第二章牛頓定律

1、例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 牛頓 ( (Issac Newton 16431727) )，杰出的英國物理學(xué)家,經(jīng)典物理學(xué)的奠基人.他的不朽巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理總結(jié)了前人和自己關(guān)于力學(xué)以及微積分學(xué)方面的研究成果. 他在光學(xué)、熱學(xué)和天文學(xué)等學(xué)科都有重大發(fā)現(xiàn). 例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) NewtonNewton在在16871687年發(fā)表的年發(fā)表的自然哲自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理學(xué)的數(shù)學(xué)原理中，把力學(xué)研究的成就中，把力學(xué)研究的成就總

2、結(jié)為三個(gè)基本定律，這就是我們所說總結(jié)為三個(gè)基本定律，這就是我們所說的牛頓三定律。的牛頓三定律。例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)1.牛頓第一定律牛頓第一定律 任何物體都要保持其靜止或勻速直任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)線運(yùn)動的狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動狀態(tài)為止。動狀態(tài)為止。 cvFii 0，當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)其數(shù)學(xué)形式為：其數(shù)學(xué)形式為：慣性：物體保持其運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)，質(zhì)量慣性：物體保持其運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)，質(zhì)量是慣性大小的量度。是慣性大小的量度。例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律

3、牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 古希臘哲學(xué)家古希臘哲學(xué)家亞里士多德亞里士多德認(rèn)為：認(rèn)為：“運(yùn)動運(yùn)動必須推動必須推動”，否則物體就要停止運(yùn)動而靜止。，否則物體就要停止運(yùn)動而靜止。這一觀點(diǎn)一直統(tǒng)治著物理學(xué)界。直到十七世這一觀點(diǎn)一直統(tǒng)治著物理學(xué)界。直到十七世紀(jì)，意大利科學(xué)家紀(jì)，意大利科學(xué)家伽利略伽利略（Galileo 1564-Galileo 1564-16421642）通過實(shí)驗(yàn)觀察才指出其錯(cuò)誤。伽利略）通過實(shí)驗(yàn)觀察才指出其錯(cuò)誤。伽利略通過觀察物體在不同光滑程度的平面上滑動通過觀察物體在不同光滑程度的平面上滑動的結(jié)果。指出的結(jié)果。指出如果沒有外力作用，物

4、體將以如果沒有外力作用，物體將以恒定的速度運(yùn)動下去。恒定的速度運(yùn)動下去。力不是維持運(yùn)動的原力不是維持運(yùn)動的原因，而是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因。因，而是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因。例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 定義了物體的定義了物體的慣性慣性 任何物體都有保持其運(yùn)動狀任何物體都有保持其運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)態(tài)不變的性質(zhì), 這一性質(zhì)叫慣性這一性質(zhì)叫慣性. 定義了定義了力力 力是物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的原因力是物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的原因. 定義了定義了慣性參考系慣性參考系 物體在某參考系中物體在某參考系中, 不受其不受其他物體作用而保

5、持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)他物體作用而保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài), 這個(gè)參這個(gè)參考系稱為慣性系考系稱為慣性系. 相對慣性系靜止或勻速直線運(yùn)動的相對慣性系靜止或勻速直線運(yùn)動的參考系也是慣性系參考系也是慣性系. 牛頓第一定律的意義牛頓第一定律的意義例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)2.牛頓第二定律牛頓第二定律 物體受到外力作用時(shí)，所獲得物體受到外力作用時(shí)，所獲得的加速度與所受合外力成正比，與的加速度與所受合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。與合外力的方向相同。k

6、為比例系數(shù)，在國際單位制中為比例系數(shù)，在國際單位制中k=1。dtvmdkFii)(其數(shù)學(xué)形式為其數(shù)學(xué)形式為例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 為為常量常量cvamFm321321aaamFFFmFa 力的疊加原理力的疊加原理牛頓第二定律只適用于牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動的運(yùn)動. 質(zhì)點(diǎn)所受合外力與獲得的加速度為質(zhì)點(diǎn)所受合外力與獲得的加速度為瞬時(shí)對應(yīng)瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系。關(guān)系。而不是一段時(shí)間內(nèi)的平均值。而不是一段時(shí)間內(nèi)的平均值。適用范圍適用范圍：例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第

