物理力学第二章

物理力学第二章1第1页，课件共39页，创作于2023年2月牛顿的生平与主要科学活动2第2页，课件共39页，创作于2023年2月少年时代的牛顿，天资平常，但很喜欢制作各种机械模型，他有一种把自然现象、语言等进行分类、整理、归纳的强烈嗜好，对自然现象极感兴趣。青年牛顿1666年6月22日至1667年3月25日，两度回到乡间的老家1665年获学士学位1661年考入剑桥大学三一学院牛顿简介3第3页，课件共39页，创作于2023年2月

1667年牛顿返回剑桥大学当研究生，次年获得硕士学位

1669年发明了二项式定理

1669年由于巴洛的推荐，接受了“卢卡斯数学讲座”的职务全面丰收的时期1672年进行了光谱色分析试验1672年，由于制造反射望远镜的成就被接纳为伦敦皇家学会会员1680年前后提出万有引力理论1687年出版了《自然哲学的数学原理》牛顿简介4第4页，课件共39页，创作于2023年2月三个定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律动量定理角动量定理动能定理三个守恒定律动量守恒定律角动量守恒定律机械能守恒定律三个定理5第5页，课件共39页，创作于2023年2月

第二章牛顿运动定律6第6页，课件共39页，创作于2023年2月三个定律1.牛顿第一定律

任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动的状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

任何物体都具有惯性,牛顿第一定律又叫惯性定律，它是理想化抽象思维的产物，不能用实验严格验证；此定律仅适用于惯性系。当物体受到其他物体作用时才会改变其运动状态,即其他物体的作用是物体改变运动状态的原因。惯性系：在一个参考系观察，一个不受力作用或处于平衡状态的物体，将保持静止或匀速直线运动的状态，这个参考系叫惯性系。

几点说明：7第7页，课件共39页，创作于2023年2月2.牛顿第二定律

运动的变化与所加的动力成正比;并且发生在这力所沿的直线的方向上。3.牛顿第三定律

对于每一个作用，总有一个相等的反作用与它对抗；或者说两个物体之间的相互作用永远相等，且指向对方。重点讨论牛顿第二定律注意作用力、反作用力，分别作用于二物体，各产生其效果；(2)作用力和反作用力是性质相同的力。两点说明：8第8页，课件共39页，创作于2023年2月它是实验定律（客观事实的总结）牛顿定律的地位和适用范围它适用于惯性系低速平动的物体(v

<<c)宏观物体（L>>10-10m）它是经典物理的基础9第9页，课件共39页，创作于2023年2月一、牛顿第二定律

质量：描述物体惯性的物理量;：相对于惯性参照系；：合外力2.

瞬时性:力和加速度都是瞬时的，同时存在，同时消失。3.

矢量性矢量方程分解成标量方程求解1.数学表达式:牛顿第二定律只适用于质点及惯性系。10第10页，课件共39页，创作于2023年2月★

矢量方程标量方程分解力11第11页，课件共39页，创作于2023年2月5.力学中常见的几种力重力万有引力弹性力摩擦力流体阻力6.运用牛顿运动定律解决问题的步骤两类力学问题：已知力求运动已知运动求力4.力的叠加原理12第12页，课件共39页，创作于2023年2月

隔离体、分析力、取坐标、分解力、列方程、求解未知力或微分方程积分

(1)确定研究对象(2)使用隔离法分析受力情况，作出受力图(3)分析运动情况，判断加速度(4)建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程(5)求解，进行讨论解题步骤：13第13页，课件共39页，创作于2023年2月例1.飞机降落时的着地速度大小v=90km/h，方向与地面平行，飞机与地面间的摩擦系数μ=0.10，迎面空气阻力为Cxv2，升力为Cyv2（v是飞机在跑道上的滑行速度，Cx和Cy均为常数）。已知飞机的升阻比k=Cy/Cx=5，求飞机从着地到停止这段时间所滑行的距离。（设飞机刚着地时对地面无压力）1.常力作用下的连结体问题2.变力作用下的单体问题14第14页，课件共39页，创作于2023年2月水平方向：解：分析力迎面空气阻力、摩擦力竖直方向：升力、重力、地面支持力取坐标水平前进方向：方向竖直向上：方向15第15页，课件共39页，创作于2023年2月上两式中的、

