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1、普通高等教育“十二五”创新型规划教材 物 理 主讲人：,第二章 牛顿运动定律,动力学的奠基人是英国科学家牛顿，牛顿在1687年出版了名著的自然哲学的数学原理一书，书中提出了三条运动定律，即著名的牛顿运动定律，牛顿运动定律揭示了物体运动与力的关系.本章将学习牛顿运动定律.,第一节 牛顿第一定律 力,一、牛顿第一定律,二、力,一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止，这就是牛顿第一定律.物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质称为惯性，因此牛顿第一定律又称惯性定律. 惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态无关，一切物体在任何情况下都有惯性.,物体与物体间的相互作用
2、称为力.相互间有力作用的物体分别称为施力物体和受力物体.力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点，因此将力的大小、方向和作用点称为力的三要素.,力的种类较多，作用效果不同的力其性质可能相同；同时，性质不同的力其作用效果可能相同.,三、力的特性,力具有以下三个特性： (1)力不能脱离物体而单独存在. (2)力总是成对出现. (3)力不仅有大小，而且还有方向和作用点.,思考与练习（1.2）,第二节 重力 弹力 摩擦力,一、重力,二、弹力,地球上的一切物体都要受到地球的吸引，物体由于受到地球的吸引而受到的力称为重力.自由落体加速度就是重力产生的，所以又叫重力加速度. 重力的方向总是竖直向下的.
3、一个物体重力的作用点可画在物体的重心或几何中心上.,物体发生形变时，会对使其形变的物体产生力的作用，这种力称为弹力.弹力发生在直接接触的物体之间，其方向总是垂直于接触面且与物体形变的方向相反. 实验证明：在弹性限度内，弹簧的弹力F的大小与弹簧长度的改变量x成正比，即 拉力、压力、支持力都属于弹力.,当一个物体在另一个物体表面上有相对滑动趋势时，所受另一个物体阻碍它相对滑动的力称为静摩擦力.,静摩擦力的大小随外力的大小而变.外力F增大静摩擦力F也随之增大，但是静摩擦力的增大有一个限度，静摩擦力的最大值称为最大静摩擦力Fmax.当外力大于最大静摩擦力时，物体开始滑动，滑动时的滑动摩擦力略小于最大静
4、摩擦力，所以静摩擦力的变化范围是：0ffmax.如图2-5所示.,三、摩擦力,摩擦力发生在相互接触的物体之间，当一个物体在另一个物体表面上相对滑动时，所受另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力. 物体间的滑动摩擦力的方向总是平行于接触面且与相对滑动的方向相反. 实验证明：滑动摩擦力f的大小与物体间的正压力N的大小成正比，即,式中称为动摩擦因数，它与物体的材料、表面粗糙程度、干湿程度等因素有关.,思考与练习（2.2）,第三节 牛顿第三定律,一、牛顿第三定律,二、作用力、反作用力与平衡力的区别与联系,牛顿通过大量实验得出：两个物体间的作用力F与反作用力F总是大小相等，方向相反，沿一条直线分别作
5、用在两个物体上，这就是牛顿第三定律，即,平衡力与作用力和反作用力的不同点主要有： (1)受力物体不同. (2)力的性质不同. (3)力的作用效果不同.,思考与练习（2.3）,第四节 物体受力分析,一、隔离物体法,二、应用举例,在实际问题中，一个物体常常要与几个物体同时发生力的作用，因此在分析物体的受力情况时，通常需要将这一物体从周围物体中隔离出来，单独画出这个物体的简图，并将各个施力物体对它的作用力示意性地表示出来，这样的图称为物体的受力图，这种分析物体受力的方法称为隔离物体法.,1.水平面上匀速运动的木块的受力分析 如图2-7所示，木块受力为： 地球的重力G. 外界的拉力F. 水平面的支持力
