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1、1-5 牛顿运动定律牛顿运动定律F牛顿：牛顿：自然哲学的数自然哲学的数学原理学原理( (1687年年),),提出提出三大运动定律三大运动定律-牛顿运动定律牛顿运动定律第一定律第一定律： 时，时， 恒矢恒矢( (包括零包括零) )(2)力是物体运动状态变化的原因力是物体运动状态变化的原因内涵内涵 (1)物体具有惯性物体具有惯性-惯性定律惯性定律第二定律：第二定律：m为常量时为常量时(1)运动状态变化与力的瞬时关系运动状态变化与力的瞬时关系内涵内涵(2)m:物体惯性的量度物体惯性的量度-惯性质量惯性质量力的作用是相互的力的作用是相互的(同时存在，同同时存在，同时消失时消失)第三定律：第三定律：内涵
2、内涵说明说明: :(1)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于质点质点或或可看作质点可看作质点的物体的物体(2)力满足叠加原理力满足叠加原理- 是各外力是各外力分别作用分别作用时所产生的加速度时所产生的加速度的矢量和的矢量和(3) 求解具体问题，用分量形式求解具体问题，用分量形式直角坐标系下：直角坐标系下：自然坐标系下：自然坐标系下：二二、自然界只存在自然界只存在四种基本力四种基本力，其它力都，其它力都是四种力的不同表现是四种力的不同表现1. 万有引力：万有引力：物体和物体之间的吸引力物体和物体之间的吸引力 ( (属于长程力属于长程力) )万有引力定律万有引力定律:-万有引力常量万有引力常量
3、2. 电电磁磁力力：电电荷荷间间( (电电性性力力) )、运运动动电电荷荷间间( (磁性力磁性力) )的相互作用的相互作用( (属于长程力属于长程力) )物体间的弹力、磨擦力及气体的物体间的弹力、磨擦力及气体的压力、浮力、粘滞阻力均是电磁压力、浮力、粘滞阻力均是电磁力的宏观表现。力的宏观表现。3. 强力：强力：存在于基本粒子之间的一种短程力存在于基本粒子之间的一种短程力( (10-15m， 104N) )4.4.弱力：弱力：存在于基本粒子间的一种短程力存在于基本粒子间的一种短程力（10-18m，10-2N） M：地球质量，地球质量，R：地球半径：地球半径三三. . 技术中常见力技术中常见力1.
4、 .重力：重力：由地球对它由地球对它表面附近表面附近的物体的的物体的引力引起。引力引起。质量为质量为m的物体受重力的物体受重力 ( (忽略地球自转的影响忽略地球自转的影响忽略地球自转的影响忽略地球自转的影响) )其中：其中：2. .弹性力：弹性力：- 物体受力变形时，力图恢复原状的力物体受力变形时，力图恢复原状的力- 胡克定律胡克定律x - 形变量形变量k - 劲度系数劲度系数 三种表现形式三种表现形式1) 物体间物体间相互挤压相互挤压而引起的弹性力而引起的弹性力2) 绳子的拉力绳子的拉力3) 弹簧的弹性力弹簧的弹性力 时时静摩擦力静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力- 静摩擦系数静摩擦系数 时，
