《相对性运动--常见力和基本力》由会员分享，可在线阅读，更多相关《相对性运动--常见力和基本力（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上页上页下页下页 返回返回 退出退出OxyzOxyz 考考虑虑两两个个参参考考系系中中的的坐坐标标系系K和和K(即即Oxyz和和Oxyz)，它它们们相相对对作作匀速直线运动。匀速直线运动。 在在t=0时时刻刻两两坐坐标标系系重重合合，对对于于同同一一个个质质点点P，在在任任意意时时刻刻两两个个坐坐标标系系中中对对应应的的位位置矢量：置矢量：P1.1.伽利略坐标变换伽利略坐标变换上页上页下页下页 返回返回 退出退出K系原点相对系原点相对K系原点的位矢系原点的位矢：从图中很容易看出矢量关系：从图中很容易看出矢量关系：成立的条件成立的条件: :绝对时空观绝对时空观！空空间间绝绝对对性性: :空空间间
2、两两点点距距离离的的测量与坐标系无关。测量与坐标系无关。时时间间绝绝对对性性: :时时间间的的测测量量与坐标系无关。与坐标系无关。OxyzOxyzP上页上页下页下页 返回返回 退出退出P点点在在K系系和和K系系的的空空间间坐坐标标、时时间间坐坐标标的的对对应应关关系系为为因此，满足经典时空观的条件因此，满足经典时空观的条件时时伽利略坐标变换式。伽利略坐标变换式。OxyzOxyzP上页上页下页下页 返回返回 退出退出 分别表示质点在两个坐标系中的速度分别表示质点在两个坐标系中的速度即即在直角坐标系中写成分量形式：在直角坐标系中写成分量形式：伽利略速度变换伽利略速度变换2.2.伽利略速度变换与加速
3、度变换伽利略速度变换与加速度变换上页上页下页下页 返回返回 退出退出 注注意意：低低速速运运动动的的物物体体满满足足速速度度变变换换式式，并并且且可可通通过过实实验验证证实实，对对于于高高速速运运动动的的物物体体，上面的变换式失效。上面的变换式失效。OxyzOxyzP 相相对对于于地地面面竖竖直直下下落落的的物物体体，作作出出各各个个坐坐标标系系中中的速度方向，满足矢量三角形法则。的速度方向，满足矢量三角形法则。 为为了了便便于于记记忆忆，通通常常把把速速度变换式写成下面的形式：度变换式写成下面的形式：上页上页下页下页 返回返回 退出退出 设设K系相对于系相对于K系作匀加速直线运动系作匀加速直
4、线运动, ,加速度加速度 沿沿x方向方向。 K系相对于系相对于K系的速度系的速度表明质点的加速度相对于作匀速运动的各个参考系不变表明质点的加速度相对于作匀速运动的各个参考系不变。伽利略加速度变换。伽利略加速度变换。上页上页下页下页 返回返回 退出退出例例题题1-8 某某人人A以以4 km/h的的速速度度向向东东前前进进时时，感感觉觉风风从从正正北北吹吹来来.如如果果将将速速度度增增加加一一倍倍，则则感感觉觉风风从从东东北北方向吹来。求相对于地面的风速和风向。方向吹来。求相对于地面的风速和风向。解解：由由题题意意，以以地地面面为为基基本本参参考考系系K，人人为为运运动动参参考考系系K，取取风风为
5、研究对象，如图。为研究对象，如图。45y(北)x(东)O根据速度变换公式得到：根据速度变换公式得到：由图中的几何关系，知由图中的几何关系，知上页上页下页下页 返回返回 退出退出由此解得由此解得以及以及即风速的方向为向东偏南即风速的方向为向东偏南45 ，亦即在东南方向上。亦即在东南方向上。45y(北)x(东)O上页上页下页下页 返回返回 退出退出例例题题1-9 一一货货车车在在行行驶驶过过程程中中，遇遇到到5m/s竖竖直直下下落落的的大大雨雨，车车上上仅仅靠靠挡挡板板平平放放有有长长为为l=1m的的木木板板。如如果果木木板板上上表表面面距距挡挡板板最最高高端端的的距距离离h=1m，问问货货车车以
6、以多多大大的速度行驶，才能使木板不致淋雨？的速度行驶，才能使木板不致淋雨？lh解解：车车在在前前进进的的过过程程中中，雨雨相相对对于于车车向向后后下下方方运运动动，使使雨雨不不落落在在木木板板上上，挡挡板板最最上上端端处处的的雨雨应应落落在在木木板板的的最最左左端的左方。端的左方。45 上页上页下页下页 返回返回 退出退出例例题题1-10 一一升升降降机机以以加加速速度度1.22m/s2上上升升，当当上上升升速速度度为为2.44m/s时时，有有一一螺螺帽帽自自升升降降机机的的天天花花板板上上松松落落，天天花花板板与与升升降降机机的的底底面面相相距距2.74m计计算算螺螺帽帽从从天天花花板板落落
