大学物理-力和运动 1-3

1、一、相对运动 在两个相对作直线运动的参考系中， 时间的测量是绝对的，空间的测量也是绝对的， 与参考系无关， 时间和长度的的绝对性是经典力学的基础 。AB 小车以较低的速度 沿水平轨道先后通过点 A 和点 B 。地面上人测得车通过 A、B 两点间的距离和时间与车上的人测量结果相同 。1-3 相对运动 常见力和基本力2022/7/291物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系2022/7/292*速度变换质点P的位移关系P设两个参考系之间的相对运动为平动S 系 系 2022/7/293 伽利略速度变换若则 注意当 接近光速时，伽利略速度变换不成立！加速度关系绝对速度相对速度牵连速度2022/7/29

2、4 例，如图示，一实验者 A 在以 10 m/s 的速率沿水平轨道前进的平板车上控制一台射弹器，此射弹器以与车前进方向呈 度角斜向上射出一弹丸 。此时站在地面上的另一实验者 B 看到弹丸铅直向上运动，求弹丸上升的高度 。A B由速度变换关系，得解：设地面参考系为 S 系 平板车参考系为 系2022/7/295弹丸上升高度为解：设地面参考系为 系，平板车参考系为 系A B2022/7/296物体间各种不同的相互作用，构成了千变万化的物质世界，这些作用常被叫做力。物体间的相互作用是多方面的（如电、光、热等），力是从一个方面反映了这种相互作用。任何力一定有施力物体和受力物体。力是改变物体运动状态的根

3、源。一是改变物体的运动状态；二是改变物体的形状。力有两种对外表现二、常见力和基本力这样，我们才有可能对力的性质和量值作进一步的研究。2022/7/297亚里士多德（古希腊思想家）运动必须推动伽利略：力是改变物体运动状态的原因牛顿：三大运动学定律人类对力的认识的发展史：2022/7/2981、常见的力 重力；弹力；摩擦力；万有引力（1）重力地球对地球表面附近物体的引力大小：mg方向：竖直向下重力加速度的应用：用于重力探测法。 (若g值异常，则地球附近存在大量矿藏)2022/7/299（2）弹力发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹力。特点：直接接触、产生形变为

4、前提表现形式：正压力(支承力) 拉力 恢复力2022/7/2910正压力： a.定义：两个物体通过一定面积的相互挤压而发生 形变所产生的弹力。 b.方向：垂直于接触面而指向对方。灯塔和地面之间存在的正压力2022/7/2911 绳和物体之间的拉力拉力： a.定义：绳线在拉物体时发生伸长形变而产生的弹力。 b.方向：沿着绳线指向绳线收紧的方向。 c.大小：取决于绳线收紧的程度。 恢复力： a.定义：弹簧被拉紧或压缩时，它对与之相连的 物体所产生的弹力。 b.方向：使弹簧恢复原状的方向。 c.大小：由虎克定律给出郑玄，东汉思想家。2022/7/2912虎克定律的表达式： ； k 为弹簧的弹性系数；

5、 负号表示弹力的方向与弹簧的 位移方向相反；适用范围：弹簧处于弹性限度之内。虎克定律（3）摩擦力两个相互接触的物体沿接触面相对运动时，或者有相对运动趋势时，在接触面之间产生一对阻止相对运动的力。分类：静摩擦力 fs=sN 滑动摩擦力 fk=kN 一般情况 sk 并且它们一般都小于12022/7/2913 静摩擦力：定义：相互接触的物体在外力作用下，只有相对运动 的趋势而没有相对运动时的摩擦力。最大静摩擦力: ;( 为静摩擦系数,N正压力)方向：与物体相对运动趋势的方向相反。 的影响因素：a.接触面的材料； b.接触面的表面状况。静摩擦力的范围：BA静摩擦力示意图2022/7/2914滑动摩擦力

6、：定义：当外力超过静摩擦力时，物体间产生了相对运动，此时的物体所受到的摩擦力。滑动摩擦力: ;( 为滑动摩擦系数,N正压力)方向：与物体间相对运动的方向相反。 的影响因素：接触面的材料； 接触面的表面状况； 物体的相对速度。(随V增大而减小) 与 的比较：a. ； b.一般计算时 ；2022/7/2915BA滑动摩擦力示意图流体阻力一个物体在流体（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。流体阻力的方向和物体相对于流体的速度方向相反，其大小和相对速度的大小有关。相对速度较小时 fd=Kv2022/7/2916（4）万有引力存在于任何两个物体之间的吸引力，规律是牛顿发现的。式中被称

7、为引力质量式中G叫做万有引力常量 G=6.6710-11N.m2/kg2 重力：重力是地球表明附近物体所受的地球的引力，即物体与地球之间的万有引力。2022/7/2917粒子之间的万有引力 ：10-34 N (相邻粒子)人与人之间的万有引力：10-7 N (相隔1m)2、基本力 近代物理证明，自然界中各种力就其本质而言，都来自四种基本力。 （1）万有引力 （2）电磁力存在于静止电荷和运动电荷之间的力称为电磁力。特点：电磁力有引力，也有斥力，比万有引力强大得多。挤压力、拉力、弹簧弹力等都是相邻原子或分子之间的作用力的宏观表现，而原子或分子都是由电荷组成的，因此它们基本上都是电磁力。k=9 109

8、Nm2/C22022/7/2918（3）强力（4）弱力在亚微观领域发现的，它很小、而且是短程力。在亚微观领域，发现在核子、介子、超子之间存在强力。强力比电磁力更强，是短程力，作用范围小。 是核力的一种，它仅在某些类型的核过程中起重要作用，例如，放射性物质的衰变中，核将自行分裂成几部分，弱力使质子产生放射性衰变（衰变）。两个相邻质子间的弱力大约为102 N。把原子核内相互排斥的各质子以及中子约束在一起形成原子核的力称为强力。因为核内质子核中子被限制在原子核（线度为1015 m）这样很小的区域内，质子间排斥力非常强大，约束它们的核力也就非常强大，故以强力相称。两个相邻质子间的弱力大约为104 N。2022/7/2919基本力的比较种类相互作用举例力程相对强度万有引力恒星结合在一起形成银河系无限远1038电磁力电子与原子核结合形成原子核无限远102强力各质子和中子结合形成原子核1015 m1弱力放射性原子核的衰变1017 m1062022/7/2920物理学家的目标： 四种力可否从一种更基本、更简单的力导出? 各种力是否能统一在一种一般的理论中?已做和待做的工作： 20世纪20年代，爱因斯坦最早着手这一工作。 最初是想统一电磁力和引力， 但未成功。 弱、电磁力统一：1967年格拉肖、