第2章-质点动力学(丙).pptVIP

* * * * * * 任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到受其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。 第一定律包含有“惯性”和“力”这两个力学基本概念。物体具有保持原来运动状态的性质称为惯性，牛顿第一定律也称为惯性定律。要改变物体的运动状态，就要有其它物体对它的作用，这种作用称为力。 * 1. 牛顿第一定律: --牛顿运动三定律及其应用 对于牛顿第一定律应明确以下几点： 1、牛顿第一定律的重要意义是从力的起源（力是物体间的相互作用）和力的效果（力是改变运动状态的原因）上肯定了力的概念。并说明了一切物体都具有惯性，所以又称为惯性定律。 2、牛顿第一定律是大量直观经验和实验事实的抽象概括，不能用实验直接证明。 3、牛顿第一定律只适用于惯性参照系。 * 2. 惯性参照系 运动的描述具有相对性，仅从运动学角度看，各种参照系是等价的，但进入动力学后，就要将参照系分为惯性参照系和非惯性参照系。 因运动状态是相对参照系而言的，所以第一定律还定义了一种参照系——惯性参照系。把牛顿定律成立的参照系称为惯性参照系，简称惯性系。 A a 以教堂为参照系，物体A静止，满足牛顿第一定律。 以汽车为参照系，物体A运动，不满足牛顿第一定律。 * 牛顿第一定律成立的参照系，称为惯性参照系。 牛顿第一定律不成立的参照系，称为非惯性参照系。 相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性参照系。 地球是近似程度较好的惯性系， 太阳是更精确的惯性系。 * 牛顿第二定律的内容可表述如下：质点所受的合外力正比于相对于惯性系的加速度。 3. 牛顿第二定律 定义：质点所受的合力等于质点动量对时间的变化率。 * 应用第二定律时注意： 1 ．F 是作用在质点上的所有力的合力。 2 ．F ma 是瞬时关系式。 3 ．F ma 是矢量式。 计算时可用分量式： 4 . 仅适用于惯性参照系。 直角坐标系 Fx max Fy may Fz maz 自然坐标系 5 . 当质点以接近光速运动时，m为变量， 不成立，但 仍成立。 * 牛顿第三定律的内容可表述如下：作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。 注意： ① 作用力与反作用力等值、反向、共线、共性。 作用力与反作用力分别作用在两个物体上，同时产 生，同时消失。 ③ 牛顿第三定律不包含运动量，适用于任何参照系。 4. 牛顿第三定律 * 自然界中存在四种基本相互作用力 1 引力相互作用 引力 —— 长程力 吸引力 * 2 电磁相互作用 电磁力——长程力 吸引力或排斥力 。如：电磁学的静电库仑力 、洛仑兹力；力学中的张力 、拉力 、正压力 、弹性力 、摩擦力…… 分子间电磁相互作用的集体效应 分子力的宏观表现 3 强相互作用 短程力 ＜10 -15 m 〔例〕核力 量子色动力学 QCD Quantum Chromo Dynamics 4 弱相互作用 短程力 ＜10 -17 m 〔例〕中子β衰变 n → p + e - +ν * （1）万有引力 万有引力定律：两质点之间存在相互吸引力，方向沿两质点的连线，大小与两质点质量m1、m2的乘积成正比，与两质点距离的平方成反比： 引力场：物体之间的万有引力是通过引力场实现的。质点周围对其它质点有引力作用的空间称为质点产生的引力场。 地球表面附近空间产生的引力场称为重力场。 引力常数G是实验值， G 6.6720?10-11N·m2/kg2 力学中常见的力 * （2）重力 地面附近物体受到地球的引力为 方向指向地心，随地球自转的向心力由引力F提供：引力F可分解为向心力和重力G两个分力。 重力加速度：由重力产生的加速度，用g表示，g的大小随地理纬度?有微小的变化，忽略地球自转时 两极处 g 9.7805m/s2，通常取g 9.80m/s2。则重力G mg。 G F m o fn ? * （3）弹性力 当物体受外力作用而产生形变时，物体之间出现力图恢复原来形状的相互作用力，称为弹性力。 胡克（R.Hooke）定律：物体形变时，在弹性限度内弹性力遵从胡克定律F –kx，负号表示力与位移的方向相反。 张力：线状物体被拉紧时，物体内各部分之间的相互作用力称为张力，忽略绳的质量时绳中各处的张力相同。 正压力（支持力）：两物体通过一定面积相互压紧时，两者之间的弹性力称为正压力。 * （4）摩擦力 静摩擦力：两物体有相对滑动的趋势时，存在静摩擦力，其大小f0等于产生相对运动趋势的外力。f0增大到将产生相对运动时，称为最大静摩擦力。最大静摩擦力f0max与正压力成正比，f0max ?0N，?0称为静摩擦系数。 滑动摩擦力：物体有相对滑动时，接触面之间的摩擦力称为滑动摩擦力，大小与