7、二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)amtpFdd一般的表示一般的表示tmmaFxxxddvtmmaFyyyddv直角坐標(biāo)表示直角坐標(biāo)表示牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式22nnmrrmmaFv自然坐標(biāo)表示自然坐標(biāo)表示mrtmmaFddttv例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 物體有無運(yùn)動，表現(xiàn)在它有無速度。物體有無運(yùn)動，表現(xiàn)在它有無速度。而物體運(yùn)動狀態(tài)有無改變，則決定于它有而物體運(yùn)動狀態(tài)有無改變，則決定于它有有無加速度。而有無加速度，則要看物體有無加速度。而有無加速度，則要看物體

8、有無受到作用力。有無受到作用力。例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)3.牛頓第三定律（作用與反作用定律）牛頓第三定律（作用與反作用定律） 兩物體間的作用力兩物體間的作用力F 和反作用力和反作用力F 總是大小相等，方向相反，且作用在同總是大小相等，方向相反，且作用在同一條作用線上。一條作用線上。第三定律表明了物體間相互作用的性質(zhì)。第三定律表明了物體間相互作用的性質(zhì)。FF其數(shù)學(xué)形式為其數(shù)學(xué)形式為例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)物體間相互作用

9、規(guī)律物體間相互作用規(guī)律mmTFTFPP地球地球例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)作用力作用力F 和反作用力和反作用力F的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：（1）同性質(zhì)。）同性質(zhì)。（2）同時(shí)存在，同時(shí)消失。）同時(shí)存在，同時(shí)消失。（3）分別作用在兩個(gè)相互作用著的物體上）分別作用在兩個(gè)相互作用著的物體上。例題選講例題選講 2-1牛頓運(yùn)動三定律牛頓運(yùn)動三定律第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)理想光滑桌面上的約束力理想光滑桌面上的約束力.NFNF（3）砝碼所受重力的反作用力是什么砝碼所受重力的反作用力是什么?（1）

10、的反作用力是什么的反作用力是什么?NF（2）能否說能否說 就是砝碼的重就是砝碼的重力傳下來的力傳下來的, 它們是一回事嗎它們是一回事嗎?NF 作用力和反作用力應(yīng)是同一種力作用力和反作用力應(yīng)是同一種力.注意注意 牛頓三定律只在慣性參考系中成立牛頓三定律只在慣性參考系中成立. 牛頓三定律的研究對象是單個(gè)物體牛頓三定律的研究對象是單個(gè)物體( (質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)) ) . 若研究若研究對象較復(fù)雜對象較復(fù)雜, 必須將它各部分隔離開來必須將它各部分隔離開來, 分別進(jìn)行研究分別進(jìn)行研究 .PNF討論討論例題選講例題選講 2-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理

11、力學(xué)力學(xué)1.力學(xué)基本量與基本單位力學(xué)基本量與基本單位長度長度 米（米（m）質(zhì)量質(zhì)量 千克（千克（kg）時(shí)間時(shí)間 秒（秒（s）2.導(dǎo)出量及其單位導(dǎo)出量及其單位速度速度 米米/秒（秒（ms-1）力力 牛頓（牛頓（N）例題選講例題選講 2-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 1 m 是光在真空中在是光在真空中在1/299 792 458 s內(nèi)所經(jīng)過的內(nèi)所經(jīng)過的距離距離. .力學(xué)的力學(xué)的基本單位基本單位 1984年年2月月27日，我國國務(wù)院頒布實(shí)行以國際日，我國國務(wù)院頒布實(shí)行以國際單位制（單位制（SI）為基礎(chǔ)的法定單位制）為基礎(chǔ)的法定單

