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1、教学目的和要求：,本章主要内容：,本章将概括地阐述牛顿定律的内容及其在质点运动方面的初步应用。,一、掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件.,二、熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况, 能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题.,重点和难点：,教学手段和方法：,教学时间安排：,教师（课堂）讲授、多媒体辅助教学,4 学时,本章重点是：用隔离体法分析物体的受力情况,能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题。 本章难点是：非惯性系中的惯性力。,参考书：,3程守洙、江之永 主编普通物理学（第五版）高等教育出版社。,2.马文蔚 主编物理学第四版习题分析与解答，高等教育出版社。,4.胡盘新 等
2、编普通物理学（程守洙第五版）思考题分析与拓展，高等教育出版社。,1.马文蔚 等编物理学第四版学习指南，高等教育出版社,8Principles of physics : a calculus-based text/物理学原理:基于微积分的读本/Serway & Jewett./3rd ed. 清华大学出版社/2004,7. University physics/大学物理/Ronald Lane Reese./ 2v.，China Machine Press/2003,6. 邓新元 等编大学物理学（张三慧第二版）思考题解答，清华大学出版社,5. 张三慧 编著大学物理学（第二版）， 清华大学出版社,
3、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, 其代表作自然哲学之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 ( Issac Newton) （16431727）,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运动状态为止 .,一、牛顿第一定律（Newton first law）,二、牛顿第二定律 （Newton second law）,动量为 的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力 .,两个物体之间作用力 和反作用力 , 沿同一直线, 大小
4、相等, 方向相反, 分别作用 在两个物体上.,三、牛顿第三定律（Newton third law）,1m 是光在真空中在（1/299792458 S）内所经过的距离.,力学的基本单位：,1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制.,“千克标准原器” 是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中.,1s 是铯的一种同位素 原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍.,速率,导出量：,力,功,实际时间过程的时间：,量纲定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.,量纲作用：,1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系.,3）从量纲分析
5、中定出方程中比例系数的量纲和单位.,2）量纲可检验文字结果的正误.,量纲:,某一物理量 的量纲,一、万有引力(universal gravitation),引力常量,三、摩擦力 （friction force）,二、弹性力（elastic force）,一般情况,（压力，张力，弹簧弹性力等）,弹簧弹性力,滑动摩擦力,静摩擦力,四种基本相互作用, 以距源 处强相互作用的力强度为 1,温伯格萨拉姆格拉肖,三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 .,鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用，1984年获诺贝尔奖 .,电弱相互作用强相互作用万有引力作用,例1 质量为 、长为 的柔软细绳，一端系着放在光滑桌面
6、上质量为 的物体，如图所示. 在绳的另一端加如图所示的力 . 绳被拉紧时会略有伸长（形变），一般伸长甚微，可略去不计. 现设绳的长度不变，质量分布是均匀的. 求: （1）绳作用在物体上的力；（2）绳上任意点的张力 .,其间张力 和 大小相等，方向相反,（1）,设想在点 将绳分为两段,解:,（2）,例2 如图绳索绕圆柱上，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 间关系.（绳的质量忽略）,圆柱对 的摩擦力 圆柱对 的支持力,解：取一小段绕圆柱上的绳,取坐标如图,两端的张力 ，,的张角,若,一、惯性参考系（inertial system）,地面参考
7、系：,（小球保持匀速运动）,车厢参考系：,定义：适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系；反之，叫做非惯性参考系 .,（在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系）,（小球加速度为 ）,车厢由匀速变为加速运动,二、力学相对性原理,2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关.,1）凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系.,为常量,1）确定研究对象进行受力分析； （隔离物体，画受力图）2）取坐标系；3）列方程（一般用分量式）；4）利用其它的约束条件列补充方程；5）先用文字符号求解，后带入数据计算结果.,解题的基本思路:,（1）如图所示滑轮和绳子的质
8、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 . 求重物释放后，物体的加速度和绳的张力.,解 以地面为参考系,画受力图、选取坐标如图,例3 阿特伍德机,（2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度 相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力.,解:以地面为参考系,设两物体相对于地面的加速度分别为 ，且相对电梯的加速度为,解,例4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.,例5如图所示（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，在水平面内绕
9、通过圆心 的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动 . 问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计.,解：,越大， 也越大,利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.,例6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.,解: 取如图所示的 平面坐标系,解: 取坐标如图,令,例7 一质量 ，半径 的球体在水中静止释放沉入水底.已知阻力 , 为粘滞系数, 求 .,为浮力,（极限速度）,当 时,一般认为,若球体在水面上是具有竖直向下的速率 ，且在水中的重力与浮力相等， 即 . 则球体在水中仅受阻力 的作用,1.牛顿第一
10、定律：任何物体保持静止或沿直线作匀速运动的状态，直到其他物体作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止. 2.牛顿第二定律：物体动量的变化率与作用在物体上力成正比，即 式中：动量 为合力.当质量 为常量时， 式中：加速度,本章小节：,3.牛顿第三定律：当一个物体对另一个物体有力的作用时，另一物体对这一物体也有力的作用，这一对相互作用力称为作用力与反作用力，其大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，即,4.动力学两类问题及解题的基本思路： 已知物体受力，求运动状态或运动方程积分; 已知运动状态（或运动方程），求物体受力求导. 求解动力学问题的基本思路：取隔离体，选坐标系，受力分析，列方程式，讨论结果.,思考题：,作业题：,马文蔚物理学（第四版）上册5354页,问题：21 23 24 26,马文蔚物理学（第四版）上册5457页,习题：24 26 27 29 212 214 215,