它是飞机滑行过程中任意时刻方向的速度，列方程★

注意：16第16页，课件共39页，创作于2023年2月条件：结果：时，17第17页，课件共39页，创作于2023年2月

例2

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，如图所示．在绳的另一端加力．绳被拉紧时会略有伸长(形变)，一般伸长可略去不计.设绳的长度不变，质量分布是均匀的．求：(1)绳作用在物体上的力；(2)绳上任意点的张力．18第18页，课件共39页，创作于2023年2月解设想在点将绳分为两段其间张力和大小相等，方向相反（1）19第19页，课件共39页，创作于2023年2月20第20页，课件共39页，创作于2023年2月（2）21第21页，课件共39页，创作于2023年2月22第22页，课件共39页，创作于2023年2月例3

（0036）一条质量分布均匀的绳子，质量为M、长度为L，一端拴在转轴上，并以恒定角速度在水平面上旋转。设转动过程中绳子始终伸直不打弯，且忽略重力，求距转轴为r处的张力T(r)23第23页，课件共39页，创作于2023年2月解：在距转轴为r处取质量元dm24第24页，课件共39页，创作于2023年2月结果：25第25页，课件共39页，创作于2023年2月（课后练习）一条质量为M长为L的均匀链条，放在一光滑的水平桌面上，链子的一端有极小的一段长度被推出桌子的边缘在重力作用下开始下落，试求链条刚刚离开桌面时的速度.动画26第26页，课件共39页，创作于2023年2月二、惯性系与非惯性系①惯性系加速度牛顿运动定律适用的参照系；牛顿第一定律定义的参照系。性质：所有相对于惯性系做匀速运动的参照系也一定都是惯性系；相对于惯性系做变速运动的参照系一定不是惯性系。相对太阳参照系地心参照系地面参照系27第27页，课件共39页，创作于2023年2月伽利略相对性原理（力学相对性原理）：在相互作匀速直线运动的一切惯性系中，一切力学现象是等同的；或力学定律在所在惯性系中都是相同的。②非惯性系牛顿运动定律不适用的参照系。相对28第28页，课件共39页，创作于2023年2月球对车问题出在：在非惯性系中用了牛顿第二定律！奇怪?*若在加速平动参照系：动画29第29页，课件共39页，创作于2023年2月没问题！动画对30第30页，课件共39页，创作于2023年2月真实力车厢中的观察者以车厢为参照系（非惯性系）他认为，小球受三个力的作用：合外力：质点在非惯性系受到的合力虚拟力哦！

为非惯性系对惯性系的加速度

是质点对非惯性系的加速度31第31页，课件共39页，创作于2023年2月非惯性系的牛顿第二定律：真实惯性力32第32页，课件共39页，创作于2023年2月**若在匀速转动的参照系：如图：一木块静止在一个水平匀速转动的转盘上，转盘相对地面以角速度，求在转动参照系中的惯性力。地面参照系的观察者：木块作匀速圆周运动在转盘上：木块静止不动，即即：——惯性离心力惯性离心力=

–向心力作用与反作用？NO！mr33第33页，课件共39页，创作于2023年2月例4(0655)一根细绳跨过一光滑的定滑轮，一端挂一质量为M的物体，另一端被人用双手拉着，人的质量。若人相对于绳以加速度向上爬，则人相对于地面的加速度是多少？（以竖直向上为正）♕解：人物以绳为参照系，设绳对地的加速度为绳对地绳对地绳对地绳对地34第34页，课件共39页，创作于2023年2月▲

注意：对于滑轮这种左右两边的情形，

左右两边的正方向应相反方向：右向上，左向下方向：向上绳对地人对地人对绳绳对地人对地35第35页，课件共39页，创作于2023年2月研究对象：整条链条建立坐标：如图受力分析：运动方程：解：（1）链条在运动过程中，各部分的速度、加速度都相同。（课后练习）一条质量为M长为L的均匀链条，放在一光滑的水平桌面上，链子的一端有极小的一段长度被推出桌子的边缘在重力作用下开始下落，试求链条刚刚离开桌面时的速度.动画36第36页，课件共39页，创作于2023年2月37第37页，课件共39页，创作于2023年2月（补充作业）某人骑自行车以速率v向西行驶，今有风以相同速率从北偏东30度方向吹来，试问人感到风从哪个方向吹来？作业：P521.27