12、位制. . 1 s 是銫的一種同位素是銫的一種同位素133 Cs原子發(fā)出的一個(gè)特原子發(fā)出的一個(gè)特征頻率光波周期的征頻率光波周期的9 192 631 770倍倍. . “ “千克標(biāo)準(zhǔn)原器千克標(biāo)準(zhǔn)原器” ” 是用鉑銥合金制造的一個(gè)金是用鉑銥合金制造的一個(gè)金屬圓柱體，保存在巴黎度量衡局中屬圓柱體，保存在巴黎度量衡局中. .物理量物理量單位名稱單位名稱符號符號長度長度米米質(zhì)量質(zhì)量千克千克時(shí)間時(shí)間秒秒mkgs例題選講例題選講 2-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)速率速率ts d/dvsm/11sm1-1導(dǎo)出量導(dǎo)出量amF-2smkg1N

13、1力力rFWddmN1J1功功實(shí)際時(shí)間過程的時(shí)間實(shí)際時(shí)間過程的時(shí)間宇宙年齡宇宙年齡 s102 . 417約約 （130億年）億年）地球公轉(zhuǎn)周期地球公轉(zhuǎn)周期s102 . 37 人脈搏周期人脈搏周期 約約s.90最短粒子壽命最短粒子壽命s1025例題選講例題選講 2-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)長度實(shí)例長度實(shí)例 / m質(zhì)量實(shí)例質(zhì)量實(shí)例 / kg可觀察宇宙半徑可觀察宇宙半徑宇宙宇宙地球半徑地球半徑太陽太陽地球地球原子半徑原子半徑最小病毒最小病毒質(zhì)子半徑質(zhì)子半徑電子（靜止）電子（靜止）光子（靜止）光子（靜止）26106104 .

14、61104101015102010531030100 . 224100 . 66101410931101 . 90約約約約夸克半徑夸克半徑約約約約說話聲波波長說話聲波波長地球到太陽距離地球到太陽距離11105 . 1約約雨點(diǎn)雨點(diǎn)約約例題選講例題選講 2-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 定義：表示一個(gè)物理量如何由基本量的組合所形定義：表示一個(gè)物理量如何由基本量的組合所形成的式子成的式子 . 量綱作用量綱作用( (1) ) 可定出同一物理量不同單位間的換算關(guān)系可定出同一物理量不同單位間的換算關(guān)系 . .( (3) ) 從量綱分析

15、中定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位從量綱分析中定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位 . .( (2) ) 量綱可檢驗(yàn)文字結(jié)果的正誤量綱可檢驗(yàn)文字結(jié)果的正誤 . .221rmmGF 212mmFrG 213TMLdimG量量 綱綱某一物理量某一物理量 的量綱的量綱sqpQTMLdimQ例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)1.萬有引力萬有引力 “從運(yùn)動的現(xiàn)象去研究自然界中的力，然后從這些從運(yùn)動的現(xiàn)象去研究自然界中的力，然后從這些力去說明其他現(xiàn)象力去說明其他現(xiàn)象”. 牛頓牛頓定律是以定律是以力力的概念為的概念為核心核心的的

16、. 物體間的萬有引力：物體間的萬有引力：rermmGF221-2211kgmN1067. 6G萬有引力常量萬有引力常量一一 萬有引力萬有引力 萬有引力定律適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)萬有引力定律適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn). 1m2mrerF例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 重力重力: 地球?qū)Φ孛娓浇矬w的萬有引力地球?qū)Φ孛娓浇矬w的萬有引力.gmP22E2Esm82. 9RGmrGmg 由于地球質(zhì)量分布不均勻，且在作自由于地球質(zhì)量分布不均勻，且在作自旋運(yùn)動，使得地面不同地方的重力加速度旋運(yùn)動，使得地面不同地方的重力加速度g g的值

17、略有差異。的值略有差異。例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)2.2.彈力彈力 物體物體因形變而產(chǎn)生欲使其恢復(fù)原來因形變而產(chǎn)生欲使其恢復(fù)原來形狀的力叫做彈力形狀的力叫做彈力。 彈力因其出現(xiàn)的場合不同而又叫做彈力因其出現(xiàn)的場合不同而又叫做壓力，壓力，支承力，張力支承力，張力（拉力），彈簧的彈力等。（拉力），彈簧的彈力等。彈簧的彈力：彈簧的彈力：kxF 在彈性限度內(nèi)彈性力遵從胡克定律在彈性限度內(nèi)彈性力遵從胡克定律例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物

