大学物理_2.1.ppt

Newton slawsofmotion 2 1质点力学的基本定律 2 2动量动量守恒定律 2 3功动能势能机械能守恒定律 2 4角动量角动量守恒定律 2 5刚体定轴转动 牛顿 习题一1 4 6 7 8 9 习题二13 14 16 19 24 25 习题三32 33 34 35 36 37 38 39 40 第二章质点力学的运动定律守恒定律 本节深入系统介绍牛顿三大定律及运用牛顿定律解题的思路与方法 要求能熟练解决质点动力学的两类基本问题 1 已知质点的质量及运动 求质点所受的作用力 2 已知质点的受力 求解质点的运动 2 1质点力学的运动定律 一 牛顿运动定律 1 第一定律 惯性定律 物体总是要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 惯性 物体本身保持运动状态不变的性质 或者说物体抵抗运动变化的性质 力 使物体运动状态发生改变的别的物体对它的作用 2 惯性系 运动只有相对于一定的参考系才有意义 牛顿第一定律实际上定义了一种参考系 在一定的参考系中 一个不受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动 这样的参考系称为惯性参考系 牛顿第一定律只定性的指出了力和运动的关系 牛顿第二定律则给出了定量描述 2 第二定律 1 惯性的度量 2 瞬时性 3 矢量性 物体所获得的加速度的大小与合外力成正比 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 3 第三定律 直角坐标系 切向和法向分解 二牛顿定律的解题方法 1 隔离体法 将所研究的对象跟周围的物体隔开 原来物体间的相互作用 用力来代替 称隔离体法 这是力学中解题最基本的方法 2 受力分析 1 重力竖直向下 大小 mg 2 弹力 a 物体受弹力的数目 跟几个物体接触就有几个弹力 球A有三个弹力 B有二个弹力 木棒受二个弹力 注意 若两物体虽有接触 但没有形变 即没有相互作用 时 接触处没有弹力 物体A靠墙放置 A并不受墙对它的水平作用力 小车匀速前进时 B不受水平向前的力 b 弹力的方向垂直过接触点的切面 3 摩擦力 物体跟物体接触时 阻碍相对运动或相对运动趋势的力称摩擦力 最大静摩擦力和滑动摩擦力f N 摩擦系数N 正压力 静摩擦力方向的分析 将静摩擦力去掉 相对运动的趋势就表现出来了 跟这种相对运动趋势相反的方向即静摩擦力的方向 4 其它力空气阻力 浮力 电磁力 3 正交分解 惯性系 1 直角坐标系 2 圆周运动 3 静力学方程 i共点力 ii非共点力 Mz为力矩 a 共同点力 b 非共同点力 若方程个数少于未知数 需从物体运动之间的关系找新的方程 使方程个数等于未知数个数 F T1 m1a1 T2 m2a2 T1 2T2 a2 2a1 l R x2 2x1 1 已知运动求力 例2 1长l的轻绳 一端固定 另一端系一质量为m的小球 使小球从悬挂着的铅直位置以水平初速度V0开始运动 用牛顿定律求小球沿逆时钟方向转过 角时的角速度和绳中的张力 三质点动力学两类问题 2 已知力求运动 解取小球为研究对象 小球受重力mg 及绳子的张力T 将重力mg 张力T沿方向分解 列方程 将 式两边同乘d 并约去等式两边m可得 v0 L T n m mg 对上式两边求积分有 解得 例2 2由地面沿铅直方向发射质量为m的宇宙飞船 试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 地球半径取6370km 解 选宇宙飞船为研究对象 飞船只受地球引力 两边积分 飞船要脱离地球引力 r v 0 最小初速度 2 3非惯性系与惯性力 如果某一参考系被确认为惯性系 则相对于此参考系做匀速直线运动的任何其他参考系也一定是惯性系 相反 相对此参考系做加速运动的参考系为非惯性系 惯性力 为了在非惯性系中形式地应用牛二定律所引入的虚拟的力 惯性离心力 x y z N 在地面参考系中 在圆盘参考系中 惯性离心力 例2 7在光滑的水平面上放一质量为M的锲块 锲块底角为斜边光滑 今在其斜边上放一质量为m的物块 求物块沿锲块下滑时对锲块和对地面的加速度 x y mg N Mg 解 以锲块为参考系建立坐标 在此非惯性参考系中锲块和物块受到的惯性力分别为 对物块 由牛顿第二定律有 对锲块 加速度为零 所以 联立以上方程可以求得 根据相对运动的关系 所以 它和地面的夹角 2 4混沌 决定论的可预测性 已