第二章牛顿定律-revised.ppt

* 第二章 牛顿定律 动力学——研究物体之间的相互作用，以及这种相互作用所引起的物体的运动状态发生变化的规律。 牛顿运动定律——质点动力学的基础。 本章讨论牛顿运动定律的内容及其对质点运动的初步应用。 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。 2－1 牛顿定律 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。 2、说明 牛顿第一定律也叫做惯性定律； 说明了力的概念和力的作用； 定义了一种特殊的参考系——惯性系； 数学表达式：F=0，v=恒量 动量为 的物体，在合外力　 的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力． 当 时， 为常量 合外力 二、牛顿第二定律 即 直角坐标系中的分量形式 注： 为A处曲线的曲率半径． 自然坐标系中 A (1) 瞬时关系 (2) 牛顿定律只适用于质点 注意 (3) 力的叠加原理 表述：两个物体之间作用力和反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。 数学表达： （物体间相互作用规律） 三、牛顿第三定律 作用力与反作用力特点： (1)瞬时性。同时存在、同时消失； (3)同一性质的力。 注意 牛顿定律适用于：惯性系、低速、宏观物体。　　　　 (2)矢量性。大小相等、方向相反，分别作 用在不同物体上； 2－2 物理量的单位和量纲（自学） 一、国际单位制（SI） 二、量纲 只有量纲相同的物理量才能相加减或用等号相连接； 量纲可以用来帮助记忆与推导公式。 cd mol A K s kg m 坎德尔 摩尔 安培 开 秒 千克 米 发光强度 物质的量 电流 热力学温度 时间 质量 长度 2－3 几种常见的力 ★ 物理学家的目标： 四种力可否从一种更基本、更简单的力导出? 各种力是否能统一在一种一般的理论中? ★已做和待做的工作: 20世纪20年代,爱因斯坦最早着手这一工作。 最初是想统一电磁力和引力, 但未成功。 弱、电统一:1967年温伯格等提出理论 1983年实验证实理论预言 大统一 :弱、电、强 统一已提出一些理论 因目前加速器能量不够而无法实验证实。 (需要1015Gev, 现103Gev) 超大统一:四种力的统一 一、万有引力 在两个相距为r，质量分别为m1，m2的质点间有万有引力，其方向沿着它们的连线，其大小与它们的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比 重力是地球表明附近物体所受的地球的引力，即物体与地球之间的万有引力 二、弹性力 物体因形变而产生欲使其恢复原来形状的力称为弹性力。 常见的弹性力有： 弹簧被拉伸或压缩时产生的弹性力； 绳索被拉紧时产生的张力； 重物放在支承面上产生的正压力和支持力等。 虎克定律：在弹性限度内，弹性力的大小与弹簧的伸长量成正比，方向指向平衡位置 三、摩擦力 两个物体相互接触，由于有相对运动或者相对运动的趋势，在接触面处产生的一种阻碍物体运动的力，叫做摩擦力。 1、定义 2、静摩擦力 物体没有相对运动，但有相对运动的趋势 最大静摩擦力 3、滑动摩擦力 物体有相对运动，滑动摩擦力与正压力成正比 2－4 惯性参考系 力学相对性原理 一、惯性参考系 1、问题： 车的a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律； a≠0时 为什么不符合牛顿定律？ 2、定义 牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。 3、结论： 在有些参照系中牛顿定律成立，这些参照系称为惯性系。 相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。 相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。 4、说明： 要确定一个参考系是否惯性系，只能依靠观察和实验。 1)太阳系可以认为是惯性系； 2)相对于