18、理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)0)()(TTlFllF繩繩靜止靜止時(shí)時(shí)若線密度若線密度 繩各處張力相等繩各處張力相等.0, 0TFl)(TlF)(TllFal)(TlF)(TllFTFPTFFFlalFllFF)()(TTT繩繩加速加速時(shí)時(shí)例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)3.摩擦力摩擦力Nffsmax0（1）靜摩擦力）靜摩擦力 彼此接觸的物體相對靜止，但彼此接觸的物體相對靜止，但具有相對滑動具有相對滑動趨勢趨勢時(shí)，物體間的接觸面間產(chǎn)生一對時(shí)，物體間的接觸面間產(chǎn)生一對阻止物體相阻止物體相對運(yùn)動的力對運(yùn)動的力，叫做，叫做

19、靜摩擦力靜摩擦力。 靜摩擦力的方向與相對滑動趨勢相反，靜摩擦力的方向與相對滑動趨勢相反，作用作用線在相互接觸物體的公切面內(nèi)。線在相互接觸物體的公切面內(nèi)。靜摩擦力的大小隨滑動趨勢的強(qiáng)弱而變化。靜摩擦力的大小隨滑動趨勢的強(qiáng)弱而變化。接觸面間正壓力接觸面間正壓力例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)（2）滑動摩擦力）滑動摩擦力.Nfk另外，動摩擦中還有滾動摩擦力。另外，動摩擦中還有滾動摩擦力。v 兩物體相互接觸，并有相對滑動時(shí)，在兩物體兩物體相互接觸，并有相對滑動時(shí)，在兩物體相互接觸處出現(xiàn)的相互作用力，稱為滑動摩擦力

20、。相互接觸處出現(xiàn)的相互作用力，稱為滑動摩擦力。 滑動摩擦力的方向要視具體情況來具體分析滑動摩擦力的方向要視具體情況來具體分析（與滑動趨勢相反）。作用線也在相互接觸物體的（與滑動趨勢相反）。作用線也在相互接觸物體的公切面內(nèi)。大小為公切面內(nèi)。大小為一般情況下一般情況下動摩擦因數(shù)動摩擦因數(shù) （靜靜摩擦因數(shù)）摩擦因數(shù)）0 例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)摩擦在摩擦在實(shí)際實(shí)際中的意義中的意義 害處害處: 消耗大量有用的能量消耗大量有用的能量, 使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)部分發(fā)熱等使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)部分發(fā)熱等. 減少摩擦的主要方法減少摩擦的

21、主要方法: 化滑動摩擦為滾動摩擦化滑動摩擦為滾動摩擦, 化干摩擦為濕摩擦化干摩擦為濕摩擦. 摩擦的摩擦的必要性必要性: 人行走人行走, 車輛啟動與制動車輛啟動與制動, 機(jī)器轉(zhuǎn)動（皮帶輪）機(jī)器轉(zhuǎn)動（皮帶輪）, 弦樂器演奏等弦樂器演奏等. 失重狀態(tài)下懸浮在飛船艙內(nèi)的宇航員失重狀態(tài)下懸浮在飛船艙內(nèi)的宇航員, 因幾乎受因幾乎受不到摩擦力將遇到許多問題不到摩擦力將遇到許多問題. 若他去擰緊螺絲釘若他去擰緊螺絲釘, 自自己會向相反的方向旋轉(zhuǎn)己會向相反的方向旋轉(zhuǎn), 所以必須先將自己固定才行所以必須先將自己固定才行.例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動

22、定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 討論討論：胖子和瘦子拔河：胖子和瘦子拔河,兩人彼此之間施予的力兩人彼此之間施予的力是一對作用力和反作用力（繩子質(zhì)量可略），大小是一對作用力和反作用力（繩子質(zhì)量可略），大小相等，方向相反，那么他們的輸贏與什么有關(guān)相等，方向相反，那么他們的輸贏與什么有關(guān)？50 kg勝負(fù)的關(guān)鍵在于腳下的摩擦力勝負(fù)的關(guān)鍵在于腳下的摩擦力.例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)四種基本相互作用四種基本相互作用* * 以距源以距源 處強(qiáng)相互作用的力強(qiáng)度為處強(qiáng)相互作用的力強(qiáng)度為 1m1015力的種類力的種類 相

