《力学基本定律》PPT课件.ppt

1,第一章 力学基本定律,1、掌握对物体运动状态的描述方法。 2、理解加速度概念，理解牛顿第二定律及其微分形式。 3、理解惯性系和非惯性系。 4、掌握功的计算，能量守恒定律，理解保守力与非保守力的概念。 5、理解动量定理(theorem of momentum )及动量守恒定律。,2,11 质点(particle)的运动,一、位移 运动方程 二、速度 加速度 三、例子,3,一、位移 运动方程,1、质点：忽略物体的大小与形状抽象为一个质量与它相同的点称为质点。 2、位矢：,4,3、位移,一、位移 运动方程,5,4、质点运动方程的矢量表示：,标量表示,一、位移 运动方程,6,二、速度 加速度,1、平均速度,2、平均速率,7,二、速度 加速度,方向：切向,3、瞬时速度,9,二、速度 加速度,4、速率,注意区分：平均速度、平均速率、瞬时速度和速率的概念区别,10,二、速度 加速度,5、加速度,速度增量,瞬时加速度,11,二、速度 加速度,加速度的大小,12,二、速度 加速度,加速度的方向：,与 一致,a、直线运动：改变速度的大小,b、匀速圆周运动：改变速度的方向,c、曲线运动：？,法向加速度改变速度的方向； 切向加速度改变速度的大小。,13,例子,例1：一小车在水平面上的直角坐标系Oxy中的运动方程为,式中r 的单位是m，t的单位是s.求小车的轨道方程。,解：由题设的运动方程，可得相应的分量式为,这表明小车在水平面上沿着以原点O为圆心、半径为6m的圆周轨道运动。,14,例子,例2：质点运动方程为,求：速度、加速度、轨迹方程。,解：,15,12 牛顿运动规律,一、牛顿运动定律 二、力学单位的国际单位制和量纲 三、惯性系和非惯性系,16,一、牛顿运动定律,牛顿第二定律及其微分形式,分量式,17,二、力学单位的国际单位制和量纲,物理量单位“配套” - SI制,选定少数几个物理量作为基本单位: 质量M、长度L、时间T,其它为导出单位 物理量的量纲-由基本量组合的式子,v=S/t，则速度的单位为LT-1 a=dv/dt，则加速度的单位为LT-2 F=ma，则力的单位为MLT-2,18,三、惯性系和非惯性系,1、惯性系：牛顿第一定律成立的参照系，如：太阳参照系、地心参照系、地面参照系等。 2、非惯性系：牛顿运动定律不成立的参照系。如：相对地面作加速运动的物体系。,任何物体,在不受外力作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到其他物体对它施加作用力迫使它改变这种状态为止。,19,三、惯性系和非惯性系,物体相对非惯性系的加速度,非惯性系相对惯性系(地面)的加速度,物体相对惯性系（地面)的加速度,20,三、惯性系和非惯性系,称为惯性力,引入的惯性力不是物体间相互作用的力，也没有反作用，因此又称为虚拟力。,则物体相对于惯性系的牛顿第二定律的形式为,21,例子,例1：人在向上加速的电梯中，看到鱼变重了，为什么？,解：以电梯为参照系（非惯性系），称的拉力多了一个惯性力，所以鱼重了。,22,例子,解：人以转盘为参照系，静止，即,例2：人站在一转盘边缘随盘以 转动,以转盘为参考系，求盘与人间的静摩擦力。,23,例子,解：以电梯为参照系，则,例3：一质量为60kg的人，站在电梯中的磅秤上，当电梯 以0.5m/s2的加速度匀加速上升时，磅秤上指示的读数是多少？试用惯性力的方法求解。,24,13 功和能 能量守恒定律,一、功 二、动能 势能 三、功能原理 四、时间平移对称性及守恒定律,25,一、功,定义：,量纲：ML2T-2 单位：焦耳（J） 功率：瓦特（w）,26,二、动能 势能,1、动能：（kinetic energy）,27,二、动能 势能,2、动能定理,28,二、动能 势能,3、物体系的动能定理,动能定理,外力（exterior forces),内力（internal forces),29,例子,一质量为m的质点在沿x轴方向的合外力F=F0e-kx作用下（其中F0，K作用为正的恒量），从x=0处自静止出发，求它所能达到的最大速率。,解：质点由x=0处沿x轴运动到任一位置x的过程中，合外力所作的功为,30,例子,当x趋向于无穷大时，,取得最大值,31,二、动能 势能,4、保守力,保守力：力对物体所作的功与物体运动的路径无关，仅由始末位置决定，这种力称为保守力。 保守力沿闭合路径移动一周，做功为零。 保守力做功，只决定于物体间的始末位置。 在保守力做功中，由相对位置决定的态函数，称为势能,32,二、动能 势能,5、重力势能,保守力的功=势能增量的负值,33,二、动能 势能,功只与始末位置有关， 与路径无关,重力是保守力,34,二、动能 势能,5、引力势能,35,二、动能 势能,万有引力做功也只与始末位置有关，与路径无关，所以万有引力也是保守力,36,二、动能 势能,6、弹性势能,弹力也是保守力,37,三、功能原理,1、内力：可分为保守力和非保守力,2、内力做功：为保守力做功和非保守力做功之和,物体系的动能定理,38,三、功能原理,3、机械能守恒定律,39,14 动量 动量守恒定律,一、冲量与动量 二、动量守恒定律,40,一、冲量和动量,1、动量,2、冲量,41,一、冲量和动量,3、动量定理,4、动量定理的应用,平均冲力,42,二、动量守恒定律,由牛二定律,由牛三定律,43,二、动量守恒定律,常量,动量守恒定律,