大学物理第二章 牛顿第二定律ppt课件

牛顿运动定律 本章教学内容 1 牛顿力学或经典力学是以牛顿三定律为基础的力学体系 主要讨论质点动力学 就是要说明质点为什么 或者说 在什么样的条件下做这样或那样的运动 卫星发射 MPG 打猴 swf 直升机 exe 2 本章首先介绍牛顿三定律及其相关的概念 比如 力 质量 动量等 然后阐述直接利用它们分析解决问题的方法 质点的运动是可以任意选择参考系加以描述的 但是 牛顿运动定律只能在惯性参考系中成立 3 基本要求 A 掌握牛顿三定律及其适应条件 能应用微分方法求解一维变力作用下的简单的质点动力学问题 B 掌握分析质点受力的方法 能分析简单系统在平面内的运动的力学问题 C 了解四种基本自然力 1 5牛顿运动定律及其应用 一 惯性与惯性系的基本概念 1 惯性 物体保持静止或匀速直线运动状态的这种属性 叫做惯性 2 惯性 参考 系 1 惯性系定义 在研究物体相对运动时 选取的参考系是牛顿运动定律适用的参考系 这样的系统称为惯性 参考 系 2 惯性系属性 凡是相对于某一已知的惯性系 作匀速直线运动的参考系也都是惯性参考系 匀速直线运动 匀速直线运动 匀速直线运动 仅凭观测球的上抛和下落 不能觉察车相对地面的运动 匀速直线运动 匀速直线运动 最好的惯性系 FK4系 是由1535个恒星平均静止位形作为基准的参考系 稍好点的惯性系 太阳一般工程上可用的惯性系 地球 地心或地面 哪些参考系是惯性系呢 只能靠实验来确定相对已知惯性系匀速运动的参考系也是惯性系目前惯性系的认识情况是 二 牛顿第一定律 惯性定律 任何物体如果没有力作用在它上面 都将保持静止的或作匀速直线运动的状态 牛顿第一定律的意义 1 定义了惯性参考系2 定性了物体的惯性和力 保持运动状态和改变运动状态 定义质点动量 主要内容 某时刻质点受的合力为 则合力与动量的变化率有关系 三 牛顿第二定律 2 迭加性 特点 瞬时性 迭加性 矢量性 定量的量度了惯性 3 矢量性 具体运算时应写成分量式 直角坐标系中 4 定量的量度了惯性 1 牛顿第二定律只适用于质点的运动情况 物体在运动中质量有所增减 如火箭 雨滴问题 高速 v 106m s 运动中 质量与运动速度相关 如相对论效应问题 2 以下两种情况下 质量不能当常量 牛顿第二定律的适用范围 四 牛顿第三定律 第三定律揭示了力的两个性质 讨论 第三定律是关于力的定律 它适用于接触力 对于非接触的两个物体间的相互作用力 由于其相互作用以有限速度传播 存在延迟效应 当物体A以力作用于物体B时 物体B也同时以力作用于物体A上 和总是大小相等 方向相反 且在同一直线上 五 对牛顿定律做一些解释和说明 1 牛顿第一定律和两个力学基本概念 惯性 力 相联系 六 牛顿运动定律的适用范围 惯性系 或者近似惯性系 2 牛顿第一定律只是定性地指出了力和运动 动量 的关系 低速 物体速度V比光速C低得多的情况 宏观体系 微观粒子运动遵循量子力学的规律 实物 力的作用是超距 瞬时地传递 第一定律一般称为惯性定律 通常认为是由伽利略和笛卡尔得出 第二定律是牛顿在伽利略的自由落定律和惠更斯的向心加速度定律的基础上建的 第三定律是牛顿在惠更斯 雷恩 沃利斯等人研究碰撞的时候的基础上建立的 弹性物体的碰撞定律 在力学的体系中 是从牛顿定律中推出的 但从定律发现的过程看 牛顿第二 第三运动定律是从碰撞定律 动量守恒定律的研究中逐步行成的 六 几种常见的力和基本的自然力 一 几种常见的力 二 基本的自然力1 引力 或称为万有引力 2 电磁力3 强力4 弱力 1 重力 由于地球吸引而使物体受到的力叫做重力 重力的作用使液体有天然形状 球状 2 弹力 发生形变的物体 由于要恢复原状 对与它接触的物体会产生力的作用 这种力叫做弹力 弹力的种类 正压力或支持力 绳对绳的拉力 亦称为张力 弹簧的拉力 3 摩擦力 做滑动摩擦力静摩擦力 四种基本自然力的特征 二 基本的自然力1 引力 或称为万有引力 2 电磁力3 强力4 弱力 七 牛顿运动定律的应用 利用牛顿运动定律解题时 最好按下述思路分析 1 认物体 2 看运动 3 查受力 4 列方程 5 解结果 小结 动力学问题一般有两类 一 已知力的作用情况 求运动 二 已知运动情况求力 这两类问题的分析方法都是一样的 都可以按上面的步骤进行 只是未知数不同罢了 例2 3 1 质量的物体 放在水平地上 如图2 3 1所示 静摩擦系数今要拉动这个 物体 试求所需要的最小的拉力的大小和方向 解题思路 按上述四原则思路进行分析 1 认物体将质量 的物体抽象为质点作为分析 的对象 2 看运动分析物体的运动状态 当拉力大于摩擦力时 它开始运动 其轨迹为直线 作为匀加速运动 3 查受力图2 3 1找出被选定的物体所受的所有外力 画出简单的示意图表示物体受力的情况 此图叫做示力图 如图2 3 1所示 4 列方程建立 系 依据坐标分量法列出受力方程 轴方向 2 3 1 轴方向 2 3 2 当 摩擦力为最大静摩擦力 由摩擦力的定义和 2 3 2 式可知 5 根据题意和数理逻辑推理解答问题此题要求所需要的最小的拉力的大小和方向 将 2 3 3 式代入 2 3 4 式 得 所以 2 3 5 2 3 3 时 物体刚好可以运动 2 3 4 由 2 3 5 式可