《高一物理牛顿定律》ppt课件

1、第二章第二章 牛顿定律牛顿定律一、一、牛顿定律牛顿定律二、物理量的单位和量纲二、物理量的单位和量纲三、三、常见的几种力常见的几种力四、四、惯性参考系惯性参考系 力学相对性原理力学相对性原理五、五、牛顿定律的应用举例牛顿定律的应用举例12.1 牛顿运动定律 1、第一定律（惯性定律） 1686年，牛顿在他的名著自然哲学的数学原理一书中写道:任何物体都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。其数学形式为：关于该定律应明确以下几点：该定律是以实验实事为基础，通过思维、推理、想像而总结出来的规律。 0，恒 矢 量Fv 2 古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle，公元前3

2、84322)：静止是物体的自然状态，要使物体运动，必须对它施加力的作用。 17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略（15641642）作了一系列斜面实验指出：力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态改变的原因。 该定律表明，任何物体都具有保持其运动状态不变的性质称为惯性 牛顿总结了伽利略等人的重大发现加以普遍化，即一个物体保持静止或匀速运动，不需要任何“原因”。是任何物体具有保持其运动状态不变的特性3重要意义： 定性说明力和运动的关系。 物体的运动不需力去维持，只在物体运动状态发生变化时，即产生加速度，才要力的作用。 定义：力一个物体对另一个物体的作用。 说明物体具有惯性。 在之前，认为力

3、是维持速度的原因。即 保持静止。该定律不是适合任何参照系。 定义： 惯性参照系凡是符合牛顿第一定律的参照系 地球可近似惯性参照系 凡是相对地球静止或匀速直线运动的参照系均为惯性参照系0 ，0Fv 4 2、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，即。p()iFF FijkFijkyxzxyzdvdvdvdvmmmmdtdtdtdtmamamaamvmdtddtPdFm视为常量宏观低速运动中)(牛顿力学质点动力学方程即：5明确：(1)牛顿第二定律只适用于质点的运动。 特例：物体作平动时，物体上各质点的运动情况完全相同，可看作是质点的运动。(2)牛

4、顿第二定律所表示的合外力与加速度之间的关系是瞬时关系。 加速度只在外力有作用时才产生。外力改变了，加速度也随之改变。(3)牛顿第二定律公式为矢量式，其分量与坐标系。(4)牛顿第二定律仅适合惯性参照系。6(5)牛顿第二定律概括了力的独立性原理（或力的叠加性原理） 矢量具有的叠加性或独立性,nnFmaFma,xxyyzzFmaFmaFma平面运动：曲面运动3、第三定律 两个物体之间的作用力 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。FF 72.2 几种常见的力1、万有引力：1212123G m mFrr G=6.6710-11Nm2/kg2例、地球对物体的引力Pmg=GM

5、m/R2 所以g=GM/R2 2、电磁力：（库仑力） k=9 109Nm2/C2注意：电磁力远远大于万有引力！1212123q qFkrr83、强力：粒子之间的一种相互作用，作用范围在0.410-15米至10-15米。4、弱力：粒子之间的另一种作用力，力程短、力弱（102牛顿）四种基本自然力的特征和比较力的种类 相互作用的物体 力的强度 力 程万有引力 一切质点 1034N 无限远弱力 大多数粒子 102N 小于1017m电磁力 电荷 102N 无限远强力 核子、介子等 104N 1015m9重力：由于地球吸引使物体所受的力。质量与重力加速度的乘积，方向竖直向下。弹力：发生形变的物体，由于力图

6、恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、拉力、支持力、弹簧的弹力。在弹性限度内f = - kx,方向总是与形变的方向相反。摩擦力：物体运动时，由于接触面粗糙而受到的阻碍运动的力。分滑动摩擦力和静摩擦力。大小分别为fk= kN 及 fsmax=sN。作业：P54 2-1 , 2-410例题：例题：教材教材 3737页页 例例1 1例1 质量为 、长为 的柔软细绳，一端系着放在光滑桌面上质量为 的物体，如图2-2(a)所示。在绳的另一端加如图中所示的力 。绳被拉紧时会略有伸长(形变)，一般伸长甚微，可略去不计。现设绳的长度不变，质量分布是均匀的。lmmF求：(1)绳作用在物体上的力；

7、 (2)绳上任意点的张力。 mlFm11解： 如图2-2(b)所示，设想在绳索上点P将绳索分为两段，它们之间有拉力 和 作用，这一对拉力称为张力。它们的大小相等、方向相反。TFTFPTFTFmlFmaax0TF0TF (1)已知：绳和物体均被约束在如图所示的X轴上运动，且绳的长度不变。所以，它们的加速度相等，均为 a设绳作用在物体上的拉力为 ，物体作用在绳端的力为 0TF0TF作用力与反作用力由牛顿定律，对物体与绳可分别有：12molxdxmd（2）在绳上取微元 mdmd1T2T21TTdm a条件12TT 绳静止或匀速直线运动不计绳质量00dam本题均不满足0000；TTTTFmaFFFFm

8、 a0；TFmaFammmmmdTFTTFdF13()TmFdFdxmm l()TTTmFdFFdm aa dxl由于绳的长度不变，且质量分布均匀，故其单位长度的质量即质量线密度为/m l由初始条件：；TxlFF()TFlFTxmFdFdxmm l边界条件故：取一线元 则： /dmm dx ldx14从式中可以看出，绳中各点的张力是随位置而变的，即 当时 ；TmmFF()()TmFFFlxmm l()TxFFmmlmm化简：( )TTFFx此时绳中各点的张力近似相等，均约等于外力。152.3 惯性参考系 力学相对性原理问题：车的a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律结论：在有些参照系中牛顿定律成

9、立，这些系称为惯性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。a0时单摆和小球的状态为什麽不符合牛顿定律？一 惯性参考系16设 系相对于惯性参照系 系以恒定速度 沿 轴正向运动，以 和 重合时为计时起点SSuoozzyy/xyzxyzuutSSOO,即dvdvaadtdt对时间求导：二 力学相对性原理: vvu速度矢量x当惯性参考系 以恒定的速度相对惯性参考系 作匀速直线运动时，质点在这两个惯性系中的加速度是相同的。SS17 在这两个惯性系中，牛顿第二定律的数学表达式具有相同形式FmamaF由于 、 均为惯性参考系，即满足牛顿第二定律SSFma相对

10、于惯性系作匀速直线运动的一切参照系均为惯性系；即由惯性系 变换到惯性系 时，牛顿运动方程的形式不变。SS结论：对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，在一惯性系内部所作的任何力学实验，都不能确定该惯性系相对于其他惯性系是否在运动这个原理叫做力学相对性原理或伽利略相对性原理18一 分类牛顿运动定律定量地反映了物体所受的合外力、惯性（质量）和运动之间的关系，是物体作机械运动基本定律，有着广泛地应用。具体应用大致分为三类：2.5 牛顿定律的应用举例1.已知物体的质量及运动情况，求所受的作用力2.已知作用在物体上的力和物体的质量求质点的运动情况。3.已知物体的运动情况及受力情况，求物体的质量。19二 研究方法1.基本思想：在解决具体问题时，不能脱离定律本身的含义作用在物体上的力是研究对象所受的合外力。外力是相对内力而言的；研究对象内部各部分之间的相互作用内力；研究对象与外界物体之间的相互作用外力并且，内力不会改变研究对象的整体运动状态，外力才能改变研究对象的整体运动状态。方程式的右端研究对象运动状态的变化，等号仅表明两端量值