大学物理第一章2质点力学.ppt

1、自然和自然规律隐藏在黑暗之中， 上帝说“让牛顿降生吧”， 一切就有了光明； 但是，光明并不久长，魔鬼又出现了， 上帝咆哮说：“让爱因斯坦降生吧”， 就恢复到现在这个样子。,三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上， 建立了动力学三大定律和万有引力定律。 其实，没有后者，就不能充分显示前者 的光辉。海王星的发现，把牛顿力学推 上荣耀的顶峰。,魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨， 她在更加坚实的基础上确立了自己的使 用范围。宇宙时代，给牛顿力学带来了 又一个繁花似锦的春天。,牛顿定律 几种常见的力 应用牛顿定律解题,第二节 牛 顿 定 律,第一定律 Newton first law（惯性定律） 任何物体都保持静

2、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。,第二定律,牛顿定律,注意,1. 上式是一个瞬时关系式，即等式两边的各物理量 都是同一时刻的物理量。,直角坐标系中,自然坐标系中,4. 要注意定律的矢量性。,5. 牛顿第二定律的投影形式：,第三定律 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。,注意：1、力是使物体速度改变的原因，而不是维持速度的原因。 2、质量是量度物体惯性的物理量。,3、作用力和反作用力是作用在不同物体上的 同一性质的力。,1、重力：由于地球吸引使物体所受的力。质量与重力加速度的乘积，方向竖直向下。,2、弹力：发生形变的物体，由于力图恢复原

3、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。在弹性限度内f = - kx,方向总是与形变的方向相反。,3、摩擦力：物体运动时，由于接触面粗糙而受到的阻碍运动的力。分滑动摩擦力和静摩擦力。大小分别为 fk= k N 及 fsmax=s N。,几种常见的力,一、常见力,二、基本的自然力,1、万有引力：,G=6.6710-11(Nm2/kg2),例：地球对物体的引力Pm g=G Mm /R2 所以 g = GM /R2,2、电磁力：（库仑力）F = k q1q2 / r2 k =9 109 Nm2/C2,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，

4、作用范围在0.410-15米至10-15米。,4、弱力：粒子之间的另一种作用力，力程短、力弱（102牛顿）,四种基本自然力的特征和比较,力的种类 相互作用的物体 力的强度 力 程,万有引力 一切质点 1034N 无限远 弱力 大多数粒子 102N 小于1017m 电磁力 电荷 102N 无限远 强力 核子、介子等 104N 1015m,例1：水平面上有一质量为51kg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=5kg和m2=4kg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

5、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）,应用牛顿定律解题,解：建立坐标系并作受力分析图：,列方程：,解出：,=784N,例2：质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=kv(k为常数），证明小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系为,式中t为从沉降开始计算的时间.,证明：取坐标，作受力图。,根据牛顿第二定律，有,初始条件：t=0 时 v=0,得证。,例3：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，为了使物体能在锥体该处保持静止不动，物体与锥面间的静摩擦系数至少为多少？并简单讨论所得到的结果。,解：建立坐标系并作受力分析图,讨论：由0,可得：gcos- 2 Rsin0,所以：,时，物体不可能在锥面上静止不动,当,对给定的、R和，不能小于此值否则最大静摩擦力不足以维持m在斜面上不动。,例4: 顶角为2的直圆锥体，底面固定在水平面上，如图所示。质量为m的小球系在绳的一端，绳的另一端系在圆锥的顶点，绳长为l，且不能伸长，质量不计。圆柱面是光滑的，今使小球在圆锥面上以角速度绕OH轴匀速转动，求：,(1)、锥面对小球的支持力N和细绳的张力T； (2)、当 增大到某一值 c