东南大学大学物理课件第二章.ppt

S系（）,S系（）,t=0 S，S重合 A，A重合,t内S相对S的位移,S系 AB 位移,S系AB 位移,两边除以t 取极限,伽里略速度变换：,绝对速度,相对速度, 牵连速度,为常矢量,伽里略速度变换,例1 某人骑自行车以速率v0向东行驶。今有风以同样的速率由北偏西30方向吹来。问：人感到风是从那个方向吹来？,解：,北偏东30,第二章牛顿定律,动力学以牛顿运动定律为基础，研究物体 运动状态发生改变所遵守的规律。,2-1 牛顿运动定律,牛顿第一定律（惯性定律）,数学表达式：,惯性： 任何物体保持其运动状态不变的性质。,牛顿三个基本运动定律是整个动力学的基础。,任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变这种状态为止。,质点的运动状态由位矢和速度确定。,牛顿第二定律（牛顿运动方程）,数学表达式：,vc,直角坐标系：,分量式：,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,自然坐标系：,分量式：,牛顿第三定律（作用力和反作用力定律）,两物体间的作用力 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。,数学表达式：,说明：,（1）作用力和反作用力总是成对出现。,（2）作用力和反作用力分别作用于两个物体， 因此不能平衡或抵消。,（3）作用力和反作用力属于同一种性质的力。,牛顿定律成立的参考系，简称惯性系。 相对惯性系做匀速直线运动的参考系也是惯性系。,地球近似看成惯性系。,惯性参考系,惯性参考系：,相对于惯性系作加速运动的参考系。在非惯性系内牛顿定律不成立。,非惯性参考系：,a,二 力学相对性原理,2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关 .,1）相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系 .,为常量,力学的 基本单位,1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制,一 单位制,国际单位制规定了七个基本单位,2-2 物理量的单位和量纲,:表示一个物理量如何由基本量的组合所 形成的式子,某一物理量 的量纲,二 量纲,量纲作用,(1) 可定出同一物理量不同单位间的换算关系,(3) 从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位,(2) 量纲可检验文字描述的正误,如：,23 几种常见力,一 万有引力,矢量式：,地球对地面附近物体的万有引力重力,R地球半径,M地球质量,所有物体与物体之间都存在着一种相互吸引的力。,二 弹性力, 物体发生弹性变形后，内部产生欲恢复形变的力。,（弹簧弹性力、绳索间张力、正压力和支持力）,弹簧弹性力：,绳索拉紧时张力：,三 摩擦力,（2）滑动摩擦力：,当物体相对于接触面滑动时，所受到接触面对它的阻力。其方向与滑动方向相反。,为滑动摩擦系数,（1）静摩擦力：,当物体与接触面存在相对滑动趋势时，所受到接触面对它的阻力。其方向与相对滑动趋势方向相反。,最大静摩擦力：,0为静摩擦系数,四种基本相互作用, 两质子间距 时相互作用强度为 1,温伯格 萨拉姆 格拉肖,三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 .,鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用， 1984年获诺贝尔奖 .,电弱相互作用 强相互作用 万有引力作用,2-4 牛顿定律的应用,质点动力学基本运动方程：,解题步骤：,（1）确定研究对象。对于物体系，画出隔离图。,（2）进行受力分析，画出示力图。,（3）建立坐标系。,（4）对各隔离体建立牛顿运动方程（分量式）。,（5）解方程，然后代入数据。,例1 .质量为m的小球最初位于A点，然后沿半径为R的光滑圆弧面下滑。求小球在任一位置时的速度和对圆弧面的作用力。,解：,例2 有空气阻力的抛体运动，设抛体阻力 ，抛体质量m、初速 、抛射角，求抛体的运动轨迹。,解：,轨道方程,例3.质量为m的摩托车，在恒定牵引力F作用下工作，所受阻力与速度的平方成正比，能达到的最大速率 为vm，计算从静止加速到vm/2所需时间及走过的路程。,解：,例4 一升降机内有一光滑斜面，斜面固定在升降机的地板上，其倾角为，如图所示，当升降机以匀加速度a1上升时，物体m从斜面的顶点沿斜面下滑，求物体m相对于斜面的加速度以及相对于地面的加速度。,解：,已知斜面对地面的加速度为,设物体对斜面的加速度为,物体对地面的加速度为,2-5非惯性系，惯性力,1、非惯性系：相对惯性系作加速运动的参考系，牛顿定律在非惯性系中不再适用。,结论：牛顿定律适用,结论：牛顿定律不适用,3、非惯性系中力学问题的一种处理方法：,如何建立非惯性系中力和加速度的关系式？,（2）车厢上（非惯性系）观察者,作用在小球上的合外力为零，小球却相对车厢以 加速。,考察非惯性系的车厢中：小球水平方向不受力，而小球却相对车厢以 加速；,为此我们可以假设：小球 在车厢中受到一作用力即惯性力的作用，这个惯性力为,式中：,为非惯性系相对惯性系的加速度,为由于相互作用物体的受力,为物体相对非惯性系的加速度,为惯性力,且,讨论：（1）图示以匀角速度 转动的水平圆盘，转台绕垂直于圆盘中心的轴转动。一轻质弹簧系于0点，另一端系质量为m的小球静止于圆盘上。,这样，对非