大学物理1.2牛顿运动定律及其应用剖析.ppt

* * * * 在非惯性系中如何处理被观测物体的运动呢? 在非惯性系中, 只要想象地引入 “惯性力”， 牛顿第二定律就可以继续使用。 * 1.2 牛顿运动定律及其应用 1.2.1 牛顿运动定律 1.2.2 自然界中的力 1.2.3 牛顿运动定律的应用 1.2.4 非惯性系与惯性力 1.2.1 牛顿运动定律 一. 牛顿第一定律（惯性定律） 任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。 1. 定义了惯性参考系 2. 定义了物体的惯性和力 惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的物 体将保持静止或匀速直线运动状态不变. 惯性---物体本身要保持运动状态不变的性质. 力---迫使一个物体运动状态改变的一种作用. （Newton?s laws of motion) 给出了运动的变化与所加的动力之间的定量关系 二. 牛顿第二定律 牛顿第二定律的更准确表示: 这种表示无论是高速( m可变)还是低速运动都正确. 低速时质量不变 三. 牛顿第三定律(作用力与反作用力) 作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在不 同物体上。 牛顿定律只适用于惯性系。 同时受几个外力作用 分量形式 注意： 上式的瞬时性　矢量性 自然坐标系 直角坐标系 1.2.2 自然界中的力 方向竖直向下 一、万有引力 地球附近的物质所受的地球引力 二、 重力 地面上相隔1 m 的人 ? 10-7 N (3) 力程 —— 无限远 (2) 力的强度： (1) 万有引力定律: --万有引力恒量 M：地球质量 R：地球半径 (2) 正压力 N , 支持力， 三、弹力 x x x x 0 x 0 f 0 f 0 O 作用在相互接触的物体之间，与物体的形变相联系，是一种弹性恢复力。 (1) 弹簧的弹力 (3) 张力 T，内部的弹力 (2) 静摩擦力 (1) 滑动摩擦力 四、摩擦力 (the force of friction) 垂直于接触面指向对方 四种基本相互作用： 1. 引力相互作用 2. 电磁相互作用 3. 强相互作用 4. 弱相互作用 相对强弱： 强相互作用的强度 = 1，电磁相互作用 ≈ 10-2，弱相互作用≈ 10 -5，引力相互作用≈ 10-38。 五 基本的自然力 1.2.3 牛顿定律的应用 解题步骤 1.认物体(确定研究对象)； 一般采用隔离体法. 即把系统中的几个物体分别研究。 如果在运动过程中几个物体之间没有相对运动, 根据问题的需要也可把这几个物体作为一个整体处理. 这时要注意区分内力与外力 无相对运动 2. 看运动 分析研究对象的运动状况,并确定各研究对象运动状况之间的联系(约束条件). ?? 3. 分析力 找出研究对象所受的全部外力,画出示力图 4. 列方程 列出牛顿方程. 根据需要选择适当的坐标系,将力和加速度分解, 列出各坐标轴方向的牛顿方程. 5. 解方程，对结果作必要讨论。 解： 例1：质量为0.25kg的质点，受力 的作用，t=0时该质点以的速度 通过坐标原点，则该质点任意时刻的位置矢量是： 例2: 有阻力的抛体问题 己知: 质量为m的炮弹,以初速度v0与水平方向成仰角?射出. 若空气阻力与速度成正比, 即 求: 运动轨道方程 y[x]= ? 解: 二维空间的变力情况 1.选 m 为研究物体. 3.分析受力: x y o ? m 2.建坐标 xoy. t =0 时, x=0 , y=0 vx 0=v0 cosf , vy 0=v0 sinf 列方程: 分离变量 x y o ? m 分别积分 再次积分 消去 t ,得轨道方程: 得 得 例3.一根不可伸长的轻绳跨过固定在O点的水平光滑细杆，两端各系一个小球。a球放在地面上，b球被拉到水平位置，且绳刚好伸直。从这时开始将b球自静止释放。设两球质量相同。 求：(1) b球下摆到与竖直线成 角时的 ； (2) a 球刚好离开地面。 (1)分析b运动 a球离开地面前b做半径为 的竖直圆周运动。 解： a O b 分析b受力,选自然坐标系 当b 球下摆到与竖直线成 角时 由(2) 式得 a O b (2) 分析a运动 当 T = mg 时，a 球刚好离地 a O b a mg N T y L y l 作业1-14，如图，设绳子长为L,线密度为λ，自由下落，求绳子上端下落l的距离后，整根绳子对地面的压力。 解：以整根绳子为研究对象， 1.