牛顿运动定律.ppt

内容预复习题1 为什么说牛顿把地上的运动规律和天上的运动规律统一了起来 2 质点作各种各样机械运动的原因是什么 3 简述应用牛顿定律解题的基本方法 4 简述惯性 惯性系 惯性力的概念 5 思考力学与科学文化的关系 一 惯性定律 牛顿第一定律 惯性参考系 1 惯性定律任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态 直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止 2 定义了惯性参照系 1 包含两个重要概念 惯性和力 2 惯性参照系惯性参照系 牛顿定律严格成立的参照系 地面参照系 用于一般的力学现象地球参照系 用于分析地面上物体的运动太阳参照系 用于分析与地球自转有关的现象 2 1牛顿定律 2 1 1牛顿三大定律 问题 a 0小球的状态符合牛顿定律 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 a 0小球的状态不符合牛顿定律 3 惯性系与非惯性系 二 牛顿第二定律 牛顿运动方程 物体所受的合外力等于物体动量的瞬时变化率 数学形式 质量不变时 特点 瞬时性 迭加性 矢量性 惯性的定量量度 1 瞬时性 之间一一对应 2 叠加性 3 矢量性 具体运算时应写成分量式 直角坐标系中 自然坐标系中 4 惯性的量度 质量 三 牛顿第三定律 两个物体之间的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 作用力 反作用力 分别作用于二物体 各产生其效果 2 作用力和反作用力是性质相同的力 两点说明 牛顿定律适用范围 1 适用于惯性系 2 适用于低速运动 是相对论力学的低速近似 3 适用于宏观物体 是量子力学的宏观近似 4 适用于实物 不完全适用于场 2 1 2力学中常见的几种力 如果抛射速度足够大 则物体将绕地球转动 而永不落地 ME为地球质量R为地球半径 弹簧的弹力 F kx 正压力 拉力 3 弹力 4 摩擦力 静摩擦力 滑动摩擦力 静摩擦系数 正压力 滑动摩擦系数 2 1 3应用牛顿定律解题 1 确定研究对象 隔离物体 2 分析运动情况 判断加速度 3 使用隔离法分析受力情况 作出受力图 4 建立坐标系 根据牛顿第二运动定律列方程 5 求解 必要时进行讨论 解题步骤 1 恒力作用下的连结体问题 物体受恒力作用 物体间互相牵连 约束 可用初等数学方法解题 2 变力作用下的单体问题 物体受变力作用 要用微积分方法求解 直角坐标 自然坐标 例1由地面沿铅直方向发射质量为m的宇宙飞船 求宇宙飞船能脱离地球引力所需的最小初速度 不计空气阻力及其他作用力 设地球半径为6378000m 解 设地球半径为R 地球表面的重力近似等于引力 宇宙飞船受的引力 运动方程 两边积分 飞船脱离地球引力时 令v 0 0 例题2计算一小球在水中竖直沉降的速度 已知小球的质量为m 水对小球的浮力为B 水对小球的粘性力为R Kv 式中K是和水的粘性 小球的半径有关的一个常量 解 以小球为研究对象 分析受力 小球的加速度 极限速度为 运动方程变为 分离变量 积分得到 物体在气体或液体中的沉降存在极限速度 例3质量为m的小球最初位于A点 然后沿半径为R的光滑圆弧面下滑 求小球在任一位置时的速度和对圆弧面的作用 FN 解 例4如图所示 两木块质量分别为mA 1 0kg mB 2 0kg A B间的摩擦因数 1 0 20 B与桌面的摩擦因数 2 0 30 若木块滑动后它们的加速度大小均为0 15m s 2 求作用在B物上的拉力 解 A A B 由A式 由B式 解得 例5 升降电梯相对于地面以加速度a沿铅直向上运动 电梯中有一轻滑轮绕一轻绳 绳两端悬挂质量分别为m1和m2的重物 m1 m2 求 1 物体相对于电梯的加速度 2 绳子的张力 解 解方程组可得 m1受力如图 m2受力如图 由相对运动 2 1 4 非惯性系与惯性力 一 惯性系和非惯性系 惯性系 牛顿定律成立的参考系 一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系 非惯性系 相对于惯性系作加速运动的参考系 在非惯性系内牛顿定律不成立 现象 惯性系中 牛顿运动定律表示为 得非惯性系中牛顿定律的形式 二 惯性力 定义惯性力为 惯性力 为了使牛顿第二定律的形式在非惯性系内成立而引进的一个虚构的力 例6升降电梯相对于地面以加速度