牛顿经典力学.ppt

1、物理学以及物理学的发展,物理学发展的三个时期,牛顿经典力学,牛顿力学体系,牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。牛顿的三大运动定律构成了物理学和工程学的基础。正如欧几里德的基本定理为现代几何学奠定了基础一样，牛顿三大运动定律为物理科学的建立提供了基本定理。 而牛顿力学体系由牛顿三大定律与万有定律组成。,牛顿,牛顿三大定律,牛顿第一定律： 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。,牛顿第二定律： 物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 表达式：F合=ma,牛顿第三定律： 两个物体之间的作用力和反作用力，

2、在同一直线上，大小相等，方向相反。 表达式：F=-F,牛顿第一定律：,物体都有维持静止和作匀速直线运动的趋势，因此物体的运动状态是由它的运动速度决定的，没有外力，它的运动状态是不会改变的。物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性(inertia)惯性的大小由质量量度。所以牛顿第一定律也称为惯性定律(law of inertia)。牛顿第一定律也阐明了力的概念。明确了力是物体间的相互作用，指出了是力改变了物体的运动状态。因为加速度是描写物体运动状态的变化，所以力是和加速度相联系的，而不是和速度相联系的。在日常生活中不注意这点，往往容易产生错觉。,注意 （1）牛顿第一定律并不是在所有的参照系里都成

3、立，实际上它只在惯性参照系里才成立。因此常常把牛顿第一定律是否成立，作为一个参照系是否惯性参照系的判据了。 （2）牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的。我们周围的物体，都要受到这个力或那个力的作用，因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是，从定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一。,牛顿第二定律,（1）牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。力和加速度同时产生、同时变化、同时消逝。 （2）F=ma是一个矢量方程，应用时应规定正方向，凡与正方向相同的力或加速度均取正值，反之取负值，一般常取加速度的方向为正方向。 （3）根据力的独立作用

4、原理，用牛顿第二定律处理物体在一个平面内运动的问题时，可将物体所受各力正交分解，在两个互相垂直的方向上分别应用牛顿第二定律的分量形式：Fx=max，Fy=may列方程。,五个重要性质：同体性、矢量性、瞬时性、相对性、独立性,牛顿第三定律,要改变一个物体的运动状态，必须有其它物体和它相互作用。物体之间的相互作用是通过力体现的。并且指出力的作用是相互的，有作用力必有反作用力。它们是作用在同一条直线上，大小相等，方向相反。 注意 力的作用是相互的。同时出现，同时消失。 相互作用力一定是相同性质的力 作用力和反作用力作用在两个物体上，产生的作用不能相互抵消。 作用力也可以叫做反作用力，只是选择的参照物

5、不同 作用力和反作用力因为作用点不在同一个物体上，所以不能求合力,万有引力定律,任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。该引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比，与两物体的化学本质或物理状态以及中介物质无关。 万有引力定律是解释物体之间的相互作用的引力的定律。是物体（质点）间由于它们的引力质量而引起的相互吸引力所遵循的规律。,万有引力定律,定律内容： 自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小与两物体的质量的乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比。,公式表示： F=G*M1M2/（R*R） （G=6.6710-11Nm2/kg2） F: 两个物体之间的引力； (牛顿N)

6、 G: 万有引力常数=6.6710-11次方Nm2-2次方 m1: 物体1的质量 ；（千克kg ） m2: 物体2的质量 ；（千克kg ） r: 两个物体之间的距离 ；（米m ）,万有引力常数,万有引力常数又称重力常数，即万有引力定律中表示引力与两物体质量、距离关系公式中的系数。万有引力常量是自然界中少数几个最重要的物理常量之一。,万有引力常数=6.6710-11次方Nm2-2次方,它是在牛顿发现万有引力定律一百多年以后，由英国物理学家卡文迪许于1798年巧妙的在实验室里用扭秤测定的万有引力常数，从而算出地球的质量和密度。,测出万有引力常数的实验示意图,卡文迪许,亨利卡文迪许 (Henry C

7、avendish,1731.10.10.1810.3.10.)英国化学家、物理学家。公元1731年10月10日生于法国尼斯。17421748年他在伦敦附近的海克纳学校读书。17491753年期间在剑桥彼得豪斯学院求学。在伦敦定居后，卡文迪许在他父亲的实验室中当助手，做了大量的电学、化学研究工作。他的实验研究持续达50年之久。1760年卡文迪许被选为伦敦皇家学会成员，1803年又被选为法国研究院的18名外籍会员之一。,牛顿力学体系的局限性,它是20世纪以前的力学，有两个基本假定：其一是假定时间和空间是绝对的，长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关，物质间相互作用的传递是瞬时到达的；其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加以测定。 20世纪以来，由于物理学的发展，牛顿力学的局限性暴露出来。如第一个假定，实际上只适用于与光速相比低速运动的情况。在高速运动情况下，时间和长度不能再认为与观测者的运动无关。第二个假定只适用于宏观物体。在微观系统中，所有物理量在原则上不可能同时