《大学物理》第二章牛顿定律课件

1、12.1 牛顿运动定律 2.2 常见的几种力 2.3 基本的自然力 * 2.4 应用牛顿定律解题 2.5 非惯性系与惯性力 2.6 科里奥利力 *第2章 牛顿定律主要内容1.牛顿第一定律（惯性定律） 任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态直到外力迫使它改变这种状态为止。数学形式：惯性： 任何物体保持其运动状态不变的性质。2-1牛顿定律第一定律 定义了“惯性”和“惯性参考系”的概念 。惯性参考系： 在惯性参考系中，任何不受外力作用的物体保持静止或匀速直线运动。2.牛顿第二定律（牛顿运动方程）物体受到外力作用时，它所获得的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

2、的方向相同。数学形式：当质量不变说明：第二定律（1）定义了“力”的概念。（2）在惯性系下成立。（3） 只适用于质点的运动。在直角坐标系中： 在自然坐标系中 ：3.牛顿第三定律（作用力和反作用力定律） 当物体A以力 作用在物体B上时，物体B也必定同时以力 作用在物体A上，两力作用在同一直线上，大小相等，方向相反。数学形式：牛顿定律更严谨的表述A：牛顿定律中的物体应理解为质点。牛一：在惯性系中，不受力的质点其动量保持恒定。牛二：在惯性系中，质点所受的外力等于其动量的变化率。牛三：两个质点间的相互作用力大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。再论牛顿定律Q：牛顿定律中的物体是何物体？当质点同时受到

3、几个力的作用时，这些力的共同效果等价于这些力的矢量和 （即合力） 的作用效果。牛顿定律和力的叠加原理构成了整个经典力学的基础。4.力的叠加原理：说明：当物理量是矢量时，它满足叠加原理。例：动量，电场强度。Q：写出质点系遵循的牛顿定律的数学形式。1. 重力严格得说重力是物体所受地球引力的一个分量。引力重力2-2 力学中常见的几种力 物体在地球表面附近受到的地球引力。F = mg2. 弹性力 物体在外力作用下因发生形变而产生欲使其恢复原来形状的力 。例如弹簧（k 称为劲度系数）0 x即胡克定律（1）静摩擦力 当物体与接触面存在相对滑动趋势时，物体所受到接触面对它的阻力。其方向与相对滑动趋势方向相反

4、。静摩擦力的大小随外力的变化而变化。3. 摩擦力（2）滑动摩擦当物体相对于接触面滑动时，物体所受到接触面对它的阻力。其方向与滑动方向相反。为滑动摩擦系数说明：摩擦力源于不同物体界面间分子原子间的电磁作用力。固体的弹性力、流体阻力和表面张力等从本质上说都是电磁力。121. 万有引力 牛顿发现了万有引力定律：任何两个质点都相互吸引，该引力的大小 f 与它们的质量m1和m2的乘积成正比，与它们的距离 r 的平方成反比2-3 基本的自然力 *式中 G 为引力常量， G = 6.6710-11 Nm2/kg2Q：任意两个物体之间的引力如何计算？13 电磁力为带电体之间的作用力，磁力和电力都是电磁力的一种

5、表现。库仑定律给出两个相距 r远的静止的带电量为q1和q2的点电荷之间的作用力f2. 电磁力比例系数 k = 9109 Nm2/C2静电力与引力比较：两个相邻的质子之间的静电力是万有引力的1036倍。电荷之间的电磁力以光子作为传递媒介。14 在原子核内，克服质子间的电磁排斥力而将质子和中子束缚在一起的力。3. 强力 存在于各种粒子之间，其力程(作用范围)比强力还要小 (10-17 m)，还要弱(比强力小106倍) ，在粒子反应时表现出重要性。4. 弱力2-4 牛顿定律的应用质点动力学基本运动方程解题步骤：（1）确定研究对象。对于物体系，画出隔离图。（2）进行受力分析，画出示力图。（3）建立坐标

6、系（4）对各隔离体建立牛顿运动方程（分量式）（5）解方程。进行符号运算，然后代入数据分离变量法求解动力学微分方程积分得由于dx = vdt，再积分得(1)力是时间的函数：mdv = F(t)dt 则F = F(t) (2)力是位置坐标的函数：F = F(x) 则分离变量积分得(3)力是速度的函数：F = F(v)，则积分得例1：质量为m的子弹以速度V水平入射沙土中，设子弹所受阻力与速度反向，大小与速度成正比，比例系数为K，忽略子弹的重力，求：1、子弹射入沙土后，速度随时间变化的函数式。2、子弹进入沙土的最大 深度。0 xfvx解：1、2、2、（法二）0 xfvx 例2 设空气对抛体的阻力与抛体

7、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 . 解 取如图所示的 平面坐标系BA例3.密度为 1的液体，上方悬一长为l，密度为2的均质细棒AB，棒的B端刚好和液面接触。今剪断绳，并设棒只在重力和浮力作用下下沉，求：（1）棒刚好全部浸入液体时的速度。（2）若2 1 /2，棒浸入液体的最大深度。（3）若2 1,棒下落过程中能达到的最大速度。oxBA（1）棒刚好全部浸入液体时的速度。（2）若2 1 /2，棒浸入液体的最大深度。（3）若2 m2 ）。求：（1）物体相对于电梯的加速度。（2）绳子的张力。解：消去TTT33弹力真实弹力还受惯性力惯性离

8、心力惯性系S1.设圆盘匀速转动，物体m相对圆盘静止，在转动系中物体除受真实力外，还受惯性离心力。二、转动系中的惯性力、科里奥利力*转动系S这时，惯性力就是惯性离心力。342.物体相对圆盘运动时还要受科里奥利力：真实力惯性离心力科里奥利力惯性系(S系)中物体满足牛顿第二定律 其中a为物体在转动系(S系)中的加速度。移项得转动系中形式上的牛顿第二定律科里奥利加速度向心加速度351.水流对两边河岸的冲刷效果是否一样？强热带风暴旋涡科里奥利力实例：4.下水道的涡旋是顺时针还是逆时针转的？3.北半球热带气旋旋转方向如何？北半球科里奥利力沿物体运动方向的右边。2.火车对铁轨的两边磨损是否一样？36傅科摆:1851年傅科在巴黎（北半球）的一个大厅