大学物理课件第二章牛顿运动定律

《大学物理课件第二章牛顿运动定律》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学物理课件第二章牛顿运动定律（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、牛顿力学的理论框架牛顿力学的理论框架第二章第二章 动力学基本定律动力学基本定律基础：牛顿三定律基础：牛顿三定律基础：牛顿三定律基础：牛顿三定律演绎：演绎：演绎：演绎：力的时间积累力的时间积累力的时间积累力的时间积累力的空间积累力的空间积累力的空间积累力的空间积累动量和动量和动量和动量和角动量定理角动量定理角动量定理角动量定理动能定理动能定理动能定理动能定理三个守恒定律三个守恒定律三个守恒定律三个守恒定律对象：质点对象：质点对象：质点对象：质点 质点系质点系质点系质点系 刚体刚体刚体刚体力矩的时间积累力矩的时间积累力矩的时间积累力矩的时间积累猎诲锁瓜籍遂痊滥屉舍湛蕊严颜啮革砧造袄蜘荧丈萄幢眨饿扑

2、耀账映赤啄大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律本本本本章章章章重重重重点点点点：能能能能用用用用微微微微积积积积分分分分方方方方法法法法求求求求解解解解简简简简单单单单变变变变力力力力作作作作用用用用下下下下质点的动力学问题。质点的动力学问题。质点的动力学问题。质点的动力学问题。 2-1 2-1 牛顿定律牛顿定律牛顿定律牛顿定律 2-2 2-2 动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律 2-3 2-3 角动量守恒定律角动量守恒定律角动量守恒定律角动量守恒定律 2-4 2-4 能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律*2-5 *2-5 守恒定律与对称性

3、守恒定律与对称性守恒定律与对称性守恒定律与对称性震荫汾灸言项坎淳具任徒合屿抑灵壮涤尿使掷穗常丧顽截猩参售悄峙完咋大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律2-1 牛顿定律牛顿定律 古希腊哲学家古希腊哲学家亚里士多里士多德（德（AristotleAristotle，公元前，公元前384384一公元前一公元前322)322)认为：力是维持物体运动的原因。 古代物理学的形式是属古代物理学的形式是属于于经验总结性的，性的，对事物的事物的认识主要是凭直主要是凭直觉的的观察、察、凭猜凭猜测和臆想。和臆想。 宽攫捎盯柬乖沛肌枢纲验斗夏绑众渍淆中叫候崩纱盼今渝兼听馅森哺呕扁大学物理课件第

4、二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律伽利略伽利略（GalileoGalileo，15641564一一16421642） 近近代科学的先驱。代科学的先驱。伽利略的斜面实验：伽利略的斜面实验： 如果把水平面制作得越是如果把水平面制作得越是如果把水平面制作得越是如果把水平面制作得越是光滑，光滑，光滑，光滑，则则小球会小球会小球会小球会滚滚得更得更得更得更远远。 实验一一休卧戊十懒莆蝶叹碑锥脊异仿页隆界基眶天敞舶寄澜绵伶钙混空嘻角胀似大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律实验二二力不是维持运动的原因。 如果斜面的倾角无限小（平面），那么小球将如果斜面的倾角无限小

5、（平面），那么小球将沿平面几乎可以一直滚动过去。沿平面几乎可以一直滚动过去。 伽利略伽利略对力学的力学的贡献在于把有目的的献在于把有目的的实验和和逻辑推理和推理和谐地地结合在一起，构成了一套完整的科学研究合在一起，构成了一套完整的科学研究方法。方法。绊烦琼嵌谗樊招旷硬武哮孪蓬磋锣底瞒举椿弛谍矫雀珊撬盆厅权解社孙吓大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律 牛牛顿顿（Isaac Isaac NewtonNewton，1642 1642 -1727-1727），英英国国伟伟大大的的物物理理学学家家，一一生生对对科科学学事事业业所所做做的的贡贡献献，遍遍及及物物理理学学、数数学

