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1、第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版第第 二二 章章牛牛 顿顿 定定 律律1第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版本章目录本章目录2 2- -1 1牛顿定律牛顿定律2 2- -2 2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲2 2- -3 3几种常见的力几种常见的力2 2- -4 4牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例2 2- -0 0 教学基本要求教学基本要求* *2 2- -5 5非惯性系非惯性系 惯性力惯性力2第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 一一 掌握掌握牛顿定律的基本内容及其适用牛顿定律的基本内容及其适用条件。条件。 二二 熟练掌握熟
2、练掌握用隔离物体法分析物体的用隔离物体法分析物体的受力情况，能用微积分方法求解受力情况，能用微积分方法求解变力作用变力作用下下的简单质点动力学问题。的简单质点动力学问题。2-02-0 教学基本要教学基本要求求 三三 理解惯性系与非惯性系的概念，了理解惯性系与非惯性系的概念，了解惯性力的概念解惯性力的概念。3第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版杰出的英国物理学家，经典杰出的英国物理学家，经典物理学的奠基人。物理学的奠基人。他的不朽巨著他的不朽巨著自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理总结了总结了前人和自己关于力学以及微积分前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果，其中含有三学
3、方面的研究成果，其中含有三条牛顿运动定律以及万有引力定条牛顿运动定律以及万有引力定律，以及质量、动量、力和加速律，以及质量、动量、力和加速度等概念。在光学方面，他说明度等概念。在光学方面，他说明了色散的起因，发现了色差及牛了色散的起因，发现了色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说。顿环，他还提出了光的微粒说。牛顿牛顿 Issac Newton （16431727）2-12-1牛顿定律牛顿定律4第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版任何物体都要保持其静止或匀速直线运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。动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。一一
4、牛顿第一定律牛顿第一定律惯性和力的概念惯性和力的概念时，时， 恒矢量恒矢量2-12-1牛顿定律牛顿定律任何物体都具有保持其运动状态不变的性质任何物体都具有保持其运动状态不变的性质-惯性惯性物体间的相互作用物体间的相互作用-力力5第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 如如物体在一参考系中不受其它物体作用，物体在一参考系中不受其它物体作用，而保持静止或匀速直线运动，这个参考系就称而保持静止或匀速直线运动，这个参考系就称为为惯性参考系。惯性参考系。惯性参考系惯性参考系非惯性参考系非惯性参考系 若某若某一参考系相对惯性系作加速运动，一参考系相对惯性系作加速运动，那么这个参考系就是那么
5、这个参考系就是非惯性参考系。非惯性参考系。地球是不是惯性参考系还是非惯性参考系？地球是不是惯性参考系还是非惯性参考系？6第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版二二 牛顿第二定律牛顿第二定律 动量为动量为 的物体，在合外力的物体，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。作用于物体的合外力。2-12-1牛顿定律牛顿定律物体的质量物体的质量 与其运动速度与其运动速度 的乘积的乘积动量动量合外合外力力7第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版即即2-12-1牛顿定律牛顿定律当当 时，时， 为为常量，常量，8
6、第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版注：注： 为为A处曲线的处曲线的曲率半径曲率半径自然坐标系中自然坐标系中A2-12-1牛顿定律牛顿定律9第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版(1) 瞬时瞬时关系关系(2) 牛顿定律只适用于牛顿定律只适用于质点质点注意注意(3) 力的叠加原理力的叠加原理2-12-1牛顿定律牛顿定律10第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作用力和反作用力 ，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上用在两个物体上（物体间相互作用规律）
7、（物体间相互作用规律）三三 牛顿第三定律牛顿第三定律2-12-1牛顿定律牛顿定律11第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版地球地球例例 分析物体间的相互作用力分析物体间的相互作用力2-12-1牛顿定律牛顿定律12第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版作用力与反作用力特点：作用力与反作用力特点： (1) 大小相等、方向相反，分别作用在不同大小相等、方向相反，分别作用在不同 物体上，同时存在、同时消失，它们不物体上，同时存在、同时消失，它们不 能相互抵消能相互抵消(2) 是同一性质的力是同一性质的力注意注意2-12-1牛顿定律牛顿定律13第二章第二章 牛顿定律牛顿定
8、律物理学物理学第五版第五版四四 力学相对性原理力学相对性原理 为常量为常量2-12-1牛顿定律牛顿定律14第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版(2) 对于对于不同不同惯性系，牛顿力学的规律都惯性系，牛顿力学的规律都 具有具有相同相同的形式与惯性系的运动无关的形式与惯性系的运动无关(1) 凡相对于惯性系作凡相对于惯性系作匀速直线运动匀速直线运动的一的一 切参考系都是惯性系。切参考系都是惯性系。伽利略相对性原理。伽利略相对性原理。注意注意2-12-1牛顿定律牛顿定律15第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 1984年年2月月27日，我国国务院颁布实行日，我国国务
