wy_b牛顿运动定律

1、凡是运动的物体，一定有推动者在推着它运动。亚里士多德,力，形之所以奋也。墨子,3,大自然及其法则在黑夜中隐藏；上帝说：“派牛顿去吧!”于是，一切豁然开朗。蒲柏,我已经把哲学的原理确定下来了，但这些原理不是哲学的，而是数学的。牛顿,“我把这部著作叫做自然哲学的数学原理，因为哲学的全部任务看来就在于从各种运动现象来研究各种自然之力，而后用这些力去论证其他的现象。”,牛顿不仅是曾经有过的最伟大的天才，而且是最幸运的人，因为只有一个宇宙，因而在世界的历史中只有一个人能够成其法则的诠释者。拉普拉斯,人们不要以为牛顿的伟大工作真的能够被这一理论或者任何别的理论所代替。作为自然哲学（指物理学）领域里我们整个

2、近代概念结构的基础，他的伟大而明晰的观念，对于一切时代都将保持着它的独特的意义。-爱因斯坦,IssacNewton(16421727),In1687,TheMathematicalPrinciplesofNaturalPhilosophy,2.1牛顿运动定律,1.牛顿第一定律,“Everybodycontinuesinitsstateofrest,orinuniformmotioninastraightlineunlessitiscompelledtochangethatstatebyforcesimpresseduponit.”,牛成立的参考系，称为惯性参考系(inertialreferen

3、ceframe).,Note:,甲看A:满足牛顿定律。,乙看B:不满足牛顿定律。,甲,常用的惯性参考系：,(1)地面参考系(or实验室坐标系),(2)地心参考系,(3)太阳参考系,(4)相对于任一惯性系作匀速直线运动的参考系,2.牛顿第二定律,“Thechangeofmotionisproportionaltothemotiveforceimpressed,andismadeinthedirectionoftherightlineinwhichthatforceisimpressed.”,当vc(光速)时，m=const.,牛定义了物体的“惯性质量”物体惯性的度量.,牛只在惯性系中成立.,牛的

4、特点：瞬时性和矢量性.,Notes:,第二定律是矢量式，在具体应用时常常写成分量式。,牛顿方程的自然坐标分量式,3.牛顿第三定律,“Toeveryactionthereisalwaysopposedanequalreaction,or,themutualactionsoftwobodiesuponeachotheralwaysdirectedtocontraryparts.”,作用力与反作用力是作用在不同物体上的，彼此不能抵消.,Note:,牛顿的自然哲学思想,简单性原理：除那些真实而已足够说明其现象者外，不必再去寻求自然界事物的其他原因。因果性原理：对于自然界中同一类结果，必须尽可能归之于同

5、一种原因。,统一性原理：物体的属性，凡是既不能增强也不能减弱者，又为我们实验所能及的范围的一切物体所具有者，就应视为所有物理的普遍属性。真理性原理：在实验哲学中，我们必须把那些从各种现象中运用一般归纳而导出的命题看作是完全正确的或很接近于真实的，虽然可以想象出任何相反的假说，但是在没有出现其他现象足以使之更为正确或者出现例外之前，仍然应当给予如此的对待。,牛顿的世界一座运行准确的钟,一旦上好发条使钟走起来，一切就都按照它的工匠最初设计运行。,宇宙像是一架运行极好的钟,二、SI单位和量纲（InternationalsystemofunitsandDimension）,（一)国际单位制1.基本量与

6、基本单位基本量基本单位2.导出量与导出单位导出量导出单位,3.国际单位制,1960年第11届国际计量大会通过并建议世界各国采用的单位制。简称SI。,SI中的基本单位：,长度：米（m）；质量：千克（kg）;时间：秒（s）；电流强度：安培（）；热力学温度：开尔文（K）物质的量：摩尔（mol）;光强度：坎德拉（cd）,（二）量纲表示导出单位是由哪些基本单位组成的式子。,量纲通常是用方括号表示，如：,量纲的用途：,MLT-1=MLT-1,一个等式相等应满足：,量纲相同、数值相等、量性相同,A）验证等式,B)换算单位：,V=LT-1V=米/秒=100厘米/秒,C)分析问题:,例：声音在气体中传播仅取决于

7、气体的压强P与密度和一些数字常数，计算在具有参数P1、1和P2、2的两种气体中的声速之比。,解：,声速V是P、的函数V=f（P、）,P=ML-1T-2、,=ML-3,压强,2.2自然界中常见力(ForcesinNaturalenvironment),1.重力:,2.弹性力:,相互接触的物体彼此发生形变而产生的相互作用力.,注意：接触是产生弹性力的必要条件，而不是充分条件。,例：如图，试分析静止圆球的受力。,两个物体相互接触有相对运动或相对运动趋势而产生的一对与相对运动方向相反（动摩擦力）或与相对运动趋势方向相反的力（静摩擦力）。,3.摩擦力：(Frictionalforce),静摩擦力:,以自

8、行车前后轮为例，说明摩擦力的方向：,滑动摩擦力:,4.流体曳力(Fluidfriction):,v较小时:,(3)终极速率(terminalspeed)：,v较大时:,空气中：,物体在流体中下落的最大速率,C:曳引系数；：空气密度；A：物体有效横截面积,5.表面张力(SurfaeeTension):,液面各部分之间存在的相互拉紧的力,在长为l的边界线上的表面张力,（N/m）表面张力系数：由液体种类和温度决定。,存在于任何两个物体之间的吸引力，长程力。,2.电磁力:(electromagneticforce),1.万有引力：(gravitationalforce),带电粒子或带电宏观物体之间的作

9、用力，以光子(photon)为传递媒介（长程力)。万有引力。,2.3基本的自然力(FundementalForces),3.强力(strongforce),存在于核子、介子和超子之间的相互作用力。以胶子(gluon)作为传递媒介。强力是比电磁力更强的基本力，两个相邻质子间的强力可达104N，比电磁力大100倍(短程力)。,4.弱力:(weakforce),核子、介子等粒子之间存在的作用，以W+、W-、Z0粒子为传递媒介。（短程力）。,万有引力,电磁力,强力,弱力,1,106,1038,102,种类相对强度作用距离,1015m,1017m,不限,不限,四种基本自然力比较,真空对称性自发破缺,2.4应用牛顿定律解题(theaplicationofNewtonsLaws),3看运动（选取坐标系，或确定坐标原点及正方向）4列牛顿定律方程（或分量式）5求解：先文字运算，求出表达式后，代入数值，得出答案，并作必要的讨论。,1确定研