23、互作用的粒子相互作用的粒子 力的強(qiáng)度力的強(qiáng)度力程力程萬有引力萬有引力一切質(zhì)點(diǎn)一切質(zhì)點(diǎn)無限遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)3810弱力弱力大多數(shù)粒子大多數(shù)粒子小于小于m10171310電磁力電磁力電荷電荷無限遠(yuǎn)無限遠(yuǎn)210強(qiáng)力強(qiáng)力核子、介子等核子、介子等m10151* *例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)溫伯格溫伯格薩拉姆薩拉姆格拉肖格拉肖弱相互作用弱相互作用電磁相互作用電磁相互作用電弱相互電弱相互作用理論作用理論三人于三人于1979年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎 . . 魯比亞魯比亞, , 范德米爾實(shí)驗(yàn)證明電弱相互作用，

24、范德米爾實(shí)驗(yàn)證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎年獲諾貝爾獎 . .電弱相互作用電弱相互作用強(qiáng)相互作用強(qiáng)相互作用萬有引力作用萬有引力作用“大統(tǒng)一大統(tǒng)一”（尚待實(shí)現(xiàn)）（尚待實(shí)現(xiàn)）例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 牛頓運(yùn)動定律是機(jī)械運(yùn)動的基本定律，牛頓運(yùn)動定律是機(jī)械運(yùn)動的基本定律，正確應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律是準(zhǔn)確解題的關(guān)鍵。正確應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律是準(zhǔn)確解題的關(guān)鍵。牛頓運(yùn)動定律只能在慣性參照系中應(yīng)用。牛頓運(yùn)動定律只能在慣性參照系中應(yīng)用。 建立坐標(biāo)，隔離物體，逐個(gè)分析，列解方程建立坐標(biāo)，隔離物體，逐個(gè)分析，列解方程。解

25、題步驟：解題步驟：例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)( (1) )確定研究對象進(jìn)行受力分析；確定研究對象進(jìn)行受力分析； （隔離物體，畫受力圖，（隔離物體，畫受力圖，不要畫力的分解圖不要畫力的分解圖. .）( (2) )取坐標(biāo)系；取坐標(biāo)系；( (3) )列方程（一般用分量式列方程（一般用分量式, , 用用文字符號文字符號列方程式）；列方程式）；( (4) )利用其他的約束條件列補(bǔ)充方程；利用其他的約束條件列補(bǔ)充方程；( (5) )先先用文字符號求解，用文字符號求解，后后代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果. .

26、解題的基本思路解題的基本思路例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 例例2-1 2-1 如圖，木塊如圖，木塊A質(zhì)量為質(zhì)量為1.6kg，木塊，木塊B質(zhì)質(zhì)量為量為2.0kg。AB間的摩擦系數(shù)為間的摩擦系數(shù)為1=0.20，B與桌面間的摩擦系數(shù)為與桌面間的摩擦系數(shù)為 2=0.30。若木塊滑。若木塊滑動后，它們的加速度大小均為動后，它們的加速度大小均為0.15ms-2，問，問作用在作用在B上的拉力有多大？（設(shè)滑輪與繩的上的拉力有多大？（設(shè)滑輪與繩的質(zhì)量均忽略不計(jì)，且滑輪與繩之間的摩擦質(zhì)量均忽略不計(jì)，且滑輪與繩之間的摩擦忽

27、略。）忽略。）ABF例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)ABFxy解：以桌面為參照系，建立如圖所示的坐標(biāo)解：以桌面為參照系，建立如圖所示的坐標(biāo)系，隔離物體，分析受力如圖：系，隔離物體，分析受力如圖：NAAPAfATABFPBTBAfBfANBNTATBxy例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 根據(jù)牛頓定根據(jù)牛頓定律，建立方程如律，建立方程如下：下：對于對于A木塊：木塊：amTfPNAAAAA0對于對于B木塊：木塊：amffT

