牛顿运动定律

牛顿IssacNewton（16431727）杰出的英国物理学家,经典物理学的奠基人.他的不朽巨著自然哲学的数学原理总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果.他在光学、热学和天文学等学科都有重大发现.,2-0内容提要,2-1牛顿运动定律,2-3动量动量守恒定律,本章目录：,2-4功动能势能机械能守恒定律,数学形式：时，恒矢量,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.,一惯性定律惯性参考系,第一节牛顿运动定律,定义了物体的惯性：任何物体都有保持其运动状态不变的性质,这一性质叫惯性.,定义了力力是物体运动状态发生变化的原因.,定义了惯性参照系物体在某参考系中的运动满足惯性定律,则这个参考系称为惯性系.,不满足惯性定律的参考系叫做非惯性系。,牛顿定律只适用于惯性系。,S/:牛顿定律不成立a/0,S:牛顿定律成立a=0,物体原来的状态,条件的改变,由于惯性,保持原来的运动状态不变,解释惯性现象,对惯性定律的理解,1.验证惯性定律的实验是理想实验，是在事实的基础上经过科学推导得到的；,2.惯性是物体的固有属性，与物体所受的力无关；,3.平动时，物体的惯性只与物体的质量有关。,惯性的利用,鱼雷快艇发射鱼雷,战斗机投弹,撑杆跳,斧柄的固定,惯性的防止,汽车安全气囊,安全带,二牛顿第二定律惯性质量引力质量,物体受到外力作用时，它所获得加速度的大小与合外力的大小成正比；与物体的质量成反比；加速度的方向与合外力F的方向相同。,在国际单位制中，k=1,两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.,三牛顿第三定律,对于牛顿第三定律应注意以下几点：,理想光滑桌面上的约束力.,2.砝码所受重力的反作用力是什么?,1.的反作用力是什么?,作用力和反作用力是同性质力.,牛顿三定律只在惯性参考系中成立.,作用力与反作用分别作用于两个不同的物体,各产生其效果。,讨论与思考:,鸡蛋碰石头,发射火箭,施力物体：气体受力物体：火箭,施力物体：火箭受力物体：气体,牛顿第三定律的应用反冲现象,定义：当物体中的一部分向某方向抛出时，其余部分就会同时向相反方向运动，这种现象叫做反冲。,四牛顿三条定律之间的联系,牛顿三条运动定律密切相关,第一定律和第二定律分别定性和定量的说明了一物体的机械运动状态的变化与其他物体对该物体的作用力之间的关系,第三定律说明物体机械运动状态变化的物体间的作用力具有相互作用的性质，并指明相互作用力之间的定量关系,第二定律侧重说明一个特定的物体，第三定律侧重说明物体之间相互联系和相互制约的关系,万有引力常数：,万有引力定律适用于两个质点.,重力:地球对地面附近物体的万有引力.,1.万有引力,2.弹力：,弹力的三种形式：,(1)正压力或支持力:,物体通过一定面积相接触而产生的相互作用。,发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的作用力。,相互接触并相互挤压,条件：,(2)拉力和张力:,绳或线等对物体的作用力;张力是绳子内部各段之间的作用力。,(3)弹簧的弹力:,k称为弹簧的倔强系数，它和弹簧的材料、形状、粗细等因素有关.,在弹性限度内，弹簧弹力F的大小和弹簧伸长（或缩短）的长度x成正比.,F=-kx,胡克定律,19,3.摩擦力：,摩擦力分三种情况:,(1)滑动摩擦力;,称为滑动摩擦系数，它的数值与接触面的材料和表面粗糙程度有关。,两个相互接触并挤压的物体沿接触面发生相对运动时，在接触面之间所产生一对阻止相对运动的力。,方向:与两接触面相切并和相对运动方向相反.,滑动摩擦力的大小跟拉触面的正压力成正比。,20,(3)滚动摩擦力,(2)静摩擦力,相互接触的两个物体在外力作用下，有相对滑动的趋势时但尚未滑动，这时的摩擦力称静摩擦力。,方向：与两接触面相切并和相对运动趋势方向相反,实验证明，最大静摩擦力正比与正压力N,大小：由外界条件决定，存在最大值,力学的基本单位,1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制.,*五国际单位制和量纲,速率,导出量,力,功,其他几个基本单位,定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.,量纲作用,1）可以用量纲法则进行单位换算.,3）可为探索复杂的物理规律提供线索.,2）检验新建方程或检验公式的正确性和完整性.,量纲,某一物理量的量纲,只有等量纲的量才可以相等或相加减。,五牛顿定律的应用,牛顿定律只适用于惯性系；,牛顿定律只适用于质点模型；,具体应用时，要写成坐标分量式。,在平面直角坐标系,在平面自然坐标系,一般的表达形式：,总结,应用牛顿定律解题的一般步骤:,(1)确定研究对象：,(2)选参照系：,(3)在参照系上建立坐标系；,(4)分析物体的运动状态；,(5)隔离物体分析力并画出示力图;,(6)运用牛顿第二定律列方程；,(7)解方程组求未知量；,取一个整体或分别取多个物体,并确定它们质量。,分清是惯性系还是非惯性系。,如它们的轨迹、速度和加速度，确定各个量之间的关系。,(8)讨论结果。,解分别以，定滑轮为研究对象,对，,例2.1一细绳跨过一轴承光滑的定滑轮，绳的两端分别悬有质量为和的物体()，如图所示.设滑轮和绳的质量可忽略不计，绳不能伸长，试求物体的加速度以及悬挂滑轮的绳中张力.,对，,由牛顿第三定律知：，又考虑到定滑轮质量不计，所以有,则对m应用牛顿定律列方程如下：,例2.2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.,解物体相对于地的加速度为,由牛顿第三定律可知，物体对斜面的压力为,得,六在变速直线运动参考系中的惯性力,定义：对某一特定物体惯性定律成立的参考系叫做惯性参考系。,一）非惯性系,牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性参考系。,相对惯性系作加速运动的参考系为非惯性参考系.,由相对运动可知：,相对惯性系作匀速直线运动的参考系也为惯性参考系.,如果S是惯性系,设质点相对S系的加速度为，相对于S系的加速度为，S相对于S系的加速度为，则,如果S系相对于S系做匀速直线运动，即,若,则,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.,在非惯性系S中，有,定义：,惯性力,2)惯性力不是物体间的相互作用，不存在惯性力的反作用力,找不出它的施力物体,m,例2.2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.,在非惯性系中求解，即相对于升降机来分析物体的运