2-1+牛顿运动定律.ppt

英国物理学家 经典物理学的奠基人 他对力学 光学 热学 天文学和数学等学科都有重大发现 其代表作 自然哲学的数学原理 是力学的经典著作 牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家 牛顿IssacNewton 1643 1727 Newton sLawsofMotion 一 惯性定律惯性参考系 Inertialaw Inertialreferencesystem 1 惯性定律 Newton sfirstlaw 一孤立质点将永远保持其原来静止或匀速直线运动状态 2 定义了惯性参考系 1 包含两个重要概念 惯性和力 2 惯性参考系 Inertialreferencesystem 惯性参考系 牛顿定律严格成立的参照系 根据天文观察 以太阳系作为参照系研究行星运动时发现行星运动遵守牛顿定律 所以太阳系是一个惯性系 问题 a 0时单摆和小球的状态符合牛顿定律 a 0时单摆和小球的状态为什麽不符合牛顿定律 3 惯性系与非惯性系 结论 在有些参照系中牛顿定律成立 这些系称为惯性系 相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系 而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系 二牛顿第二定律 Newton ssecondlaw 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 在受到外力作用时 物体所获得的加速度的大小与外力成正比 与物体的质量成反比 加速度的方向与外力的矢量和的方向相同 三 定量的量度了惯性 惯性质量 牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量 引力质量 两个物体之间作用力和反作用力 沿同一直线 大小相等 方向相反 分别作用在两个物体上 四牛顿第三定律 Newton sthirdlaw 作用力与反作用力 1 它们总是成对出现 它们之间一一对应 2 它们分别作用在两个物体上 绝不是平衡力 3 它们一定是属于同一性质的力 1 确定研究对象 对其进行进行受力分析 隔离物体 画受力图 2 取坐标系 3 列方程 一般用分量式 4 利用其它的约束条件列补充方程 5 先用文字符号求解 后带入数据计算结果 解题的基本思路 五 牛顿定律的应用 例 升降机内有一光滑斜面 固定在底板上 斜面倾角为 当升降机以匀加速度a1竖直上升时 质量为m的物体从斜面顶端沿斜面开始下滑 如图所示 已知斜面长为l 求物体对斜面的压力 物体从斜面顶点滑到底部所需的时间 解 1 选取对象以物体m为研究对象 2 分析运动 m相对于斜面向下的加速度为 m相对于地的加速度为 3 分析受力m受力如图 x方向 mgsin m a2 a1sin y方向 N mgcos ma1cos 4 列出方程对m应用牛顿定律列方程 解方程 得 a2 g a1 sin N m g a1 cos 物体对斜面的压力大小N N m g a1 cos 垂直指向斜面 m沿斜面向下作匀变速直线运动 所以 例 跳伞运动员在张伞前的俯冲阶段 由于受到随速度增加而增大的空气阻力 其速度不会像自由落体那样增大 当空气阻力增大到与重力相等时 跳伞员就达到其下落的最大速度 称为终极速度 一般在跳离飞机大约10s 下落300 400m时 就会达到此速度 约50m s 1 设跳伞员以鹰展姿态下落 受到的空气阻力为F k 2 k为常量 如图所示 试求跳伞在任一时刻的下落速度 解 设向下为y轴正向 跳伞运动员受力如图 由牛顿第二定律得 时 终极速度 运动方程写为 因t 0时 0 并设t时 速度为 取定积分 则有 设m 70kg T 54m s 1 则k 0 24N2 m2 s 1 可得到如图所示的 t 函数曲线 1 如图所示滑轮和绳子的质量均不计 滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计 且 求重物释放后 物体的加速度和绳的张力 解以地面为参考系 画受力图 选取坐标如图 例1阿特伍德机 2 若将此装置置于电梯顶部 当电梯以加速度相对地面向上运动时 求两物体相对电梯的加速度和绳的张力 解以地面为参考系 设两物体相对于地面的加速度分别为 且相对电梯的加速度为 解 例2如图长为的轻绳 一端系质量为的小球 另一端系于定点 时小球位于最低位置 并具有水平速度 求小球在任意位置的速率及绳的张力 例3如图所示 圆锥摆 长为l的细绳一端固定在天花板上 另一端悬挂质量为m的小球 小球经推动后 在水平面内绕通过圆心O的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动 问绳和铅直方向所成的角度 为多少 空气阻力不计 解