第2章第1讲牛顿定律量纲力学中的常见力(2学时)汇编.ppt

§2-1 牛顿定律 §2-2 物理量的单位和量纲 §2-3 几种常见的力 大学物理学电子教案 黄冈师范学院数理学院 牛顿运动定律 牛顿三大定律是质点运动的基本定律。从牛顿定律出发可以导出刚体、流体等运动定律，从而建立起整个古典力学体系。因此，牛顿运动定律是质点力学以至整个古典力学的基础。 本章介绍牛顿运动定律的内容及其对质点运动的初步应用。 §2-1 牛顿定律 §2-2 物理量的单位和量纲 §2-3 几种常见的力 §2-4 牛顿定律应用举例 §2-5 非惯性系 惯性力 第2章 牛顿定律 牛顿(Isaac Newton, 1642―1727) 重要贡献有万有引力定律、经典力学、微积分和光学。 万有引力定律：总结了伽利略和开普勒的理论和经验，用数学方法完美地描述了天体运动的规律。 牛顿运动三大定律：《自然科学的数学原理》中含有牛顿运动三条定律和万有引力定律，以及质量、动量、力和加速度等概念。 光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说。 反射式望远镜的发明 英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人。 我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。 一 牛顿第一定律 1 内容 任何物体都将保持其静止或匀速直线运动状态，直到其他物体的相互作用迫使它改变运动状态为止。 数学表达式：F=0，v=恒量 2 说明 牛顿第一定律发展的过程(课外查阅相关资料）。亚里士多德、伽利略、牛顿。 包含了两个重要的概念——惯性和力； (1) 惯性：任何物理都具有保持其运动状态不变的性质。 因此，第一定律以前曾称为惯性定律； §2-1 牛顿定律 （2）力：由于物体具有惯性，所以要使其运动状态发生变化，一定要有其它物体对它作用，这种作用被称为力。 自然界完全不受其他物理作用的物体是不存在的，因此第一定律不能直接地用实验验证，其正确性在于它所推出的结果和实验事实相符。 牛顿第一定律定义了一种特殊的参考系—惯性系。 任何物体的运动是相对于某个参考系而言的，如果在这个参考系中的物体不受其它物体作用，而保持静止或匀速直线运动，这个参考系称为惯性系。 3 怎样判断参考系是惯性系： 确定一个参考系是不是惯性系，只能根据观察和实验来判断。但物理学中有以下几个结论： (1)太阳—恒星参考系是惯性系。 (2)相对惯性系作匀速直线运动的参照系是惯性系。 (3)相对惯性系作变速运动的参照系是非惯性系。 (4)地球参考系是力学中常见的参考系，在一定精度的范围内可以视为惯性系。 因为牛顿运动定律是以地球为参考系，归纳和总结大量地面上物体运动现象所得到的。但严格地讲，地球不是一个惯性系。因为地球有自转和公转。 二 牛顿第二定律 1 内容 物体在外力的作用下，其动量随时间的变化率等于作用于的合外力。 2 说明 (1) 动量 也是描述物体运动状态的量，但动量比速度的涵义更为广泛，意义更为重要。 (2)牛顿第二定律对质点的运动规律作定量的陈述，因此，它只适用于质点的运动； 表达式 具有更为普遍的适用范围，不仅适用于经典力学，而且在相对论力学中仍然适用。 在经典力学范围内，物体的质量为不依赖于速度的常量，所以有 直角坐标系下 牛顿第二定律是质点动力学的核心方程；上述各式称为质点动力学方程。 (3)牛顿第二定律说明力和加速度之间具有如下性质： 瞬时性：合外力是与加速度相伴随的。 对应性：力产生自己的加速度； 矢量性：力只改变该方向上物体的运动状态； 对于平面曲线运动，在自然坐标系下 (4)由矢量加法和力与加速度之间的对应性得： 当几个外力同时作用于物体时，其合外力所产生的加速度等于每个外力单独作用所产生加速度的矢量和，这就是力的独立性原理或力的迭加原理。 三 牛顿第三定律 1 内容 两个物体之间的作用力与反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。 3 说明 (1)物体的相互作用——力是矛盾的两个方面，即力具有相互作用的本质，力是成对出现的，互以对方为自己存在的条件，同时产生，同时消灭，任何一方都不能孤立地存在，且作用力和反作用力是同一种性质的。 分别作用在两个不同的物体上，它们不能互相抵消。（注意与一对平衡力的区别） 牛顿第三定律对任何参考系都成立。 2 表达式 牛顿三条运动定律之间有着紧密的联