清华大学自用大学物理一教学第二章运动与力.ppt

代入初始条件解得: 由上式积分代初始条件得： 解 取坐标如图 例8 一质量 ，半径 的球体在水中静止释放沉入水底．已知阻力 , 为粘滞系数，求 ． 为浮力 令 为浮力 （极限速度） 当 时 一般认为 若球体在水面上具有竖直向下的速率 ，且在水中 ，则球在水中仅受阻力 的作用 　一物体自地球表面以速率v0竖直上抛．假定空气对物体阻力的值为Fr= kmv2,其中m为物体的质量，k为常量，试求：（1）该物体能上升的高度；（2）物体返回地面时速度的值．（设重力加速度为常量） ? 在一只半径R为的半球形碗内，有一粒质量为m的小钢球．当小球以角速度 在水平面内沿碗内壁作匀速圆周运动时，它距碗底有多高？ 　　 　光滑的水平桌面上放置一半径为R的固定圆环，物体紧贴环的内侧作圆周运动，其摩擦因数为μ．开始时物体的速率为v０，求：（1）t 时刻物体的速率；（2）当物体速率从v０减少到　　时，物体所经历的时间及经过的路程． 　　 　轻型飞机连同驾驶员总质量为1.0×103kg．飞机以55.0m·s?1的速率在水平跑道上着陆后，驾驶员开始制动，若阻力与时间成正比，比例系数 =5.0×102 N·s?1，求:（1）10 s后飞机的速率；（2）飞机着陆后10 s内滑行的距离． * * 实际处理：选择对所研究问题适宜的近似惯性系 太阳绕银河系中心公转： 太阳参考系（恒星基准）：较好的惯性系 地球绕太阳公转： 地球参考系：非惯性系 地心参考系（恒星基准）：近似的惯性系 地面绕过地心的轴自转： 地面参考系：非惯性系 地面参考系：近似的惯性系 在非惯性系中，牛顿运动定律表示为： 说明： 惯性力没有施力者，不存在“力是物体之间的相互作用”这一特性。它和真实力有区别。惯性力的实质是物体的惯性在非惯性系中的表现。 * 实际生活中存在大量非惯性系，分为两类： 加速平动参考系 转动参考系 其中牛顿运动定律不成立 例阿特伍德机的解法2 解： 消去T T T * 二战中的小故事： 美 Tinosa号潜艇 携带16枚鱼雷 离敌舰4000码 发射4枚 斜向攻击 使敌舰停航 离敌舰 875码 垂直攻击 发射11枚 均未爆炸 在太平洋 敌舰体 分析： Fi 垂直、近距 ?惯性力大 ?摩擦力大 a0 撞针滑块 雷管 导板 鱼雷 S′ 您能改进吗？ 惯性力是参考系加速运动引起的附加力，本质上是物体惯性的体现。它不是物体间的相互作用，没有反作用力，但有真实的效果。 平移惯性力在地球上的效应: 实际上地球是一个非惯性系, 惯性力必然有实际的效应。 太阳引力失重和潮汐现象都是平移惯性力在非惯性系中的实际效应。 太阳看做惯性系，地球绕太阳的公转加速度为： 1.太阳引力失重 将地心看做非惯性系， 任何质量为m的质点受的平移惯性力为 同时物体还受到太阳的引力 在非惯性系中牛顿定律方程形式为： 通过上述分析知，在考虑地心参考系是个非惯性系的情况下，质点的惯性力与太阳引力抵消，称为太阳引力失重。 * 1）惯性力可以抵消引力－－太阳引力失重 说明加速效应与引力效应相当（爱因斯坦提出广义相对论的基本实验事实之一——等效原理） 讨论 2）验证惯性定律的参考系在哪？ 太空中的太阳引力失重的参考系 （广义相对论定义的局域惯性系） 失重 宇航员将水果摆放在立圆的圆周上，不受力，维持图形不变 在飞船中可验证惯性定律 飞船中验证了惯性定律 （真正验证惯性定律的参考系恰恰是相对牛顿惯性系的加速系，认识上的飞跃） 霍金体验零重力飞行 * 涨潮 和 退潮 二 潮汐现象 利用平移惯性力可解释潮汐现象 * 解释： 在地球上分析：海水除了受太阳(月亮)的引力外，还需考虑地球是个非惯性系的惯性力。 在质量较大的运动空间中，由于太阳（月球）引力强度不同（存在引力梯度）从而质点的‘合力’不同，整个质点系就会发生形变。 以太阳引力变化为例图示定性说明 假设平移惯性力强度处处相等。 * 注意：平移惯性力为 太阳引力在质点与太阳的连线方向 示意地球表面海水形状 * 地球 月亮 涨潮 落潮 月球对地面上海水的引潮力 落潮 涨潮 月 月 日 地 地 大潮 小潮 大潮与小潮 日 引潮力常触发地震 地震常发生于阴历初一、十五附近（大潮期），如： 76.阴7.2,唐山 93.阴8.15,印度 95.阴12.17,神户 * 三 匀速转动参考系 惯性离心