5、时，滑动摩擦力滑动摩擦力 - 滑动摩擦系数滑动摩擦系数3. .摩擦力：摩擦力： 第一类问题第一类问题: :已知质点的运动情况求已知质点的运动情况求 作用力作用力第二类问题第二类问题: :已知作用力已知作用力, ,求质点的运动求质点的运动 情况情况. .四四、牛顿定律举例牛顿定律举例基基 本本 步步 骤骤一、一、隔离物体隔离物体二、二、分析受力（作图）分析受力（作图）四、四、建立坐标系建立坐标系五、将各个矢量向坐标轴上投影，五、将各个矢量向坐标轴上投影，列方程列方程六、六、解方程解方程三、三、列牛顿第二定律的矢量形式列牛顿第二定律的矢量形式例例1如图，半径为如图，半径为R的光滑圆环可绕其的光滑圆
6、环可绕其竖直直径旋转。在环上套有一珠子，今竖直直径旋转。在环上套有一珠子，今从静止开始逐渐增大圆环转速从静止开始逐渐增大圆环转速 。试求。试求在不同转速下珠子能静止在环上的位置在不同转速下珠子能静止在环上的位置(以夹角以夹角 表示表示)设珠子质量为设珠子质量为m，受力如图受力如图解：解：建立如图坐标系，珠子静止时建立如图坐标系，珠子静止时y方向方向x方向方向-环上最低点环上最低点-环上最高点环上最高点得得 例例2质量为质量为m的小球系在线的一端，线的小球系在线的一端，线的另一端固定在墙壁钉子上，线长为的另一端固定在墙壁钉子上，线长为l。拉动小球使线保持水平静止后松手，求拉动小球使线保持水平静止
7、后松手，求线摆下线摆下 角时小球的速率和线中的张力角时小球的速率和线中的张力解：解：小球受力如图小球受力如图切向切向得得法向法向又又例例3一物体由静止下落，下落时受到的一物体由静止下落，下落时受到的阻力正比于速度，即阻力正比于速度，即 ，试求物体，试求物体的运动方程的运动方程解：解：物体受重力和阻力作用物体受重力和阻力作用即即得得建立坐标系建立坐标系得得有有讨论：讨论：终极速度：终极速度：例例4如如图图，一一单单位位长长度度质质量量为为 的的匀匀质质绳绳子子，盘盘绕绕在在一一张张光光滑滑的的水水平平桌桌面面上上。今今以以一一恒恒定定加加速速度度a竖竖直直向向上上提提绳绳，当当提提起起高高度度为
8、为y时时，作作用用在在绳绳端端的的力力F为为多多少少？若若以以一一恒恒定定速速度度v竖竖直直向向上上提提绳绳，情情况况又又如如何？何？ (设设t =0时，时，y=0，v=0)解：解：建立如图的坐标系建立如图的坐标系(1)恒定加速度恒定加速度a：当提起：当提起 y 长度时长度时因绳作初速为零的匀加速直线运动因绳作初速为零的匀加速直线运动(2)恒定速度恒定速度v：当提起：当提起 y 长度时长度时例例5质量为质量为M的三角形劈置于光滑桌面的三角形劈置于光滑桌面上，质量为上，质量为m的木块沿劈的光滑斜面下的木块沿劈的光滑斜面下滑。试求劈相对于地的加速度和木块相滑。试求劈相对于地的加速度和木块相对于劈的
9、加速度对于劈的加速度解：解： 设设aM为为M相对于地的相对于地的加速度，加速度，amM为为m相相对于对于M的加速度的加速度对对M对对m又又解得解得基基 本本 步步 骤骤一、一、隔离物体隔离物体二、二、分析受力（作图）分析受力（作图）四、四、建立坐标系建立坐标系五、将各个矢量向坐标轴上投影，五、将各个矢量向坐标轴上投影，列方程列方程六、六、解方程解方程三、三、列牛顿第二定律的矢量形式列牛顿第二定律的矢量形式 在在惯惯性性系系内内进进行行任任何何力力学学实实验验均均不不能能确确定定该该系系作作匀匀速速直直线线运运动动的速度的速度- 力学相对性原理力学相对性原理对于描述力学规律来说，一切惯性系是等价
