大学物理b质点动力学

本章教学基本要求1、掌握质量(惯性质量,引力质量)、力(基本力,唯象力)、和惯性力等概念2、掌握牛顿第二定律的基本内容及其适用条件，熟练掌握用牛顿第二定律求解质点动力学问题。3、掌握常见力的性质和计算方法,能熟练分析物体受力情况，掌握隔离体图法。4、理解惯性系和非惯性系的区别，初步掌握在非惯性系中求解质点动力学的方法。,第二章质点动力学,2.1牛顿运动定律(经典力学的基础)从无数实验事实中归纳而得,质点动力学,伽利略1609年制造的望远镜,质点动力学,牛顿第一定律惯性定律外力为零时,物体保持原有运动状态不变(定义了)惯性系惯性定律成立的参考系(通常选地球或太阳为惯性系),地球参考系,星系参考系,太阳参考系,(近似惯性系),地面参考系:自转加速度a3.4cm/s2地心参考系:公转加速度a0.6cm/s2太阳参考系:绕银河系加速度a310-8cm/s2,质点动力学,质点动力学,2.2牛顿第二定律运动定律物体受外力作用F,相对于惯性系的加速度a,注意点第二定律原则上只适用于质点第二定律只能用于惯性系F与a的关系是瞬时关系(力是产生加速度的原因)分量形式:,质点动力学,牛顿第三定律作用与反作用力定律,作用力与反作用力属于同一性质的力作用力与反作用力同时产生、同时消失第三定律是物体受力分析的基础,四种基本相互作用力是物体间的相互作用自然界四种基本相互作用:引力、电磁、强、弱(1)引力相互作用引力长程力(吸引力),质点动力学,重力P地表附近的地球引力,(2)电磁相互作用电磁力长程力(吸引力或排斥力)电磁学(静电库仑力、洛仑兹力)力学中:张力、拉力、正压力、弹性力、摩擦力分子间电磁相互作用的集体效应(分子力的宏观表现),质点动力学,拉力:T张力:T,正压力:N(垂直于接触面),弹性力:胡克定律f=kx(与位移方向相反),摩擦力:阻碍物体相对运动最大静摩擦力f0=0N动摩擦力f=N,唯象力唯象参数:k、0、,质点动力学,(3)强相互作用短程力10-15m例核力量子色动力学(QCD)QuantumChromodynamics(4)弱相互作用短程力10-17m例中子衰变np+e-+弱电统一理论WeinbergSalamGalshow(NobelPrize1979)S.WeinbergA.SalamS.L.Galshow,(相互作用)标准模型QCD+弱电统一理论,质点动力学,质点动力学,牛顿力学对微观运动不适用(微观运动:量子力学)牛顿力学范围内只涉及:引力相互作用和电磁相互作用(长程力)引力与电磁力(宏观唯象表现),质点动力学,4、解联立方程组，用符号化简后代入数据,进行数值计算。(原始数据注意单位,尽量化为SI制),牛顿定律的解题步骤:1、运用第三定律对研究对象进行受力分析,画出各物体受力图(隔离体法),2、选取惯性参考系,建立合适坐标系。(尽量使加速度的方向与坐标轴正向一致),3、根据物体受力图,运用第二定律列出联立方程,5、对结果进行讨论。(分析结果是否合理,有何物理意义),质点动力学,例如图所示,A为定滑轮,B为动滑轮,它们和绳的质量均可忽略。当m1=2干克,m2=1干克,m3=0.5干克时,试求:(1)物体m1、m2、m3的加速度(2)每条绳上的张力,质点动力学,质点动力学,2.3力学相对性原理非惯性系力学定律,当车的a=0时,单摆和小球的状态符合牛顿定律当a0时在车内观察,单摆和小球的状态不符合牛顿定律在有些参考系中牛顿定律成立,这些参考系称为惯性系相对惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系相对惯性系作加速运动的参考系是非惯性系,质点动力学,力学相对性原理力学定律在所有惯性系中具有相同形式,不存在绝对参考系(相对性),质点动力学,非惯性系中的力学定律一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系,仍是惯性系一切相对于惯性系作加速运动的参考系,都是非惯性系(平动、转动)(1)平动非惯性系相对于惯性系作直线加速运动的参考系,质点动力学,例2.9质量M、倾角的斜面体放在光滑的水平面上,质量m的物体置于光滑的斜面上。求斜面体相对地面的加速度和物体相对斜面体的加速度。,质点动力学,(2)转动非惯性系相对于惯性系作转动的参考系绝对运动质点相对于惯性系(静止系)的运动相对运动质点相对于转动系(运动系)的运动牵连运动运动参考系上与质点相重合的那一点