大学课程教学课件PPT牛顿定律.ppt

第二章 牛顿定律 第二章牛顿定律 2 1牛顿定律 2 2物理量的单位和量纲 自学 2 3几种常见的力 自学 2 4牛顿定律的应用举例 第二章牛顿定律 2 1牛顿定律 2 2物理量的单位和量纲 自学 2 3几种常见的力 自学 2 4牛顿定律的应用举例 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态 直到外力迫使它改变运动状态为止 一牛顿第一定律 惯性 物体保持静止或匀速直线运动状态的性质 力 迫使物体运动状态改变的原因 二牛顿第二定律 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 当时 为常量 合外力 3 该式是矢量关系 使用时可用分量式 1 瞬时关系 2 牛顿定律只适用于质点 注意 直角坐标系中 力的叠加原理 注 为a处曲线的曲率半径 自然坐标系中 a 地面参考系 小球保持匀速运动 车厢参考系 定义 适用牛顿定律的参考系叫做惯性参考系 反之 叫做非惯性参考系 小球加速度为 车厢由匀速变为加速运动 注意 4 牛顿第一和第二定律只适用于惯性系 在研究地面上物体的运动时 地球可近似地看成是惯性系 凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系 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 物体间相互作用规律 三牛顿第三定律 作用力与反作用力特点 1 大小相等 方向相反 分别作用在不同物体上 同时存在 同时消失 它们不能相互抵消 2 是同一性质的力 注意 例分析物体间的相互作用力 四力学相对性原理 若s系为惯性系 s 系 相对于s系作匀速直线运动 即 若为常量 即 凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系 强调 在研究地面上物体的运动时 地球可近似地看成是惯性参考系 四力学相对性原理 若s系为惯性系 s 系 相对于s系作匀速直线运动 即 若为常量 即 对于不同惯性系 牛顿力学的规律都具有相同的形式 与惯性系的运动无关 表明 第二章牛顿定律 2 1牛顿定律 2 2物理量的单位和量纲 自学 2 3几种常见的力 自学 2 4牛顿定律的应用举例 已知力求运动方程已知运动方程求力 两类常见问题 解题步骤 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 例阿特伍德机 解 1 以地面为参考系 画受力图 选取坐标如右图 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 1 确定研究对象 利用隔离法对物体进行受力分析 画出受力图 2 建立坐标系 坐标系建立在惯性系上 以物体加速的方向为坐标轴的正向 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 解方程 先用物理量符号求解 最后代入数据计算结果 矢量标明方向 解题的基本思路 问绳和铅直方向所成的角度为多少 空气阻力不计 例如图 摆长为的圆锥摆 细绳一端固定在天花板上 另一端悬挂质量为的小球 小球经推动后 在水平面内绕通过圆心的铅直轴作角速度为的匀速率圆周运动 解 越大 也越大 另有 利用此原理 可制成蒸汽机的调速器 如图所示 例一质量 半径的球体在水中静止释放沉入水底 已知阻力 为粘滞系数 求此球体在水中沉降的速度与时间的函数关系 设球体竖直下沉 其路径为一直线 为浮力 解取坐标如图 令 极限速度 当时 若球体在水面上是具有竖直向下的速率 且在水中的重力与浮力相等 例设空气对抛体的阻力与抛体的速度成正比 即 为比例系数 抛体的质量为 初速为 抛射角为 求抛体运动的轨迹方程 解取如图所示的平面坐标系 已知 p502 8 解 对各物体进行受力分析 如图 已知 p492 6 解 建立坐标如图 对物体m进行受力分析 如图 作业p50 2 92 19 例如图 长为的轻绳 一端系质量为的小球 另一端系于定点 小球在铅直平面内圆周运动 时小球位于最低位置 具有水平速度 求小球在任意位置的速率及绳的张力 解 例已知一质量为m的质点在x轴上运动 质点只受到指向原点的引力的作用 引力大小与质点离原点的距离x的平方成反比 比例常数是k 设质点在x a时的速度为零 求质点在x a 4处的速度的大小 解 例质量为m的子弹以速度v0水平射入沙土中 设子弹所受阻力与速度反向 大小与速度成正比 比例