第二章+牛顿运动定律.PPT.ppt

第二章牛顿运动定律,2-1牛顿运动定律,英国物理学家,经典物理学的奠基人.他对力学、光学、热学、天文学和数学等学科都有重大发现,其代表作自然哲学的数学原理是力学的经典著作.牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家.,牛顿IssacNewton（16431727）,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,也可以这样说：适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系；反之，叫做非惯性参考系.,牛顿定律只有在惯性参考系中才成立。,力：力是改变运动状态的原因，不是保持运动状态的原因。,惯性参考系：在这种参考系中观察一个不受力作用的物体或处于受力平衡状态下的物体，将保持其静止或匀速直线运动状态不变。,太阳是一近似的惯性系，在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性系.,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.,直角坐标系中,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,作用力和反作用力对任何其中一个物体都不能构成平衡条件。,作用力和反作用力是同性质的力，且同时产生，同时消失。,第二章牛顿运动定律,2-2物理量的单位与量纲,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.,国际单位制,决定从1987年1月1日起，教科书中使用SI。,一.SI基本物理量和基本单位及符号,1m是光在真空中在（1/299792458s）内所经过的距离.,1s是铯的一种同位素133Cs原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍.,“千克标准原器”是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中.,速率,导出量,力,功,实际时间过程的时间,导出单位的符号,二.SI导出物理量和导出单位及符号,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）可定出同一物理量不同单位间的换算关系.,3）从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位.,2）量纲可检验文字结果的正误.,三.量纲,某一物理量的量纲,第二章牛顿运动定律,2-3常见力与基本力,一基本力,引力常量,1.万有引力(1680年）,是引力质量,万有引力是长程力,适用于质点，或物体的大小远小于物体间的距离。,一个密度均匀的球体（或球壳）对球外一质点的引力等于整个球体（或球壳）的质量集中于球心时对球外这个质点的引力。,计算两个密度均匀的球体间的引力时，可以将两个球体各自看作是质量集中于球心。,2.电磁力：存在于静止电荷之间的电性力以及存在于运动电荷之间的电性力和磁性力。电磁力是长程力。,原子或分子间的作用力;,3.强力：亚微观领域中，核子、介子和超子之间存在一种强力。强力是短程力。,4.弱力：亚微观领域中，存在于许多粒子之间的短程力。在导致b衰变放出电子和中微子时，显示出的它的重要性。,b衰变：一个中子转变为一个质子的过程，同时放出一个电子和中微子。,气体的压力、浮力、粘滞阻力。,物体间的弹性力;,电磁力,四种基本相互作用,距源处强相互作用的力强度为1,温伯格萨拉姆格拉肖,三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖.,鲁比亚,范德米尔实验证明电弱相互作用，1984年获诺贝尔奖.,（20世纪60年代）,弱、电、强的“大统一”理论及四种基本力的“超统一”理论，是当前理论物理界最活跃的前沿课题。,3.摩擦力,2.弹性力,（压力，张力，弹簧弹性力等）,弹簧弹性力,滑动摩擦力,静摩擦力介于0f0,1.重力,二常见力,（胡克定律）,最大静摩擦力,第二章牛顿运动定律,2-4牛顿运动定律的应用,解题的基本思路,1）确定研究对象,进行受力分析:,画示力图：（1）画上所受的已给外力;（2）找出三类力：重力、弹性力、摩擦力；（3）当将物体看作质点时，可把作用在物体上所有各个力的作用点集中在物体的同一点上。,2）“隔离体法”选择隔离体；分析隔离体的受力情况，绘出示力图（称隔离体图），并在图上画出隔离体的加速度方向；取坐标系，坐标轴尽量顺着运动方向；对隔离体应用牛顿第二定律分量式方程；利用其它的约束条件列补充方程；先用文字符号求解，后带入数据计算结果.,例1：如图示，倾角为a的粗糙斜面上一物块，其质量为m，与一质量为M的砝码盘分别置于细绳两端，细绳跨过一轴承光滑的定滑轮，此体系处于平衡状态。设滑轮和绳的质量可以略去不计，绳子不能伸长。当砝码盘上加上n个m1小砝码时，物块在斜面上开始移动，且在时间t内沿斜面运动的距离为s，求物块m与斜面间的滑动摩擦系数m。,解：,（1）作隔离体图,（1）作隔离体图,(2)列方程,共有四个未知数T、N、a、m。,（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.,解以地面为参考系,画受力图、选取坐标如图,例2阿特伍德机,（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,解,例3如图长为的轻绳，一端系质量为的小球,另一端系于定点，时小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及绳的张力.,例5如图所示（圆锥摆），长为的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.问绳和铅直方向所成的角度为多少？空气阻力不计.,解,越大，也越大,利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.,例6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.