《大学物理简明教程》第2章-质点动力学.pptxVIP

功 动能定理动量定理和动量守恒定律势能 机械能守恒定律牛顿运动定律§2.4§2.1§2.2§2.3第一篇 力学第2章 质点动力学 三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了动力学三大定律和万有引力定律。其实，没有后者，就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现，把牛顿力学推上荣耀的顶峰。魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨，他在更加坚实的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代，给牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日），英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。§2.1 牛顿运动定律 牛顿在分析、总结伽利略等前人对力学研究成果的基础上，在1687年出版的名著《自然哲学的数学原理》一书中，提出了三条定律，统称为牛顿运动定律。2.1.1 牛顿运动定律 牛顿第一定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态为止。包含两个重要概念：惯性和力 固有特性惯性质量是物体惯性大小的量度在物体运动速度远小于光速时，惯性质量不随速度而改变。引力质量是万有引力定律 中的质量，引力质量是物体间产生引力作用“能力”的量度。 2.1.1 牛顿运动定律 牛顿第二定律 物体所受的合外力等于物体动量的瞬时变化率。质点动量:牛顿第二定律:?当物体质量不随运动而改变时，可写成或 质点运动的动力学方程4、迭加性：注意：1、适用于质点运动.2、瞬时性.3、运动中质量不变时,5、矢量性：具体运算时应写成分量式直角坐标系中：自然坐标系中：被称为引力质量式中6、定量的量度了惯性惯性质量：牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量引力质量：经典力学中不区分引力质量和惯性质量2.1.1 牛顿运动定律?作用力与反作用力，两者互相依存，同时产生，同时消失。作用力和反作用力是分别作用在两个物体上，它们不能相互抵消。物体间的作用力与反作用力总是属于同种性质的力。牛顿运动定律适用范围：1）只适用于质点；2）只适用于惯性系；3）只能用来处理宏观、低速的力学问题，而不适用于处理微观粒子或高速运动的问题。2.1.2 牛顿运动定律的应用是矢量式平面直角坐标系中：自然坐标系中：牛运用牛顿定律解题的基本步骤（1）明确研究对象。实际问题中，相互作用的物体往往有几个，当要具体分析某一物体的受力情况时，通常采用“隔离体法”，即把要研究的对象从周围物体中分离出来，隔离体可以是一个物体或几个物体的组合，也可以是物体的一个部分。（2）分析隔离体的受力情况，画出隔离体的受力图（示力图）。在熟悉各类型力特点的基础上，找出隔离体受到的所有外力，在示力图上表示出来。（3）建立坐标系，列方程。根据问题的具体条件选取适当的坐标系，规定坐标轴的正方向，并在隔离图上画出来。列出牛顿第二定律的分量式，检查标量方程式的数目和未知量的数目是否相等。（4）解方程，并对所得结果作必要的讨论。解方程一般先进行文字运算，然后再将具体数值代入。运算中应注意用统一的（SI）单位制。例2-1 用质量为 kg的平板车运送一质量为 kg的木箱，如图a所示，已知木箱与板车之间的静摩擦系数 ，水平路面与板车的滚动摩擦系数可以不计。问拉(或推)板车的水平力F最大不能超过多少才能保证木箱不致往后溜？ ?解:隔离木箱和板车，受力分析，如图b如果木箱与板车相对静止，则必有设板车和木箱对地的加速度分别为 和由牛顿第二定律，对 ，有对 有 因为由以上三式解得要使木箱不往后滑动，必须满足，即第一式代入，得代入题设数据，得N? 解:小球在水中的受力图如图所示，取竖直向下的方向为x正方向，由牛顿第二定律列出小球运动的微分方程为或式中为一常数，令此速度是小球下沉的极限速度（最后匀速下沉的速度）。整理上式得初始条件是： 上式两边积分所以2.1.3 惯性系 我们把牛顿定律成立的参考系称为惯性参考系，简称惯性系；而把牛顿定律不成立的参考系称为非惯性参考系。一个参考系是否为惯性系，要靠实验来判定。大量的实验表明，在相当高的实验精度内，地球是惯性系。同时，相对地面作匀速直线运动的参考系也都是惯性系；相对地面有加速度的参考系都是非惯性系。牛顿定律对非惯性系不成立。§2.2 动量定理和动量守恒定律 整个物理学大厦的基石，三大守恒定律： 动量守恒定律 能量转换与守恒 角动量守恒 牛顿第二定律反映了物体所受外力与物体运动状态变化的瞬时效应。事实上，很多情况下物体所受的力是持续的，因此，有必要研究物体在力的持续作用下，其运动状态变化的情形，也就是研究力对物体产生的积累效应。力的积累效应包括力的时间积累效应和力的空间累积效应。本节讨论力的时间累积效应。2.2.1 质点动量定理由牛顿第二定律的动量形式有 作