6、学和和天天文文学学等等领领域域。在在物物理理学学上上，牛牛顿顿在在伽伽利利略略、开开普普勒勒等等人人工工作作的的基基础础上上，建建立立了了牛牛顿顿三三定定律律和和万万有有引引力力定定律律，并并建建立立了了经经典力学的理论体系。典力学的理论体系。 腺刷店县朝琼仟蛹否贰得游己浩闪越跟恰期措戍试快酶新骑书呵筒舔排昼大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律任任任任何何何何物物物物体体体体都都都都保保保保持持持持静静静静止止止止或或或或匀匀匀匀速速速速直直直直线线线线运运运运动动动动的的的的状状状状态态态态，直直直直到到到到受受受受到力的作用迫使它改变这种状态为止。到力的作用迫使

7、它改变这种状态为止。到力的作用迫使它改变这种状态为止。到力的作用迫使它改变这种状态为止。 第一定律（惯性定律）第一定律（惯性定律）第一定律（惯性定律）第一定律（惯性定律）（2 2）两个概念：）两个概念：）两个概念：）两个概念：“ “惯性惯性惯性惯性” ” 和和和和“ “力力力力” ” 。定义惯性定律成立的参考系为惯性系。定义惯性定律成立的参考系为惯性系。定义惯性定律成立的参考系为惯性系。定义惯性定律成立的参考系为惯性系。物体的惯性：物体的惯性：物体的惯性：物体的惯性：指物体本身要保持运动状态不变的性质。指物体本身要保持运动状态不变的性质。指物体本身要保持运动状态不变的性质。指物体本身要保持运动

8、状态不变的性质。力力力力是使物体速度改变的原因，而不是维持速度的原因。是使物体速度改变的原因，而不是维持速度的原因。是使物体速度改变的原因，而不是维持速度的原因。是使物体速度改变的原因，而不是维持速度的原因。（1 1）数学表达式）数学表达式）数学表达式）数学表达式曝损烁诗嘶喧阜佯超桂种遁芋汉甲酋窑娄倔波浙烷算缆奴价弄除沥猪酌歇大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律 第二定律第二定律第二定律第二定律运运运运动动动动的的的的变变变变化化化化与与与与所所所所加加加加的的的的动动动动力力力力成成成成正正正正比比比比；并并并并且且且且发发发发生生生生在在在在这这这这力力力力所所

9、所所沿的直线的方向上。沿的直线的方向上。沿的直线的方向上。沿的直线的方向上。（1 1）动量：动量：动量：动量：方向与速度方向相同方向与速度方向相同具有矢量性，瞬时性，相对性具有矢量性，瞬时性，相对性（2 2）数学表达式：）数学表达式：）数学表达式：）数学表达式：涅沼止心纫锋埂藉僻势蕴镀大临堰难噪甭洞赫烙瞎呼队咯团两长显扩讯批大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律（3 3）分量表达式：）分量表达式：）分量表达式：）分量表达式：在直角坐标系中在直角坐标系中 Fx= m ax在自然坐标系中在自然坐标系中Fy= m ayFz= m az（4 4）概概概概括括括括了了了了力力力

10、力的的的的独独独独立立立立性性性性（或或或或叠叠叠叠加加加加性性性性）：几几几几个个个个力力力力同同同同时时时时作作作作用用用用在在在在物物物物体体体体上上上上所所所所产产产产生生生生的的的的加加加加速速速速度度度度，应应应应等等等等于于于于每每每每个个个个力力力力单单单单独独独独作用时所产生的加速度的叠加：作用时所产生的加速度的叠加：作用时所产生的加速度的叠加：作用时所产生的加速度的叠加：琐巢侮么帛苑心直瞒筒蝴界瘴煽愿秤暂宠榷晴色婆否鼎搽涧哨彦屏汉栋豁大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律（1 1）作作作作用用用用力力力力和和和和反反反反作作作作用用用用力力力力是是

11、是是作作作作用用用用在在在在不不不不同同同同物物物物体体体体上上上上的的的的同同同同一一一一性质的力。性质的力。性质的力。性质的力。（2 2）作用力和反作用力作用力和反作用力作用力和反作用力作用力和反作用力A A：作用在不同物体上：作用在不同物体上：作用在不同物体上：作用在不同物体上B B：大小相等，方向相反：大小相等，方向相反：大小相等，方向相反：大小相等，方向相反C C：同时产生，同时消灭：同时产生，同时消灭：同时产生，同时消灭：同时产生，同时消灭两两两两个个个个物物物物体体体体之之之之间间间间对对对对各各各各自自自自对对对对方方方方的的的的相相相相互互互互作作作作用用用用总总总总是是是是

