3质点力学03.ppt

1、1.7.1 牛顿第一定律（惯性定律） 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。,1.7 牛顿运动定律,质量 是惯性大小的量度（惯性质量）。,惯性 物体保持静止或匀速直线运动状态的性质，称为惯性。,力 是物体间的相互作用，即为了改变一物体的静止或匀速直线运动状态，其它物体对它的作用。,1.7.2 牛顿第二定律 在受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与外力成正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与外力的矢量和的方向相同。,在SI制中，质量的单位为kg，加速度的单位为m/s2，力的单位为N。,1.瞬时性 力和加速度同时存在、同时改变、同时消失。,2.矢量性

2、 直角坐标系 自然坐标系,3.叠加性,4.平衡状态,两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。,（1）二作用力为同时出现、同时消失；,（2）二力为同性质的力；,（3）二力不是平衡力。,1.7.3 牛顿第三定律,1.7.4 几种常见力,1.重力 由于地球吸引使物体所受的力。大小为质量与重力加速度的乘积，方向竖直向下。 F=mg g=9.8m/s2,当两个物体有相对运动或相对运动的趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动的力。分为滑动摩擦力和静摩擦力。 大小分别为： fk=kN 及 fsmax=sN。 其中N为二物体间垂直接触面的正压力。,2.摩擦力,3.弹力 发生形变的物体，由

3、于力图恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、拉力、支持力、弹簧的弹力。,（1）弹簧的弹力。 在弹性限度内，满足胡克定律 f = -kx，弹力的方向总是与形变的方向相反的。,（2）绳内的张力。 当绳的质量可以忽略时，绳内的张力处处相等，且等于绳两端的拉力。,（3）正压力。 当二物体接触时，若二者由于相互挤压而发生形变，所产生的垂直于两接触面的作用力。,1.7.5 基本的自然力,1.万有引力 大小：,G=6.6710-11Nm2/kg2 方向：,例：地球对物体的引力Pmg=GMm/R2 所以g=GM/R2,2.电磁力 （库仑力）f =kq1q2 /r2 k=9 109 Nm2/C2

4、,注意：电磁力远远大于万有引力！,3.强力 粒子之间的一种相互作用，作用范围在0.410-15m至10-15m。,4.弱力 粒子之间的另一种作用力，力程短、力弱（10-2N）。, 以距源 处强相互作用的力强度为 1。,温伯格 萨拉姆 格拉肖,三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖。,鲁比亚，范德米尔实验证明电弱相互作用，1984年获诺贝尔奖。,电弱相互作用 强相互作用 万有引力作用,1.8 牛顿运动定律的应用,解题步骤：,（1）选好参照系，建立坐标系；,（2）选好参考对象，将其隔离；,（3）作该对象的受力分析，并在坐标系中进行力的分解；,（4）列分量方程，并求解；,（5）综合结论。,1.9 力学相

5、对性原理,不可能在惯性系内部进行任何的力学实验来确定该系统作匀速直线运动的速度。,牛顿定律成立的参照系，称为惯性系。,力学规律对于所有的惯性系都是等价的。,单位制、量纲惯性系与非惯性系,当车的a =0时，人和小球的状态符合牛顿定律；,而当车的a0 时，人和小球的状态不符合牛顿定律。,（1）相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。 （2）相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。 （3）地球是个较好的惯性系。,问题：,1m 是光在真空中在（1/299792458 s ）内所经过的距离。,力学的 基本单位,1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制。,1s 是

6、铯的一种同位素133 CS 原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍。,“千克标准原器” 是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中。,速率,导出量,力,功,实际时间过程的时间,定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子。,作用,（1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系。,（3）从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位。,（2）量纲可检验文字结果的正误。,量 纲,某一物理量 的量纲,例1 水平面上有一质量为51 kg的小车D，其上有一定滑轮C，通过绳在滑轮两侧分别连有质量为m1=5 kg和m2=4 kg的物体A和B。其中物体A在小车的水平面上，物体B被绳悬

7、挂，系统处于静止瞬间，如图所示。各接触面和滑轮轴均光滑。求以多大力作用在小车上，才能使物体A与小车D之间无相对滑动。(滑轮和绳的质量均不计，绳与滑轮间无滑动),解：建立坐标系并作受力分析图：,列方程：,例2 在出发点O以速度 v0 竖直向上抛出一质量为m 的小球。小球运动时，除受重力外还受一大小为 f = kmv2 的粘滞阻力，k为常数，v为小球的速率。 求:（1）小球能上升的最大高度； （2）当小球上升到最高点， 然后又回到出发点时的 速率。,（2）下落过程中：,此题是一变加速运动，主要涉及积分变量换算！,例3 在光滑的水平面上， 固定平放如图所示的半圆形挡板S， 质量为 m 的滑块以初速度 v0 沿切线方向进入挡板内，滑块与屏间的摩擦系数为 。求：滑块沿挡板运动时任一时刻的速度v及路程S。,解：建立自然坐标系，受力分析如图,相应可求出滑块运动过程中所受的摩擦力：,例4 在倾角为 的圆锥体的侧面放一质量为m 的小物体，圆锥体以角速度 绕竖直轴匀速转动。轴与物体间的距离为R。