普通物理学第七讲.pdf

普通物理学普通物理学 刘飞刘飞 中山大学理工学院中山大学理工学院 Email liufei Tel 84113295 第二章 牛顿运动定律 2 1 牛顿第一运动定律和第三定律 2 2 常见力和基本力 2 3 牛顿第二定律及其微分形式 2 4 牛顿运动定律应用举例 2 5 牛顿第二定律积分形式之一 动量定理 2 6 牛顿第二定律积分形式之二 动能定理 2 7 非惯性系 惯性力 2 7 非惯性系和惯性力 一 非惯性系 1 参考系的分类 1 惯性系 一切对地面参考系作匀速直线运动的物体 2 非惯性系 一切对地面参考系作加速运动的物体 一般取地面为惯性参考系 2 非惯性系的特性 在其中 牛顿运动定律不成立 3 非惯性系的举例 1 以加速运动的火车为参考系 观察站台外静止的小车 2 以水平转盘为参考系 观察上面人手中的小球 思考题 试分析上述两个参考系中 如何牛顿 定律不成立 2 7 非惯性系和惯性力 v vv mg N 以加速运动的火车为参考系 R F mg N 以匀角速度旋转的转盘为参考系 2 7 非惯性系和惯性力 二 惯性力 1 定义 非惯性系中来至于参考系本身加速效应的力 2 惯性力的理解 1 惯性力没有相应的施力物体 2 惯性力是虚拟的力 3 引入目的 使非惯性系中 牛顿定律仍然成立 3 惯性力矢量 1 大小 2 方向 惯性力方向与非惯性系的加速度方向相反 3 表达式 非惯性系惯 maF 非惯性系惯 amF v v 2 7 非惯性系和惯性力 4 非惯性系和惯性系的联系 1 为物体所受到的合外力的大小 2 为物体相对于非惯性系的加速度 5 利用非惯性系的运动方程重新解释运动的火车和 匀角速度旋转的转盘问题 1 火车问题 2 转盘问题 同理分析 相对于非惯性系惯合 amFF v vv F v a v 火车惯惯 mamaF 火车惯合 maamFF v vv 思考题 试分析以转盘为参考系中 如何应用牛 顿定律解释坐在盘中人托小球的问题 2 7 非惯性系和惯性力 v vv mg N 以加速运动的火车为参考系 R F mg N 以匀角速度旋转的转盘为参考系 火车惯 maF 惯 F 2 7 非惯性系和惯性力 6 惯性力的应用 导弹和舰艇惯性导航系统中的加速计 导航系统中常用的两种加速计 2 7 非惯性系和惯性力 三 利用惯性力方法来解决实际物理问题 1 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 求此时磅秤的 读数是多少 1 解题思路 a 确定非惯性参考系和所研究的体系 b 分析非惯性系的加速度 c 确定物体所受的外力情况 d 分析物体相对于非惯性系的加速度 e 利用非惯性力定义和非惯性系的运动方程来解题 2 7 非惯性系和惯性力 2 物理过程分析 a 以加速上升的电梯为非惯性系 以人为研究对象 b 非惯性系的加速度为a 0 5m s2 c 规定竖直向上为矢量的正方向 d 人对电梯的加速度为0 e 人所受的外力情况 自身的重力和磅秤的支持力 f 非惯性系中的运动方程为 相对于非惯性系惯合 amFF v vv 2 7 非惯性系和惯性力 a v mg N maF 惯 加速上升体系的示意图非惯性系中人的受力矢量图解 2 7 非惯性系和惯性力 3 具体求解过程 a 首先写出加速上升电梯参考系中人的运动方程 则可解得 此时人相对于 电梯的加速度为0 b 电梯运动过程中磅秤的读数分析与总结 a 当电梯处于加速上升的过程中 N G b 当电梯处于加速下降的过程中 N G 0 maGNFF 惯合 vv NmaGN618 2 7 非惯性系和惯性力 2 失重与超重 1 超重 物体所受的重力大于自身重力的情况 2 失重 物体所受的重力小于自身重力的情况 3 实际生活中的失重与超重 1 飞船起飞过程中 脑部缺血 2 飞船在轨道上飞行中 宇航员的飘起 思考题 失重和超重分别出现在哪些运动之中 2 7 非惯性系和惯性力 太空中的宇航员的失重情况 四 小结 1 学习了和比较了非惯性系与惯性系的特征 2 理解和