义了一种特殊的参考系惯性系； 数学表达式：F=0，v=恒量二、牛顿第二定律1、内容物体在外力的作用下，其动量随时间 的变化率等于作用于的合外力。2、说明牛顿第二定律是质点动力学的核心方程；牛顿第二定律只适用于质点的运动；对应性：力产生自己的加速度；矢量性：力只改变该方向上物体的运动状态；瞬时性：合外力是与加速度相伴随的。三、牛顿第三定律1、内容两个物体之间的作用力与反作用力，沿同一直线，大小 相等，方向相反，分别作用在两个物体上。2、说明是矛盾的两个方面，它们同时产生，同时消灭，任何一方都不能孤立地存在。是同一种性质的力。分别作用在两个不同的物体上，它们不能互相抵消。 牛顿第三定律
4、对任何参考系都成立。22 物理量的单位和量纲一、国际单位制（SI）二、量纲只有量纲相同的物理量才能相加减或用等号相连接； 量纲可以用来帮助记忆与推导公式。cdmolAKskgm 坎德尔 摩尔 安培 开 秒 千克 米 发光强度 物质的量 电流 热力学温度 时间 质量 长度 23 几种常见的力 物理学家的目标： 四种力可否从一种更基本、更简单的力导出? 各种力是否能统一在一种一般的理论中?已做和待做的工作: 20世纪20年代,爱因斯坦最早着手这一工作。最初是想统一电磁力和引力, 但未成功。 弱、电统一:1967年温伯格等提出理论1983年实验证实理论预言大统一 :弱、电、强 统一已提出一些理论因目
5、前加速器能量不够而无法实验证实。(需要1015Gev, 现103Gev) 超大统一:四种力的统一 一、万有引力在两个相距为r，质量分别为m1，m2的质 点间有万有引力，其方向沿着它们的连线 ，其大小与它们的质量的乘积成正比，与 它们之间的距离的平方成反比重力是地球表明附近物体所受的地球的引力，即物体与 地球之间的万有引力二、弹性力物体因形变而产生欲使其恢复原来形状的力称为弹性力。 常见的弹性力有： 弹簧被拉伸或压缩时产生的弹性力； 绳索被拉紧时产生的张力； 重物放在支承面上产生的正压力合支持力等。虎克定律：在弹性限度内，弹性 力的大小与弹簧的伸长量成正比 ，方向指向平衡位置三、摩擦力两个物体相
6、互接触，由于有相对运动或者相对运动的趋势， 在接触面处产生的一种阻碍物体运动的力，叫做摩擦力。1、定义2、静摩擦力物体没有相对运动，但有相对运动的趋势最大静摩擦力3、滑动摩擦力物体有相对运动，滑动摩擦力与正压力成正比24 惯性参考系 力学相对性原理一、惯性参考系 1、问题：车的a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律；a0时 为什么不符合牛顿定律？ 2、定义 牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。3、结论：在有些参照系中牛顿定律成立，这些参照系称为惯性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。4、说明：要确定一个参
7、考系是否惯性系，只能依 靠观察和实验。1)太阳系可以认为是惯性系； 2)相对于惯性系作匀速运动的参考系 是惯性系； 3)地球可近似认为是一个惯性系。二、力学相对性原理OO1、速度的相对性加速度的变换对于不同的惯性系，牛顿力学 规律都具有相同的形式。这个 原理叫做力学相对性原理或伽 利略相对性原理2、力学相对性原理25 牛顿运动定律的应用举例动力学问题已知力，求物体的运动状态； 已知物体的运动状态，求力。解题步骤：确定研究对象； 进行受力分析； 选择坐标系； 列运动方程； 解方程； 必要时进行讨论。例1、质量为m 的人站在升降机内，当升降机以加速度a 运动时， 求人对升降机地板的压力。 解： (
8、1)确定研究对象：以人为研究对象；(2)受力分析：重力和地板对人的弹性力的作用；(3)选择坐标系：选向上为正方向；(4)列方程：根据牛顿第二定律得 N-mg=ma(5)解方程：解得N=m(g+a)由牛顿第三定律可知人对地板的压力为N=m(g+a) ，方向向下。 (6)讨论：a0 Nmg向上加速或向下减速，超重a0 Nmg向上减速或向下加速，失重当升降机自由降落时，人对地板的压力减为0，此时人处于完全 失重状态。 a mgN例2、在倾角为 的圆锥体的侧面放一质量为m 的小物体，圆锥体以角速度绕竖直轴匀速转 动。轴与物体间的距离为R，为了使物体能在 锥体该处保持静止不动，物体与锥面间的静摩 擦系数
9、至少为多少？解：RmgNfsxy对给定的、R 和，不能 小于此值，否则最大静摩擦力 不足以维持m在斜面上不动。例3、质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当它从静止 开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=kv(k为常数），证明小球 在水中竖直沉降的速度v与时间t 的关系为fFmga x式中t为从沉降开始计算的时间。 证明：取坐标，作受力图。根据牛顿第二定律，有初始条件：t=0时 v =026 非惯性系 惯性力一、加速平动的非惯性系、惯性力地面观察者：物体水平方 向不受力，所以静止在原处 。车里观察者：物体水平方 向不受力，为什么产生了加 速度？地面观察者：物体水平方 向受拉力，所以随小车加速 前
10、进。车里观察者：物体水平方 向受拉力，为什么静止在原 处？m-aaamf惯f牛顿定律在加速平动的参照系中不再成立。加速平动的参照系 是非惯性系。在惯性系中有：在非惯性系中有：ma0相当于一个附加的力，称为惯性力。相对加速度a质点相对非惯性系的加速度；绝对加速度a 质点相对惯性系的加速度；牵连加速度a0 非惯性系相对惯性系的加速度。惯性力：大小等于运动质点的质量与非惯性系加速度的乘积 ；方向与非惯性系加速度的方向相反。二、匀速转动的非惯性系、惯性离心力m Tm T地面观察者：质点受绳子的拉 力提供的向心力，所以作匀速 圆周运动。圆盘上观察者：质点受绳子 的拉力，为什么静止？在匀速转动的非惯性系中，小球受到一个惯性离心力的作用， 大小与绳子的拉力相等，方向与之相反，所以小球处于静止 的平衡状态。小 结 牛顿运动三定律 几种常见的力 惯性参考系 力学相对性原理 牛顿运动定律的应用 惯性力作 业 思考题：P53 1，5，6，8 习 题：P54 1，6，11，16 预 习：3-1，3-2，3-3