9、院颁布实行以国际单位制以国际单位制（SI）为基础的法定单位制。为基础的法定单位制。物理量物理量长度长度质量质量时间时间单位名称单位名称米米千克千克秒秒符号符号mkgs一一 单位制单位制国际单位制规定了国际单位制规定了七个基本单位。七个基本单位。2-22-2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲物理量物理量电流强度电流强度热力学温度热力学温度物质的量物质的量发光强度发光强度单位名称单位名称安培安培开尔文开尔文摩尔摩尔坎德拉坎德拉符号符号AKmolCd辅助单位：辅助单位：弧度弧度 rad球面角球面角 sr16第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 1 m 是光在真空中是光在真空中(1
10、/299 792 458)s时间时间间隔内所经路径的长度。间隔内所经路径的长度。 1 s 是铯的一种同位素是铯的一种同位素133 Cs原子发出的原子发出的一个特征频率光波周期的一个特征频率光波周期的9 192 631 770倍。倍。 “千克标准原器千克标准原器” 是用铂铱合金制造的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。一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中。2-22-2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲力学的基本物理量和基本单位力学的基本物理量和基本单位长度：长度：米米(m) 时间：时间：秒秒(s) 质量：质量：千克千克(kg)17第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第
11、五版第五版速率速率力力功功实际过程的时间实际过程的时间宇宙年龄宇宙年龄 约约 (140亿年亿年)地球公转周期地球公转周期人脉搏周期人脉搏周期 约约最短粒子寿命最短粒子寿命2-22-2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲其它力学物理量都是其它力学物理量都是导出量。导出量。18第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版实际长度实际长度实际质量实际质量可观察宇宙半径可观察宇宙半径宇宙宇宙地球半径地球半径太阳太阳说话声波波长说话声波波长地球地球可见光波波长可见光波波长宇宙飞船宇宙飞船原子半径原子半径最小病毒最小病毒质子半径质子半径电子电子夸克半径夸克半径光子光子（静）（静）2-22-2物理
12、量的单位和量纲物理量的单位和量纲19第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 描述导出量与基本量之间关系的表达式描述导出量与基本量之间关系的表达式某一物理量某一物理量 的量纲的量纲二二 量纲量纲如：速度的量纲是如：速度的量纲是角速度的量纲是角速度的量纲是力的量纲是力的量纲是dimension2-22-2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲长度：长度：L 时间：时间：T 质量：质量：M 弧度：弧度：120第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版量纲作用量纲作用(1) 可定出同一物理量不同单位间的换算关系。可定出同一物理量不同单位间的换算关系。(3) 从量纲分析中定出方
13、程中比例系数的量纲从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲 和单位。和单位。 (2) 用量纲检查等式的正误。用量纲检查等式的正误。 如：如：2-22-2物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲21第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版一一 万有引力万有引力引力常数引力常数m1 m2r2-32-3几种常见的力几种常见的力22第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 重力重力地表附近地表附近2-32-3几种常见的力几种常见的力 地球对地面附近物体的万有引力地球对地面附近物体的万有引力23第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版二二 弹性力弹性力常见弹性力常见弹性
14、力弹簧弹性力弹簧弹性力胡克定律胡克定律由物体形变而产生的力。由物体形变而产生的力。2-32-3几种常见的力几种常见的力正压力、张力、弹簧弹性力等正压力、张力、弹簧弹性力等24第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版例例1质量为质量为 、长为、长为 的柔软细绳，一端的柔软细绳，一端系着放在光滑桌面上质量为系着放在光滑桌面上质量为 的物体，在的物体，在绳的另一端加力绳的另一端加力 。设绳的长度不变，质。设绳的长度不变，质量分布是均匀的。量分布是均匀的。求：求：(1) 绳作用在物体上的力；绳作用在物体上的力；(2) 绳上任意点的张力。绳上任意点的张力。2-32-3几种常见的力几种常见的
15、力25第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版解解 设在点设在点 将绳分为将绳分为两段，其间两段，其间张力张力 和和 大小相等大小相等, 方向相反方向相反(1)由由得得2-32-3几种常见的力几种常见的力26第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版（2）Ox2-32-3几种常见的力几种常见的力27第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-32-3几种常见的力几种常见的力只有当绳的质量远远小于物体的质量时绳只有当绳的质量远远小于物体的质量时绳中各处的张力才近似相等且等于外力。中各处的张力才近似相等且等于外力。28第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理
16、学第五版第五版三三 摩擦力摩擦力一般情况一般情况 滑动滑动摩擦力摩擦力最大静最大静摩擦力摩擦力静静摩擦力摩擦力 2-32-3几种常见的力几种常见的力29第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版例例2如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张角为如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张角为 ，绳与圆柱间的静摩擦因数为，绳与圆柱间的静摩擦因数为 ，求绳处于，求绳处于滑动边缘时滑动边缘时，绳两端的张力绳两端的张力 和和 间的间的关关系系(绳的质量忽略绳的质量忽略)。2-32-3几种常见的力几种常见的力30第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版圆柱对圆柱对 的摩擦力的摩擦力 圆柱对圆柱对 的支持力的支持力 解解 取一小段绕在圆柱取一小段绕在圆柱上的绳，取坐标如图：上的绳，取坐标如图：两端的张力两端的张力 ，的张角的张角 2-32-3几种常见的力几种常见的力31第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版2-32-3几种常见的力几种常见的力32第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版若若0.460.210.000 392-32-3几种常见的力几种常见的力33