7、到到底底面面所所需需的的时时间间和和螺螺帽帽相相对对于于升升降降机机外外固固定定柱柱的下降距离。的下降距离。解解：我我们们把把松松开开点点作作为为坐坐标标系系的的原原点点，把把Oy轴轴的的正正方方向向选选定定为为竖竖直直向向上上的的方方向向。那那么么，在在螺螺帽帽松松脱脱时时，也也即即t=0时时，螺螺帽帽以以初初速速v0=2.44m/s作作竖竖直直上上抛抛运运动动；到到t时刻，它离开出发点的距离为时刻，它离开出发点的距离为而在这段时间内，升降机作初速而在这段时间内，升降机作初速v0，a=1.22 m/s2 2的匀的匀加速运动，它上升的距离为加速运动，它上升的距离为上页上页下页下页 返回返回 退
8、出退出因因在在螺螺帽帽与与机机底底相相遇遇时时，s2与与s1之之差差实实际际上上是是升升降降机机的的高高度度h=2.74m，由由此此即即可可求求出出螺螺帽帽与与机机底底相相遇遇的的时时刻，亦即刻，亦即于是得于是得 即螺帽与机底相遇所花时间为即螺帽与机底相遇所花时间为0.71 s。螺帽相对于机外固定柱子的下降距离为螺帽相对于机外固定柱子的下降距离为 上页上页下页下页 返回返回 退出退出二、常见力二、常见力重力：重力：在地球表面的物体，受到地球的吸引而使物在地球表面的物体，受到地球的吸引而使物 体受到的力。体受到的力。重力与重力加速度的方向都是竖直向下重力与重力加速度的方向都是竖直向下。地轴地轴赤
9、道面赤道面1.1.重力重力向心力向心力万有引力万有引力重力重力上页上页下页下页 返回返回 退出退出弹性力：弹性力：两个相互接触并产生形变的物体企图恢复原两个相互接触并产生形变的物体企图恢复原 状而彼此互施作用力。状而彼此互施作用力。方方 向向: : 始终与使物体发生形变的外力方向相反始终与使物体发生形变的外力方向相反。条条 件：件：物体间接触，物体的形变物体间接触，物体的形变。三种表现形式：三种表现形式：(1)(1)两个物体通过一定接触相互挤压；两个物体通过一定接触相互挤压；方向方向: :垂直于接触面指向对方垂直于接触面指向对方。大小大小: :取决于挤压程度取决于挤压程度。2.2.弹力弹力上页
10、上页下页下页 返回返回 退出退出(2)(2)绳对物体的拉力；绳对物体的拉力；(3)(3)弹簧的弹力；弹簧的弹力；大小：取决于绳的收紧程度。大小：取决于绳的收紧程度。方向：沿绳子背离物体方向：沿绳子背离物体。弹弹性性限限度度内内，弹弹性性力满足胡克定律：力满足胡克定律：方方向向：指指向向要要恢恢复复弹簧原长的方向。弹簧原长的方向。x上页上页下页下页 返回返回 退出退出静摩擦力静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力：静摩擦因数静摩擦因数滑动摩擦力滑动摩擦力：滑动摩擦因数滑动摩擦因数摩摩擦擦力力：两两个个相相互互接接触触的的物物体体在在沿沿接接触触面面相相对对运运动动时时，或或者者有有相相对对运运动动趋趋
11、势势时时，在在它它们们的的接接触触面面上上所所产产生生的一对阻碍相对运动或相对运动趋势的力。的一对阻碍相对运动或相对运动趋势的力。方向：方向：与物体相对运动或相对运与物体相对运动或相对运 动趋势的方向相反。动趋势的方向相反。 条件：条件：表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势。表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势。3.3.摩擦力摩擦力上页上页下页下页 返回返回 退出退出万有引力：万有引力：存在于一切物体间的相互吸引力。存在于一切物体间的相互吸引力。牛顿万有引力定律牛顿万有引力定律: :其其中中m1和和m2为为两两个个质质点点的的质质量量，r为为两两个个质质点点的的距离距离，G0叫做万有引力常量叫
12、做万有引力常量。 引力质量与惯性质量在物理意义上不同，但是引力质量与惯性质量在物理意义上不同，但是二者相等，因此不必区分。二者相等，因此不必区分。4.4.万有引力万有引力上页上页下页下页 返回返回 退出退出 电电磁磁力力：存存在在于于静静止止电电荷荷之之间间的的电电性性力力以以及及存存在在于于运运动动电电荷荷之之间间的的磁磁性性力力，本本质质上上相相互互联联系系，总称为电磁力。总称为电磁力。*三、基本力三、基本力1.1.电磁力电磁力 分分子子或或原原子子都都是是由由电电荷荷系系统统组组成成，它它们们之之间间的的作作用用力力本本质质上上是是电电磁磁力力。例例如如：物物体体间间的的弹弹力力、摩擦力，气体的压力、浮力、粘滞阻力。摩擦力，气体的压力、浮力、粘滞阻力。上页上页下页下页 返回返回 退出退出 强强力力：亚亚微微观观领领域域，存存在在于于核核子子、介介子子和和超超子子之之间间的的、把把原原子子内内的的一一些些质质子子和和中中子子紧紧紧紧束束缚缚在一起的一种力。在一起的一种力。作用范围：作用范围：2.2.强力强力 弱弱力力：亚亚微微观观领领域域内内的的另另一一种种短短程程力力，导导致致衰变放出电子和中微子的重要作用力。衰变放出电子和中微子的重要作用力。3.3.弱力弱力
