–1牛顿运动三定律.ppt

质点运动学告诉我们如何描述质点运动，但并不能告诉我们质点按某种方式运动的原因。这个问题正是质点动力学（dynamics）所要解决的问题。质点动力学的基础是牛顿总结的三大定律。本章将介绍力学中常见的几种力和力的分类，阐述牛顿三大定律内容、应用牛顿三大定律处理力学问题的方法，讨论如何在非惯性系中处理力学问题。,中世纪（约476年1453年）是封建制度在欧洲占统治地位的时期，这个时期的欧洲没有一个强有力的政权来统治。封建割据带来频繁的战争，造成科技和生产力发展停滞，人民生活在毫无希望的痛苦中，所以中世纪或者中世纪早期在欧美普遍被称作“黑暗时代”，是欧洲文明史上发展比较缓慢的时期。 1453年，意大利产生了文艺复兴运动，并扩展到欧洲很多国家。涌现出了许多哲学家、文学家、艺术家和科学家。,像但丁、列奥纳多达芬奇、米开朗基罗、莎士比亚、哥白尼（M.Kopernik，波兰，14731543）、布鲁诺（G. Bruno，意大利，15481600）、伽利略、开普勒（J. Kepler，德国，15711630）、弗兰西斯培根等等。在科学研究方面，一些科学的先驱不再盲从“神圣的”圣经教义，而用自由探索的精神去认识自然界的一切运动现象。例如：哥白尼提出日心说；开普勒总结出行星运动三大定律；伽利略对落体运动和惯性的研究，发明了天文望远镜等；笛卡尔（R. Descartes，法国，15961650）提出运动量（动量）守恒思想，后经惠更斯（C. Huygens，荷兰，16291695）进一步完善，惠更斯还计算出了单摆的周期公式等。,在继承和发展前人的科学成就基础上，1687年艾萨克牛顿（I. Newton，16431727）出版了自然哲学的数学原理一书，建立了完整的力学体系，该书的出版标志着近代科学的第一个学科经典力学的诞生，堪称科学史上的一次大综合。300多年过去了，牛顿三大定律和万有引力定律已被大量的实验所验证，它们是描述宏观低速物体运动的基本规律，是物理学和现代工程学的基础。,一、牛顿第一定律,伽利略理想实验,每个物体继续保持其静止状态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。这就是牛顿第一定律（Newtons first law）。,数学形式： 时， 恒矢量,定义了物体的惯性 任何物体都有保持其运动状态不变的性质，这一性质叫惯性。,定义了力 力是物体运动状态发生变化的原因.,定义了惯性参照系 物体在某参考系中, 不受其他物体作用而保持静止或匀速直线运动状态, 这个参考系称为惯性系。相对惯性系静止或匀速直线运动的参照系也是惯性系。,物体的惯性大小与物体的质量成正比，因此质量大的物体惯性大，其运动状态不改变。在生产、生活中，惯性有时对我们来说是有弊的，有时是有利的。如火车比汽车不易停止，则是对我们不利的；我们在跳远、跳高时要助跑，是要利用惯性，这是对我们有利的。 牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的。我们周围的物体，都要受到这个力或那个力的作用，因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是，从定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一。,二、牛顿第二定律,在某一瞬时，物体的动量 对时间的变化率等于这一瞬时作用在物体上的力 ，而且动量的时间变化率的方向与力的方向相同。其数学形式为,式中m为物体质量， 为物体的加速度。,1N = 1kg1m/s2。,在直角坐标系中：,在自然坐标系中：,（1）相对性：牛顿第二定律只在惯性参考系中才成立，式中的动量 和加速度 是相对于惯性参考系的。,（2）同体性：物体所受外力 、质量m和加速度 是对于同一物体。,（3）矢量性：力、动量和加速度都是矢量，物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定。,（4）瞬时性：牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律，表明了力的瞬间效应。,（5）独立性：作用在物体上的各个力，都能各自独立产生一个加速度，各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。,三、牛顿第三定律,（1）作用力和反作用力是相互的，受力物体也是施力物体。 （2）作用力和反作用力无主次，无先后，同时产生，同时存在，同时消失。 （3）作用力和反作用力是同一性质的力。,21 有人说：“当物体的加速度为零时，牛顿第一定律就可视作牛顿第二定律的特殊情况。因此，牛顿三定律应改为牛顿二定律而不失其牛顿运动定律的完整性。”这样的说法对吗？ 22 在钓鱼时