力学教学课件ch2

牛顿运动定律功几种常见力的功动能定理势能能量守恒定律动量冲量动量定理动量守恒定律质点动力学任何质点都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体作用的力迫使它改变这种状态为止。一、牛顿三定律（1687年）

§2.1牛顿运动三定律

CHSLING

恒矢量惯性、力和惯性参考系的概念;定性说明力是改变物体运动状态的原因.惯性系：牛顿运动定律适用的参考系。

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.

§2.1牛顿运动三定律

CHSLING

当时，为常量为合力；该定律使用于惯性系中质点的平动运动；分量式：直角坐标系自然坐标系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.

（物体间相互作用规律）地球

§2.1牛顿运动三定律

CHSLING

1.作用力与反作用力无主次先后之分，同时产生同时消失；2.作用力与反作用力是性质相同的力，作用于两个物体互不抵消；3.第三定律与参考系选取无关。

§2.1牛顿运动三定律

CHSLING

第一定律

—“力”的概念：注意三个重要概念：惯性、力、惯性参照系；第二定律

—力的度量(定量描述)：注意力的瞬时性、矢量性和对应性第三定律

—力的特性：注意力的成对性、一致性和同时性。讨论一万有引力万有引力存在于一切物体间的相互吸引力。万有引力定律:其中m1和m2为两个质点的质量，r为两个质点的距离，G0叫做万有引力常量。2.2力学中常见的几种力chsling1.万有引力定律适用于两质点之间的相互作用。重力：在地球表面的物体，受到地球的吸引而使物体受到的力。重力的方向都是竖直向下。因自转，重力不是地球的引力，而是引力沿竖直方向的一个分力，另一个分力提供向心力。北极南极ooP忽略地球自转：2.2力学中常见的几种力chsling注意重力大小：常见力和基本力2.弹性力：两个相互接触并产生形变的物体企图恢复原状而彼此互施的作用力。方向:始终与使物体发生形变的外力方向相反。条件：直接接触，弹性形变。三种表现形式：(1)两个物体通过一定面积相互挤压；方向:垂直于接触面指向对方。大小:取决于挤压程度。2.2力学中常见的几种力chsling(2)绳对物体的拉力；(3)弹簧的弹力；x大小：取决于绳的收紧程度。方向：沿着绳指向绳收紧的方向。弹性限度内，弹性力满足胡克定律：方向：指向要恢复弹簧原长的方向。2.2力学中常见的几种力chsling

3.摩擦力：两个相互接触的物体在沿接触面相对运动（或有相对运动趋势）时，在它们的接触面间所产生的一对阻碍相对运动或相对运动趋势的力。方向：与物体相对运动（或趋势）的方向相反条件：表面接触挤压；相对运动（或趋势）最大静摩擦力滑动静摩擦力其中s为静摩擦系数，k为滑动摩擦系数。它们与接触面的材料、表面粗糙程度、温度、湿度有关。摩擦力2.2力学中常见的几种力chsling大小：一惯性参考系地面参考系：（小球保持匀速运动）车厢参考系：定义：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

.（在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系

.）（小球加速度为）车厢由匀速变为加速运动惯性参考系chsling二力学相对性原理

2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关

.

1）凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系

.伽利略相对性原理

结论为常量惯性参考系chsling1）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）2）取坐标系；3）列方程（一般用分量式）；4）利用其它的约束条件列补充方程；5）先用文字符号求解，后带入数据计算结果.解题的基本思路2.3牛顿运动定律的应用chsling2.3牛顿运动定律的应用chsling向心力下滑力冲力注意受力分析2.3牛顿运动定律的应用chsling牛顿运动定律的应用

一已知质量和加速度或速度、位移，求受力；

二已知质量和受力，求加速度等运动情况;

三已知受力和加速度，求质量.变力包括：1.力是时间的函数：2.力是位置的函数：3.力是速度的函数：2.3牛顿运动定律的应用chsling（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1阿特伍德机2.3牛顿运动定律的应用chsling解：选取如图所示的自然坐标系对小球的受力分析如图：

例2

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.

2.3牛顿运动定律的应用chsling2.3牛顿运动定律的应用chsling解取坐标如图令例3一质量

，半径的球体在水中静止释放沉入水底.已知阻力,为粘滞系数，求.

为浮力2.3牛顿运动定律的应用chsling（极限速度）当时一般认为2.3牛顿运动定律的应用chsling若球体在水面上是具有竖直向下的速率，且在水中的重力与浮力相等，即.则球体在水中仅受阻力的作用2.3牛顿运动定律的应用chsling

练习如图所示（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2.3牛顿运动定律的应用chsling越大，也越大利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.

练习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.解取如图所示的平面坐标系2.3