6、N. 水平面的摩擦力f.,2. 斜面上匀速上滑的木箱的受力分析 地球的重力G. 外界的拉力F. 斜面的支持力N. 斜面的摩擦力f.,3. 连接体的受力分析 A物体受力为：地球的重力GA，细绳的拉力FA. B物体受力为：地球的重力GB，细绳的拉力FB，水平面的支持力NB，水平面的摩擦力fB.,4. 叠放体的受力分析 几个重叠放置在一起的物体组成的系统称为叠放体. A物体受力为：地球的重力GA，B物体的支持力NBA. B物体受力为：地球的重力GB，A物体的压力NAB,C物体的支持力NCB. C物体受力为：地球的重力GC，B物体的压力NBC，水平面的支持力NC.,从上述实例可以看出，分析物体受力或画
7、受力图时，可按下述步骤进行： （1）将被研究的物体从周围物体中隔离出来，并画出其简图. （2）分析物体受力时要根据力是物体间的相互作用进行，不能多画一个力，也不能少画一个力或画错一个力，可按重力、弹力、摩擦力的顺序进行分析，并画出各个力的示意图.,思考与练习（2.4）,第五节 力的合成,一、合力与分力,在互成某一角度的线上挂一重物，则线上的点O同时受到三个力F1、F2、F3的作用而处于静止状态，此时力F3与力F1、F2的共同作用效果相互抵消，如图2-11所示；若用一根线悬挂该重物，则点O同时受到两个力F、F3的作用仍处于静止状态，此时力F3与力F的作用相互抵消，如图2-12所示.,如果一个力的
8、作用效果与几个力共同作用的效果相同，则称这个力为那几个力的合力，那几个力称为这个力的分力.,二、力的合成,求几个力的合力称为力的合成. 实验证明：两个互成角度的共点力F1、F2，它们的合力F的大小和方向，可以用以表示这两个力的有向线段为邻边所画出的平行四边形的对角线来表示.,平行四边形法则不仅适用于两个力的合成，对多个力的合成仍成立，且与合成的先后顺序无关.,三、共点力作用下物体的平衡条件,在共点力作用下，物体的平衡条件是合力等于零，即其中任何一个力是其他所有力的合力的平衡力.,思考与练习（2.5）,第六节 力的分解,一、平行四边形法,对于同一个已知力，若对其两个分力无限制条件，则可以分解成无
9、数对大小、方向不同的分力.,一般地，具备下列条件之一时，分力才是唯一确定的一对： （1）已知两个分力的方向. （2）已知其中一个分力的大小和方向.,二、正交分解法,将一个已知力沿两个互相垂直的方向分解的方法称为力的正交分解法.如图2-18所示，力F的两个互相垂直的分力为,思考与练习（2.6）,第七节 牛顿第二定律,一、加速度与力的关系,在质量一定的条件下，物体加速度a的大小与作用在物体上的合外力F的大小成正比，加速度的方向与合外力的方向相同，即,二、加速度与质量的关系,同理可得：在合外力一定的条件下，物体加速度a的大小与物体的质量m成反比，即,三、牛顿第二定律,物体加速度a的大小与作用在物体上
10、的合外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比，加速度的方向与合外力的方向相同，即 在国际单位制中，由于k=1，所以牛顿第二定理的公式简化为 牛顿第二定律说明：只有受到外力作用的物体才具有加速度.,思考与练习（2.7）,第八节 力学单位制 牛顿力学的适用范围,一、力学单位制,在力学中，选取长度、质量、时间为基本物理量，分别取它们在国际单位制中的单位“米m”、“千克kg”、“秒s”为基本单位.则根据物理公式推导出的其他物理量的单位称为导出单位.基本单位和导出单位共同构成了力学单位制.在用物理公式进行解题时，所有物理量必须采用同一单位制下的单位，即必须先进行单位换算统一单位.,二、牛顿力学的适用范围,牛顿力学只适用于宏观物体处于低速运动的情况，但不适用于微观粒子. 牛顿力学适用于宏观低速运动的物体，而相对论力学适用于微观高速运动的粒子.,思考与练习（2.8）,第九节 牛顿定律的应用,思考与练习（2.9）,
