大学物理课件：1-3~4牛顿运动定律.pptVIP

* 4、加速度的变换 在相对作匀速直线运动的参考系中，同一质点的加速度相同。 绝对加速度＝相对加速度＋牵连加速度 如果两个参考系相对作匀速直线运动,则 若K 系相对K系转动，速度和加速度如何变换？ * 【例1】河水向东流速为10km/h,船相对河水向北偏西30o航行，航速为20km/h。此时向西刮风，风速为10km/h。求在船上观察烟囱冒出的烟的飘向（即风相对船的速度方向）。 东 西 北 南 v船水 30? 20 v风船 v水地 10 v风地 10 v船地 30? 烟的飘向：向南偏西30o v风船= v风地－v船地 v风地= v风船+ v船地 水为研究对象时 两个参照系：地为K，船为K’，风为研究对象 例题2、一男孩乘坐一铁路平板车，在平直铁路上匀加速行驶，其加速度为a，他沿车前进的斜上方抛出一球，抛球时车的速度为v0设抛球时对车的加速度的影响可以忽略，如果使他不必移动他在车中的位置就能接住球，则抛出的方向与竖直方向的夹角应为多大？ 解：在地面参考系看：抛出后车的位移： 地面看球的位移：（球参与两个运动，相对于车，小球抛出的速度为 ） 小孩接住球的条件为：? x1=? x2;?y=0 两式相比得： a v0 ? 一)、伽利略相对性原理 O O′ 1、速度的相对性 加速度的变换 对于不同的惯性系，牛顿力学规律都具有相同的形式。这个原理叫做伽利略相对性原理或力学相对性原理 (Galilean principle of relativity) 2、力学相对性原理 三、伽利略相对性原理 惯性参考系 a a 地面观察者：物体水平方向不受力，所以静止在原处。 车里观察者：物体水平方向不受力，为什么产生了加速度？ 地面观察者：物体水平方向受拉力，所以随小车加速前进。 车里观察者：物体水平方向受拉力，为什么静止在原处？ a m f 二）、惯性参考系（Inertial frames） 1、问题：（小球在光滑的车厢运动） 2、定义 牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系。 (Inertial frames) 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系(Noninertial frames) f惯 f惯 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。 相对惯性系作匀速直线运动的参照系是也惯性系。 相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。 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)相对于惯性系作匀速运动的参考 系是惯性系； 3)地球可近似认为是一个惯性系。 四、 非惯性系 惯性力* 一)、加速平动的非惯性系、惯性力 若物体在某惯性系K中的加速度为a，而在相对惯性系以加速度a0作平动的非惯性系K’中观察到物体的加速度为a’，则： 相对加速度a′——质点相对非惯性系的加速度； 绝对加速度a ——质点相对惯性系的加速度； 牵连加速度a0 ——非惯性系相对惯性系的加速度。 牛顿定律在加速平动的参照系中不再成立。加速平动的参照系是非惯性系。 O O′ 在惯性系中有： 在非惯性系中有： ma0相当于一个附加的力，称为惯性力。 惯性力：大小等于运动质点的质量与非惯性系加速度的乘积；方向与非惯性系加速度的方向相反。 说明： 1 惯性力是一假想的虚拟力，无对应的施力物体（无反作用力）； 2 真实力在惯性系和非惯性系中存在；惯性力仅在非惯性系中存在； 3 惯性力实质的非惯性系自身速度变化的反映。 例题5 一质量为m的木块静置于质量为M，倾角为 ，高为h的直角劈的顶部，劈置于水平面上，所有的 接触面都是光滑的，试用非惯性系观点，求木块m相对 斜面的加速度. 解： 劈的运动以地面为参考系来考察， 在水平方向上 M m a 如图，木块m的运动以劈为参考系（为非惯性系），坐标系x’oy’ 取在劈上 ,木块除受真实力N和mg外，还受惯性力fi=-ma . 代入⑵式，即得 要求：把参考系建在地面上处理本题，比较其结果. 由⑴、⑶式消去N，即得 木块的运动方程为 劈的运动 二)、匀速转动的非惯性系、惯性离心力 m T m T 地面观察者：质点受绳子的拉力提供的向心力，所以作匀速圆周运动。 圆盘上观察者：质点受绳子的拉力，为什么静止？ m T m T 地面观察者： 质点受三个力:垂直方向,重力mg;桌面的支持力N(两者抵消),绳子的拉力提供的向心力，所以作匀速圆周运动。 所以 F拉=man=mr?2 方向指向圆心. 圆盘上观察者：质点受绳子的拉力，为什么静止？ 小球仍受三个力,但小球相对于圆盘不动,牛顿第二定律不成立. 引入惯性离心力: f*=-man=-mr?2 方向沿半径方向向