12、相相相相等等等等的的的的，而而而而且指向相反的方向。且指向相反的方向。且指向相反的方向。且指向相反的方向。 第三定律第三定律第三定律第三定律m1m2牛顿牛顿牛顿牛顿IIII、IIIIII定律适定律适定律适定律适用条件：宏观、低速物体；惯性系。用条件：宏观、低速物体；惯性系。用条件：宏观、低速物体；惯性系。用条件：宏观、低速物体；惯性系。咯巨申瓶心与环巩辟撵尽跑丫纪身淫溢狐歼坐熔显猾透卸云纤膳配芯漏烃大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律 力学中常见的几种力力学中常见的几种力1. 万有引力：万有引力：如如果果抛抛射射速速度度足足够大大，则物物体体将将绕地地球球转动，而而

13、永永不落地。不落地。行星行星绕太阳的运太阳的运动够容捏套团境汤承稀腔烯缮税慌愿汗昨棘佛旺甥春捆唐吵骋嗅之杀樟抢饰大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律行星行星1：轨道半径道半径为R1，加速度，加速度为a1，运行周期，运行周期为T1行星行星2：轨道半径道半径为R2，加速度，加速度为a2，运行周期，运行周期为T2根据开普勒第三定律：根据开普勒第三定律： 引力与距离的平方成正比。引力与距离的平方成正比。引力与距离的平方成正比。引力与距离的平方成正比。穿鸽包践很深茁拜麦汇舵录瞻茫优窘慧道痒楷赢罕碑陡督愉丙寂慎佯没彬大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定

14、律万有引力定律：万有引力定律：引力常量引力常量: : 任任何何两两个个质点点之之间都都存存在在互互相相作作用用的的引引力力,引引力力的的方方向向沿沿着着两两个个质点点的的连线方方向向；其其的的大大小小与与两两个个质点点质量量 ml和和 m2的的乘乘积成成正正比比，与与两两质点点之之间的的距距离离r的平方成反比。的平方成反比。 焕琶惯性陌校没红岸邑妮嚎艰眺惨哨撑鱼入靶睦蛤祷粤胜压了据渤餐煮曼大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律2. 重力：重力：由于地球吸引使物体所受的力。由于地球吸引使物体所受的力。由于地球吸引使物体所受的力。由于地球吸引使物体所受的力。质量质量质量质

15、量与重力加速度的与重力加速度的与重力加速度的与重力加速度的乘积，方向竖直向下。乘积，方向竖直向下。乘积，方向竖直向下。乘积，方向竖直向下。 发发发发生生生生形形形形变变变变的的的的物物物物体体体体，由由由由于于于于要要要要恢恢恢恢复复复复原原原原状状状状，对对对对与与与与它它它它接接接接触触触触的的的的物物物物体体体体产产产产生生生生的的的的作作作作用用用用力力力力。如如如如压压压压力力力力、张张张张力力力力、拉拉拉拉力力力力、支支支支持持持持力力力力、弹簧的弹力。弹簧的弹力。弹簧的弹力。弹簧的弹力。3. 弹性力：性力：（k 称称为劲度系数）度系数）0x糯诈吭范嘎潮僚罚衣海四份备扇驮袍曳靳绢肢

16、亿波境膏挨荣仁化盎伯蚤眠大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律（1 1）静摩擦力）静摩擦力 当当物物体体与与接接触触面面存存在在相相对滑滑动趋势时，物物体体所所受受到到接接触触面面对它它的的阻阻力力。其其方方向向与与相相对滑滑动趋势方方向相反。向相反。静摩擦力的大小随外力的静摩擦力的大小随外力的变化而化而变化。化。4. 摩擦力：摩擦力：最大静摩擦力：最大静摩擦力：最大静摩擦力：最大静摩擦力： 为静摩擦系数静摩擦系数型疾卜剩喇法极伙柄泪狰叭直鸳雾法磁呼樱申矩竿翰仰状贷眷腕卖阁钾贺大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律（2 2）滑）滑动摩擦摩擦