28、FPNNBABBBAB0APAfATABFPBTBAfBfANBNTATBxyNA例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)根據(jù)作用與反作用定律有根據(jù)作用與反作用定律有AAAABAffNNTT所以，上列方程化為所以，上列方程化為amffTFPNNamTfPNBABBBABAAAAA0解得：解得：)(2 .1315. 0)0 . 20 . 1 (8 . 90 . 120. 028 . 9)0 . 20 . 1 (30. 0)(2)()(2)(21212NammgmgmmammNNammffFBAABABAABBAAB

29、例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)例例2-2已知：圖中已知：圖中F=41.4N，mA=1kg，mB=4kg。桌面與。桌面與A，B間的摩擦系數(shù)間的摩擦系數(shù)為為0.5。求：。求：A的加速度和繩中張力。的加速度和繩中張力。ABF例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解：建立坐標(biāo)系如圖，并作受力分析：解：建立坐標(biāo)系如圖，并作受力分析：BFPBTBBfBNxyAPAfATANATATBTA根據(jù)牛頓定律，建立方程如下：根據(jù)牛頓定律，建立

30、方程如下：對于對于A木塊：木塊：AAAAAAamfTPN0ABF例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)對于對于B木塊：木塊：BBBBBBamfTFPN0 由于忽略滑輪與繩的質(zhì)量及滑輪與繩之由于忽略滑輪與繩的質(zhì)量及滑輪與繩之間的摩擦力，故滑輪的運(yùn)動不加考慮。但由間的摩擦力，故滑輪的運(yùn)動不加考慮。但由于于TA，TB通過滑輪與繩傳遞作用，故滑輪通過滑輪與繩傳遞作用，故滑輪也必須隔離出來分析。得也必須隔離出來分析。得ABTT2再由再由A A，B B間的運(yùn)動關(guān)系分析得間的運(yùn)動關(guān)系分析得ABaa 2BFPBTBBfBNxy

31、APAfATANATATBTA例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解聯(lián)列方程組解聯(lián)列方程組ABABBBBBBBAAAAAAaaTTamfTFPNamfTPN2200得：得：)( 8 .152)(90. 7)( 0 . 32/ )4()2(2NTTNamNTsmmmNNFaABAAAABAABA例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 例例2-3 質(zhì)量為質(zhì)量為M的大木楔子的大木楔子B，置于光，置于光滑水平面上，質(zhì)量為滑水平面上，質(zhì)

32、量為m的小物體的小物體A沿大木沿大木楔楔B的光滑斜面自由下滑。如圖，試求大的光滑斜面自由下滑。如圖，試求大木楔木楔B相對于地面的加速度和物體相對于地面的加速度和物體A相對相對于大木楔于大木楔B的加速度。的加速度。BA例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解：以光滑平面為參照系，建立坐標(biāo)系如圖，解：以光滑平面為參照系，建立坐標(biāo)系如圖，對對A，B的受力分析和運(yùn)動分析如下：的受力分析和運(yùn)動分析如下：BABxyAPANara0NBPBNa0例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)

33、動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)BxyAPANara0NBPBNa0根據(jù)牛頓定律，建立方程如下：根據(jù)牛頓定律，建立方程如下：對于物體對于物體A：(2) )sin(cos(1) )cos(sin0rrammgNaamN對于對于B木塊：木塊：(4) 0cos(3) sin 0NMgNMaNB例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解方程組（解方程組（1）-（4）可得）可得220sinsin)(sincossinmMgmMamMmgar例題選講例題選講 2-3力學(xué)中常見的幾種力力學(xué)中常見的幾種力第二章第二章

34、牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)s90. 6)2(21mbt0vtvddattbtm0)d(1d0v0vtaddv解題要點(diǎn)解題要點(diǎn)： 汽車的加速度汽車的加速度mbta思考思考: 在在 6.90 s 的時(shí)間里的時(shí)間里, 汽車行進(jìn)了多長的路程汽車行進(jìn)了多長的路程 ?例例2-5 設(shè)有一質(zhì)量為設(shè)有一質(zhì)量為m = 2 500 kg 的汽車的汽車, 在平直的高速在平直的高速公路上以每小時(shí)公路上以每小時(shí)120 km 的速度行駛的速度行駛. 若欲使汽車平穩(wěn)地若欲使汽車平穩(wěn)地停下來停下來, 駕駛員啟動剎車裝置駕駛員啟動剎車裝置, 剎車阻力是隨時(shí)間線性剎車阻力是隨時(shí)間線性增加的增加的, 即即 Ff

