【课件】高二物理竞赛相对运动 常见力和基本力课件

1、第一章 力和运动力和运动1-3 相对运动相对运动 常见力和基本力常见力和基本力复 习：圆周运动的3种描述方式自然坐标系自然坐标系轨迹方程轨迹方程：222xyR运动方程运动方程：cossinrRiRj速度速度：sincosvRiRj 加速度加速度：2ar 直角坐标系（线量）直角坐标系（线量）ttsvveetdd速度速度：2tntntndvvaeea ea edtR加速度加速度：/ddt/ddt t角位置：角位置：角位移：角位移：角速度：角速度：角加速度：角加速度：直角坐标系（角量）直角坐标系（角量）vRtaR2naR( )ss t运动方程：运动方程：轨迹：轨迹：s已知已知23目 录第一章 力和运

2、动力和运动第二章 运动的守恒量和守恒定律第三章 刚体和流体的运动第四章 相对论基础第五章 气体动理论第六章 热力学基础第七章 静止电荷的电场第八章 恒定电流的磁场第九章 电磁感应 电磁场理论1-1 质点运动的描述质点运动的描述1-2 圆周运动和一般曲线运动圆周运动和一般曲线运动1-3 相对运动相对运动 常见力和基本力常见力和基本力1-4 牛顿运动定律1-5 伽利略相对性原理 非惯性系 惯性力4 相对运动相对运动相对运动相对运动（relative motion）：在不同参考系中观察同一物体运动所给出的运动描述之间在不同参考系中观察同一物体运动所给出的运动描述之间的关系问题。的关系问题。 rr(

3、)R vtxyOK xz yOvKzP基本基本坐标系：, ,K O X Y Z,KO X Y Z质点：P运动运动坐标系：rr在K系中：, ,X Y Z,X Y Zv伽利略坐标变换伽利略坐标变换： rvtttr空间绝对性时间绝对性绝对时空观(匀速)5速度定理基本基本坐标系：, ,K O X Y Z,KO X Y Z质点：P运动运动坐标系：PKv在K系中：PKvK Kv速度速度定理定理：PKPKK Kvvv0KKaaa加速度变换加速度变换：成立条件：相对速度较小时速度合成合成：在同一参考系中一个质点的速度和它的各分速度的关系。绝对速度相对速度牵连速度rrvtxyOK xz yOvKzP6思考题 一

4、个人在以恒定速度运动的火车上竖直向上抛出一石子，此石子能否落入此人的手中？ 如果石子抛出后，火车以恒定的加速度前进，结果又将如何？能能不能不能例题 1-6某人以某人以4km/h的速度向东行进时，感觉风从正北吹来，如果将行的速度向东行进时，感觉风从正北吹来，如果将行进速度增加一倍，则感觉风从东北方向吹来。进速度增加一倍，则感觉风从东北方向吹来。求：相对于地面的风速和风向。求：相对于地面的风速和风向。v人地v风地v风人v风地v人地v风人v风地v风人v风地v人地v人地v风人450vvv风人风地人地7例题 1-7lh(a)hl45 v雨车雨车v雨地雨地V地车地车(b)vvv雨车雨地地车8例题 1-8一

5、升降机以加速度一升降机以加速度1.22m/s2上升，当上升速度为上升，当上升速度为2.44m/s时，时，有一螺帽自升降机的天花板上松落，天花板与升降机的底面有一螺帽自升降机的天花板上松落，天花板与升降机的底面相距相距2.74m。计算：螺帽从天花板落到底面所需的时间；计算：螺帽从天花板落到底面所需的时间； 螺帽相对于升降机外固定柱的下降距离。螺帽相对于升降机外固定柱的下降距离。解解：把松落点作为坐标系原点，y轴的正方向定为竖直向上的方向.在螺帽松脱(t=0)时，螺帽以初速v0=2.44m/s作竖直上抛运动，到t 时，它离开出发点的距离:21012v tsgt（1）在这段时间内，升降机以初速v0作

6、加速度1.22m/s2的匀加速运动，它上升的距离为：22012sv tat（2）22112ssag th20.71hsagt910常见力(1) 重力重力重力：重力：由于地球的吸引，地球表面附近的物体受的力。重力加速度重力加速度：在重力的作用下，物体产生的加速度。大小就是物体的重量。质量为m的物体，所受重力：F = mg。 1974年4月4日，比利时人John Massis在纽约的一处铁轨上将两节客车车厢成功拖动。当时他用牙仅仅咬住一副以绳子连接的嚼子，同时向后倾身并用脚尽力蹬铁路的枕木。两节车厢总重量约达80吨吨。11常见力(2) 弹力弹力弹力弹力：发生形变的物体，由于要恢复原状， 会对与它接