17、当当物物体体相相对于于接接触触面面滑滑动时，物物体体所所受受到到接接触面触面对它的阻力。其方向与滑它的阻力。其方向与滑动方向相反。方向相反。 为滑滑动摩擦系数摩擦系数知著亚筑桔祭陀甸健秤硕探誓俐戌玛稼谋铬沧含社门恩退沤腻藻窟煌做纷大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律 牛顿定律的应用牛顿定律的应用解题思路：解题思路：解题思路：解题思路：1、认物体认物体(选定一个物体作为分析对象选定一个物体作为分析对象)2、看运动看运动（分析选定物体的运动状态：（分析选定物体的运动状态：轨迹、轨迹、 速度、加速度速度、加速度）3、分析力分析力(隔离物体、画示力图隔离物体、画示力图)4、

18、列方程列方程(选坐标，列原始方程。选坐标，列原始方程。注意标明坐标注意标明坐标 的正方向；有时还要从几个物体的运的正方向；有时还要从几个物体的运 动关系上补方程动关系上补方程)5、解方程解方程(进行文字运算，然后代入数据进行文字运算，然后代入数据)质点点动力学基本运力学基本运动方程方程材奖怀品箭瓢利迁贾公预蛹新负捉翘戌届宁悟公娃策假伪重员裕氓均凹湖大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律xy例例1 质量量为m的的小小球球最最初初位位于于A点点，然然后后沿沿半半径径为R的的光光滑滑圆弧弧面面下下滑滑。求求小小球球在在任任一一位位置置时的的速速度度和和对圆弧面的作用力。弧面

19、的作用力。mg N N解：解：A 队艾秉剖招鹤躯泄剐郝腐回剃险少蔷咋躯荆予莹峻驴等摇刮填劲荷婪服辛大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律xymg N NA 扎梢狂映认庐匣蹬擅腾精泉讨铁绒酋海逞粟炳搐哟敬裹唬软淮阻皆许爹曲大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律 例例例例2 2 质点质点质点质点m m 在在在在 x x 轴上运动，受力为：轴上运动，受力为：轴上运动，受力为：轴上运动，受力为：x x =A=A时，时，时，时，v v =0=0，求，求，求，求x x =A/4=A/4，v v = =？班惺铸泼溪茁唆刀汪歌袁驰獭欺喜滩帮贺层魄琶橇笺觉啦菌

20、伴斌浅望励勤大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律 惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系mgFT惯性系惯性系牛牛顿定律成立的参考系。定律成立的参考系。一切相一切相对于于惯性性系作匀速直系作匀速直线运运动的参考系也是的参考系也是惯性系。性系。非惯性系非惯性系相相对于于惯性系作加速运性系作加速运动的参考系。的参考系。在非在非惯性系内牛性系内牛顿定律不成立。定律不成立。现象：象：yx灾予汾蹋姐镁骨托藉韶茶圈被翻械驯瞒混教厢甲米踢气芯萌箕辕诸亡磷脯大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律Q=ma惯性力：惯性力：为了要使牛了要使牛顿第二定律在非第二定律在非惯

21、性系内性系内成立而引成立而引进的一个虚构的力。的一个虚构的力。与非与非惯性系加速度的方向相反。性系加速度的方向相反。大小等于运大小等于运动质点的点的质量量 m 与非与非惯性系加速度性系加速度 a 的乘的乘积。惯性力大小：惯性力大小：惯性力方向：惯性力方向：mgT铱揖殆扼整和唬久谈枷蜕犹爱研万圭久棠泄畜蒂驴腿吟侣凡哄可疗畸尺胆大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律在非惯性系中，牛顿运动定律表示为：在非惯性系中，牛顿运动定律表示为：在非惯性系中，牛顿运动定律表示为：在非惯性系中，牛顿运动定律表示为：说明： 惯性力没有施力者，不存在性力没有施力者，不存在“力是物体之力是物体之间的相互作用的相互作用”这一特性。它和真一特性。它和真实力有区力有区别。惯惯性力的性力的性力的性力的实质实质是物体的是物体的是物体的是物体的惯惯性在非性在非性在非性在非惯惯性系中的表性系中的表性系中的表性系中的表现现。萄傣键铺了经衷唾瑚迸帅蜜缀杖烛贤缕鹊畸认墟雾靖悯梳吮如擂跋眨碑弥大学物理课件第二章 牛顿运动定律大学物理课件第二章 牛顿运动定律