大學(xué)物理牛頓第二定律文檔資料

1、1牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律|1 1、牛頓力學(xué)、牛頓力學(xué)或經(jīng)典力學(xué)是經(jīng)典力學(xué)是以牛頓三定律為基礎(chǔ)的力學(xué)體系。主要討論質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)，就是要說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)為什么，或者說(shuō)，在什么樣的條件下做這樣或那樣的運(yùn)動(dòng)。衛(wèi)星發(fā)射.mpg；打猴.swf；直升機(jī).exe|2、本章首先介紹牛頓三定律及其相關(guān)的概念，比如：力、質(zhì)量、動(dòng)量等，然后闡述直接利用它們分析解決問(wèn)題的方法。質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是可以任意選擇參考系加以描述的，但是，牛頓運(yùn)動(dòng)定律只能在慣性參考系慣性參考系中成立。|3 3、基本要求：、基本要求： a、掌握牛頓三定律及其適應(yīng)條件，能應(yīng)用微分方法求解一維變力作用下的簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題； b、掌握分析質(zhì)點(diǎn)受力的方法，能分析簡(jiǎn)

2、單系統(tǒng)在平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的力學(xué)問(wèn)題； c、了解四種基本自然力。31.5 牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用 v一、慣性與慣性系的基本概念v1、慣性 物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的這種屬性屬性，叫做慣性；v2、慣性（參考）系 （1）、慣性系定義 在研究物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，選取的參考系是牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用的參考系，這樣的系統(tǒng)稱為慣性（參考）系； （2）、慣性系屬性 凡是相對(duì)于某一已知的慣性系，作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系也都是慣性參考系。 4ss s 系系？勻速直勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)5ss s 系系勻速直勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)勻速直勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)僅憑觀測(cè)球的上僅憑觀測(cè)球的上拋和下落，不能拋和下落，不能覺(jué)察車(chē)相對(duì)地面覺(jué)察車(chē)相對(duì)地

3、面的運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)。6ss s 系系兩個(gè)車(chē)一起運(yùn)動(dòng)兩個(gè)車(chē)一起運(yùn)動(dòng)勻速直勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)勻速直勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng)7最好的慣性系：最好的慣性系： fk4fk4系：系：是由是由15351535個(gè)恒星平均靜止個(gè)恒星平均靜止 位形作為基準(zhǔn)的參考系位形作為基準(zhǔn)的參考系稍好點(diǎn)的慣性系：稍好點(diǎn)的慣性系： 太陽(yáng)太陽(yáng)一般工程上可用的慣性系：一般工程上可用的慣性系： 地球地球( (地心或地面地心或地面) ) 哪些參考系是慣性系呢？哪些參考系是慣性系呢？只能靠實(shí)驗(yàn)來(lái)確定只能靠實(shí)驗(yàn)來(lái)確定相對(duì)已知慣性系勻速運(yùn)動(dòng)的參考系也是慣性系相對(duì)已知慣性系勻速運(yùn)動(dòng)的參考系也是慣性系目前慣性系的認(rèn)識(shí)情況是目前慣性系的認(rèn)識(shí)情況是8二、牛頓

4、第一定律（慣性定律）二、牛頓第一定律（慣性定律） 任何物體如果沒(méi)有力作用在它上面，都將保持靜止的或作勻速直任何物體如果沒(méi)有力作用在它上面，都將保持靜止的或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。牛頓第一定律的意義：牛頓第一定律的意義：1、定義了慣性參考系、定義了慣性參考系2、定性了物體的慣性和力：保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、定性了物體的慣性和力：保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)mp tpfdd定義質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量：定義質(zhì)點(diǎn)動(dòng)量：主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：某某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)受的合力為 ，則合力與動(dòng)量的變化率有關(guān)系：f三、牛頓第二定律三、牛頓第二定律0tmddpmfmmttttddddddddvvvamf92、迭加性： ini

5、nfffff121特點(diǎn)特點(diǎn)：瞬時(shí)性；迭加性；矢量性；定量的量度了慣性 1、瞬時(shí)性：af、之間一一對(duì)應(yīng)之間一一對(duì)應(yīng)3、矢量性：具體運(yùn)算時(shí)應(yīng)寫(xiě)成分量式dtdvmmafyyy dtdvmmafxxx dtdvmmafzzz 直角坐標(biāo)系中：直角坐標(biāo)系中：4、定量的量度了慣性： abbaaamm 10(1) 牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況物體在運(yùn)動(dòng)中質(zhì)量有所增減,如火箭、雨滴問(wèn)題。 高速（v 106 m/s ) 運(yùn)動(dòng)中,質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速 度相關(guān),如相對(duì)論效應(yīng)問(wèn)題。(2) 以下兩種情況下，質(zhì)量不能當(dāng)常量牛頓第二定律的適用范圍11ff四、牛頓第三定律第三定律揭示了力的兩個(gè)性質(zhì)成對(duì)性 物體之間的作用是相互的。