35、 = bt , 其中其中 b = 3 500 Ns-1 . 試問此車經(jīng)試問此車經(jīng)過多長時(shí)間停下來過多長時(shí)間停下來. 例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)1. 1. 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理u vv ( (2) )對于對于不同不同慣性系，牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有慣性系，牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有相相同同的形式，與慣性系的運(yùn)動無關(guān)的形式，與慣性系的運(yùn)動無關(guān) . . ( (1) )凡相對于慣性系作凡相對于慣性系作勻速直線運(yùn)動勻速直線運(yùn)動的一切參考的一切參考系都是慣性系系都是慣性系 . .伽利略相對

36、性原理伽利略相對性原理 xutxx yyzzOOuxP結(jié)結(jié)論論aau為常量為常量amFamF例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)m光滑桌面光滑桌面2. 2. 非慣性系和慣性力非慣性系和慣性力 地面地面參考系：小球保參考系：小球保持勻速直線運(yùn)動持勻速直線運(yùn)動. .0NFPF)(00NamFPF 定義：定義：對某一特定物體對某一特定物體, ,慣性定律成立的參考系叫慣性定律成立的參考系叫做慣性參考系做慣性參考系. .相對慣性系做加速運(yùn)動的參考系為非慣相對慣性系做加速運(yùn)動的參考系為非慣性參考系

37、性參考系 . . 車廂車廂參考系：小球加速度為參考系：小球加速度為 . . 0aPNFv（1 ） 非慣性系非慣性系0a0a問問:選取了非慣性系，如何處理問題呢選取了非慣性系，如何處理問題呢?例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) （2） 慣性力慣性力慣性在慣性在非慣性系中的表現(xiàn)非慣性系中的表現(xiàn) 非慣性系中牛頓第二定律非慣性系中牛頓第二定律amamF0 （2）慣性力不是物體間的相互作用，不存在慣性力慣性力不是物體間的相互作用，不存在慣性力的反作用力的反作用力, 找不出它的施力物體找不出它的

38、施力物體 （3）在研究地面上物體的運(yùn)動時(shí)，地球可近似地看在研究地面上物體的運(yùn)動時(shí)，地球可近似地看成是慣性參考系成是慣性參考系 . . 注意注意（1） 慣性力是引入的虛擬的力慣性力是引入的虛擬的力.0iamF 平動非慣性系中的慣性力平動非慣性系中的慣性力m0a0amPN例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 例例2-7 如圖，三棱柱以加速度如圖，三棱柱以加速度a沿水平向左運(yùn)動，沿水平向左運(yùn)動，它的斜面是光滑的。若質(zhì)量為它的斜面是光滑的。若質(zhì)量為m的物體恰好靜止的物體恰好靜止于斜面上。求物體

39、對三棱柱的壓力。于斜面上。求物體對三棱柱的壓力。ma例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解：以光滑斜面為參照系，這是非慣性參照系，建解：以光滑斜面為參照系，這是非慣性參照系，建立坐標(biāo)系如圖。立坐標(biāo)系如圖。對對m的受力分析如下：的受力分析如下：maxymPNma 在重力在重力P，彈力，彈力N和和“慣性慣性力力”ma三力作用下，三力作用下，m靜止。靜止。根據(jù)牛頓定律建立方程：根據(jù)牛頓定律建立方程：0sincossincosPmamaPN解得：解得：22agmN例題選講例題選講 2-5 力學(xué)

40、相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 又解：又解： 以地面為參照系，這是慣性參照系，建以地面為參照系，這是慣性參照系，建立坐標(biāo)系如圖。立坐標(biāo)系如圖。maxyPN m受重力受重力P和彈力和彈力N，作加速度為作加速度為a的運(yùn)動。的運(yùn)動。根據(jù)牛頓定律，根據(jù)牛頓定律，列方程如下：列方程如下：220cossinagmNNPmaN例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解題要點(diǎn)：解題要點(diǎn)： 以車廂為參考系（非慣性系）小球處