10、的对于描述力学规律来说，一切惯性系是等价的伽利略相对性原理伽利略相对性原理伽利略相对性原理伽利略相对性原理伽伽伽伽利利利利略略略略（意意意意大大大大利利利利）1-6 伽利略相对性原理伽利略相对性原理 非惯性系非惯性系一、伽利略相对性原理一、伽利略相对性原理对地对地对车对车对地对地对车对车- 牛顿定律不成立牛顿定律不成立二、非惯性系二、非惯性系FF 牛顿定律适用的参照系牛顿定律适用的参照系 - 惯性系惯性系 反之反之 - 非惯性系非惯性系 说明说明: : 一参照系是否是惯性系一参照系是否是惯性系，要靠实验判断要靠实验判断 相对于惯性系作相对于惯性系作匀速直线运动匀速直线运动的参照系都是的参照系都
11、是惯性系惯性系，作作变速运动变速运动的参照系为非惯性系的参照系为非惯性系 K： 惯性系惯性系K：非惯性系非惯性系(车车) ：K相对于相对于K的加的加速度速度 ：小球相对于小球相对于K的加速度的加速度小球相对小球相对K系系的加速度的加速度在在K系系三、惯性力三、惯性力即即定义：定义：-惯性力惯性力-牛顿第二定律的形式牛顿第二定律的形式(1)惯性力不是物体间的相互作用，惯性力不是物体间的相互作用，与真与真实力有本质区别实力有本质区别讨论：讨论：(2)惯性力是由于非惯性系相对于惯性系惯性力是由于非惯性系相对于惯性系作加速运动而产生的作加速运动而产生的(3) 大小等于质量与非惯性系加速度的乘大小等于质
12、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积；方向与非惯性系加速度的方向相反例例6如图，试以车为参考系求如图，试以车为参考系求解：解：小球相对于车静小球相对于车静止，即止，即惯性力惯性力对对K系系x方向方向y方向方向即即讨论：讨论：以地面为参考系有以地面为参考系有结果相同结果相同例例7用惯性力的方法解用惯性力的方法解例例5解：解：以劈为参考系以劈为参考系劈和木块的惯性力如图劈和木块的惯性力如图对对m水平方向水平方向垂直方向垂直方向对对M即可解得即可解得例例8人站在一转盘边缘随盘以人站在一转盘边缘随盘以 转动，转动，分别以转盘和地面为参考系，求盘与人分别以转盘和地面为参考系，求盘与
13、人间的静摩擦力间的静摩擦力解：解： (1)在转盘上观察，人在转盘上观察，人静止，即静止，即即即-惯性离心力惯性离心力(2)从地面观察，人作匀速圆周运动，向从地面观察，人作匀速圆周运动，向心加速度心加速度向心力由摩擦力提供向心力由摩擦力提供惯性系惯性系 非惯性系非惯性系一、隔离物体一、隔离物体二、二、二、二、分析受力（分析受力（分析受力（分析受力（真实力真实力真实力真实力）四、四、建立坐标系建立坐标系五、将各个矢量向坐标轴上投影，五、将各个矢量向坐标轴上投影，列方程列方程六、六、解方程解方程三、列牛顿第二定律的矢量形式三、列牛顿第二定律的矢量形式二、二、二、二、分析受力（分析受力（分析受力（分析
14、受力（真实力真实力真实力真实力+ +惯性力惯性力惯性力惯性力）潮汐现象潮汐现象地心参考系内的太阳引力和惯性力地心参考系内的太阳引力和惯性力 农历农历 初一初一十五十五初八初八二十三二十三一个月内大潮小潮各出现两次一个月内大潮小潮各出现两次复习题复习题1简述牛顿定律内容及其物理意义。简述牛顿定律内容及其物理意义。2重力、弹性力、摩擦力的定义。重力、弹性力、摩擦力的定义。3什么是惯性系？什么是非惯性系？什么是惯性系？什么是非惯性系？4力学相对性原理的内容是什么？力学相对性原理的内容是什么？5什什么么是是惯惯性性力力？引引入入惯惯性性力力的的目目的的是是什什么？么？6如如何何运运用用牛牛顿顿运运动动定定律律求求解解质质点点动动力力学学问题？问题？