7、触的物体产生力的作用。1) 弹簧的弹力：弹簧的弹力： 当弹簧被拉伸或压缩时对连接体的作用力。 这种弹力总是使弹簧恢复原长。 遵守胡克定律，即F= - kx。 k:弹簧的劲度系数，决定于弹簧本身的结构。 2) 正压力（或支持力）：正压力（或支持力）：两个物体通过一定面积相接触,两个物体发生了形变（这种形变十分微小）而产生了这种力。该力的大小取决于相互压紧的程度，方向总是垂直于接触面而指向对方。 3) 拉力：拉力：绳或线对物体的拉力是由于绳或线发生了形变而产生的。 该力的大小取决于绳或线被拉紧的程度，方向总是沿着绳或线而指向绳或线要收缩的方向。12常见力 (3) 摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力：两个相互

8、接触的物体在沿接触面相对运动 或有 相对运动趋势相对运动趋势时，在接触面之间产生一对阻止相对运动的力。 1、静摩擦力静摩擦力相互接触的两个物体之间在外力作用下，虽有运动趋势，但并不产生相对运动，这时的摩擦力叫做静摩擦力静摩擦力。大小的变化范围：最大静摩擦力的大小与接触面间的正压力 N 正比，静摩擦系数，与接触物体的材料和表面状况有关。 2、滑动摩擦力滑动摩擦力相互接触的两物体间有相对滑动时的摩擦力称为滑动摩擦力滑动摩擦力。大小与接触面间的正压力成正比，滑动摩擦系数除与接触物体的材料和表面状况有关外，还和物体的相对速度有关。多数情况下，随速度增加而减少，当相对速度不太大时，可看作常数。关于摩擦力

9、的本质，至今还不十分清楚，但可以肯定，它与物质分子间的电磁相互作用有关。问题：摩擦力方向是否一定和它的运动方向相反？问题：摩擦力方向是否一定和它的运动方向相反？13常见力 (4)万有引力万有引力万有引力万有引力：存在于任何两个物体之间的吸引力。1202m mFGr万有引力常数：112206.67 10/GN mkg粒子之间的万有引力非常小。14常见力(5)流体阻力流体阻力物体在流体（液体或气体）中和流体有相对运动时，物体会受到流体的阻力。阻力的方向和物体相对于流体的速度方向相反，大小和相对速度的大小有关。 相对速率较小时，阻力大小与相对速率成正比。 k: 决定于物体的大小和形状及流体的性质。

10、相对速率较大时，阻力大小将和相对速率的平方成正比，若物体在空气中运动时，阻力大小: ：空气密度； ：物体有效截面；：阻力系数；在公寓楼里养的猫都喜欢在窗台上睡觉。如果不慎从7楼以上落下，受伤程度随着高度的增加而减少。15*基本力基本力：万有引力、电磁力、强力、弱力电磁力电磁力：存在于静止电荷之间的电性力， 以及运动电荷之间的电性力和磁性力。强力、弱力强力、弱力：存在于亚微观领域。相互作用类型相对强度力程引力相互作用10-40长程（ ）弱相互作用10-510-15m电磁相互作用10-2长程（ ）强相互作用110-18m21/r21/r四种基本的相互作用四种基本的相互作用解题指导1、运动学问题：有

11、两类 （1）已知运动方程运动方程， 求速度速度、加速度加速度；(微分法)（2）已知速度速度或加速度加速度、初始条件，求运动方程运动方程。(积分法)2、基本思路： 建立坐标系；列有关方程； 先求分量后合成。 16力学单位制力学单位制选定的物理量叫作基本量基本量（长度、质量、时间 ），相应的单位叫作基本单位基本单位（米、 千克、 秒 ）；其他物理量叫作导出量导出量，相应的单位叫作导出单位导出单位。基本单位和由它们组成的导出单位构成一套单位制单位制。 国际单位制，其国际代号是 SI 。 长度单位：米长度单位：米 1983 年第 17 届国际计量大会确定： “米是光在真空中 1/299 792 458

12、 s 的时间间隔内所经路程的长度” 质量单位：千克质量单位：千克 1889 年和 1901 年第一届和第三届国际计量大会确定： “千克等于国际千克原器的质量” 时间单位：时间单位： 秒秒 1967 年第 13 届国际计量大会决议确定：“秒是铯 133 原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的 9 192 631 770 个周期的持续的时间” 17量量 纲纲为了直观地定性地表示某个导出物理量和基本物理量之间的关系，通常将这个导出量用若干个基本量的乘方之积表示出来，这样的表示式称为该物理量的量纲量纲。 如：基本量长度、质量、时间的量纲用 L 、M 、T 表示，则导出量速度的量纲表示为 量纲用途量纲用途1.检验公式检验公式：用加减号连接的项量纲相同。2.猜测公式猜测公式：研究一个新的物理现象时，常常先从实验上发现在这个现象中某几个物理量之间存在着某种联系，可并不知道这种联系的确切形式。运用量纲分析有时能帮助找出这些物理量之间的函数关系。18本章小结 (1)运动学运动学：研究物体运动的几何特性，即仅从几何几何的角度 研究物体的空间位置随时间的变化规律。 采用3种方法：矢