41、于以車廂為參考系（非慣性系）小球處于平衡狀態(tài)平衡狀態(tài).0iTFFgm分量式分量式0cosTmgF0sinTmaFggatan解得解得iFaTFP 例例2-8 動力擺可用來測定車輛的加速度動力擺可用來測定車輛的加速度. 一根質(zhì)量一根質(zhì)量不計(jì)的細(xì)棒一端固定在車廂的頂部不計(jì)的細(xì)棒一端固定在車廂的頂部, 另一端系一小球另一端系一小球, 當(dāng)列車以加速度當(dāng)列車以加速度 a 行駛時(shí)行駛時(shí), 細(xì)桿偏離豎直線成細(xì)桿偏離豎直線成 角角. 試試求加速度求加速度 a 與擺角與擺角 間的關(guān)系間的關(guān)系 . 例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)

42、動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué) 例例2-9 由于地球的自轉(zhuǎn)由于地球的自轉(zhuǎn), 故物體在地球表面所受的故物體在地球表面所受的重力與物體所處的緯度有關(guān)重力與物體所處的緯度有關(guān), 試找出他們之間的關(guān)系試找出他們之間的關(guān)系.iFgmPcos22iRmrmFcosiFmgP)289cos1 (2 mg物體的重力物體的重力 P 在兩極最大在兩極最大, 在赤道最小在赤道最小.Rr iFgmOO)cos1 (22gRmgP解題要點(diǎn)解題要點(diǎn) : 在地面緯度在地面緯度 處處 , 物體的物體的重力重力P（視重視重）等于地球引力與自轉(zhuǎn)等于地球引力與自轉(zhuǎn)效應(yīng)的慣性離心力之矢量合，效應(yīng)的慣性離心力之矢量合，即即例題選講例題

43、選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)光滑桌面光滑桌面 慣性離心力慣性離心力miFmlFF地面參考系：地面參考系：n2emlF桌面參考系：桌面參考系：0,0Fa設(shè)設(shè)在勻角速轉(zhuǎn)動的在勻角速轉(zhuǎn)動的非非慣性系中的慣性系中的虛擬虛擬力：力：慣性離心力慣性離心力n2ie lmF0in2iFe lmFF（小球相對桌面靜止）（小球相對桌面靜止）如何解決如何解決？l例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)當(dāng)升降

44、機(jī)以當(dāng)升降機(jī)以a =g/2=g/2 的加速的加速度上升時(shí)度上升時(shí), ,機(jī)內(nèi)的人看到機(jī)內(nèi)的人看到A 和和B 兩物體兩物體的加速度是多大？機(jī)外在地面上的人的加速度是多大？機(jī)外在地面上的人看到看到A和和B兩物體對地面的加速度是多大？兩物體對地面的加速度是多大？AB例例2-10 2-10 如圖所示如圖所示, , 升降機(jī)中光升降機(jī)中光滑水平桌面上有一質(zhì)量為滑水平桌面上有一質(zhì)量為m1 1=100=100g 的物體的物體A, ,它以繞過滑輪的細(xì)繩與它以繞過滑輪的細(xì)繩與質(zhì)量為質(zhì)量為m2 2=200=200g 的物體的物體B 相連。相連。例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性

45、與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)解解: :由題意作示意圖并分析由題意作示意圖并分析A和和 B兩物體兩物體受力如下。受力如下。 以升降機(jī)為參照系，建立以升降機(jī)為參照系，建立坐標(biāo)系如圖，設(shè)坐標(biāo)系如圖，設(shè)A和和B兩物體兩物體的加速度為的加速度為a，則，則 amTamTamgmABBB解之，得解之，得ABaTTgmBFxy()BABmag agmm例題選講例題選講 2-5 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理 慣性與非慣性系慣性與非慣性系第二章第二章 牛頓運(yùn)動定律牛頓運(yùn)動定律大學(xué)物理大學(xué)物理力學(xué)力學(xué)以機(jī)外的地面為參照系以機(jī)外的地面為參照系,建立坐建立坐標(biāo)系如圖，受力分析如圖標(biāo)系如圖，受