6、討論第三定律是關(guān)于力的定律，它適用于接觸力。對(duì)于非接觸的兩個(gè)物體間的相互作用力，由于其相互作用以有限速度傳播，存在延遲效應(yīng)。 同時(shí)性 相互作用之間是相互依存，同生同滅。當(dāng)物體 a 以力 作用于物體 b 時(shí)，物體 b 也同時(shí)以力 作用于物體 a 上， 和 總是大小相等，方向相反，且在同一直線上。ffff說(shuō)明：作用力與反作用力是屬于同種性質(zhì)的力，如果作用力是萬(wàn)有引力，那么反作用力也是萬(wàn)有引力。 12五、對(duì)牛頓定律做一些解釋和說(shuō)明v1 1、牛頓第一定律和兩個(gè)力學(xué)基本概念（慣性、力）慣性、力）相聯(lián)系。 六、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍v慣性系或者近似慣性系v2、牛頓第一定律只是定性地指出了力和運(yùn)動(dòng)（動(dòng)量）動(dòng)

7、量）的關(guān)系。v低速物體速度v比光速c低得多的情況v宏觀體系微觀粒子運(yùn)動(dòng)遵循量子力學(xué)的規(guī)律。 v實(shí)物力的作用是超距、瞬時(shí)地傳遞。 13 第一定律一般稱為慣性定律,通常認(rèn)為是由伽利略和笛卡爾得出； 第二定律是牛頓在伽利略的自由落定律和惠更斯的向心加速度定律的基礎(chǔ)上建的； 第三定律是牛頓在惠更斯、雷恩、沃利斯等人研究碰撞的時(shí)候的基礎(chǔ)上建立的。 彈性物體的碰撞定律，在力學(xué)的體系中，是從牛頓定律中推出的，但從定律發(fā)現(xiàn)的過(guò)程看，牛頓第二、第三運(yùn)動(dòng)定律是從碰撞定律、動(dòng)量守恒定律的研究中逐步行成的。14六、幾種常見(jiàn)的力和基本的自然力v(一一)、幾種常見(jiàn)的力、幾種常見(jiàn)的力v (二)、基本的自然力v1、引力（或稱

8、為萬(wàn)有引力）2、電磁力3、強(qiáng)力4、弱力v1、重力 由于地球吸引而使物體受到的力叫做重力。重力。 重力的作用使液體有天然形狀-球狀。v2、彈力發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它 接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力彈力。 彈力的種類(lèi)：正壓力或支持力 ；繩對(duì)繩的拉力(亦稱 為張力)； 彈簧的拉力 。kxfv3、摩擦力做滑動(dòng)摩擦力靜摩擦力 。nfk15v 四種基本自然力的特征v (二)、基本的自然力v1、引力（或稱為萬(wàn)有引力）2211/1067. 6kgmng221rmmgf v2、電磁力v3、強(qiáng)力v4、弱力力的種類(lèi) 相互作用的物體 力的強(qiáng)度 力程 萬(wàn)有引力 一切質(zhì)點(diǎn) 無(wú)限遠(yuǎn)弱力 大多數(shù)粒子

9、 小于 電磁力 電荷 無(wú)限遠(yuǎn)強(qiáng)力 核子、介子等 n3410n210n210n410m1510m171016七、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題時(shí)，最好按下述思路分析1、認(rèn)物體；認(rèn)物體；2、看運(yùn)動(dòng)；看運(yùn)動(dòng)；3、查受力；查受力；4、列方程；列方程；5 5、解結(jié)果。、解結(jié)果。小結(jié)：動(dòng)力學(xué)問(wèn)題一般有兩類(lèi)：小結(jié)：動(dòng)力學(xué)問(wèn)題一般有兩類(lèi)： 一：已知力的作用情況，求運(yùn)動(dòng)； 二：已知運(yùn)動(dòng)情況求力。 這兩類(lèi)問(wèn)題的分析方法都是一樣的，都可以按上面的步驟進(jìn)行，只是未知數(shù)不同罷了。17kgm0 . 104. 0例2.3-1、質(zhì)量 的物體，放在水平地上， 如圖2.3-1所示。靜摩擦系數(shù) 今要拉動(dòng)這個(gè)物體，試求所需

10、要的最小的拉力的大小和方向？ 解題思路解題思路：按上述四原則思路進(jìn)行分析kgm0 . 1p（1）.認(rèn)物體認(rèn)物體 將質(zhì)量的物體抽象為質(zhì)點(diǎn) 作為分析 的對(duì)象。(2).看運(yùn)動(dòng)看運(yùn)動(dòng) 分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)拉力大于摩擦力時(shí)，它開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，其軌跡為直線，作為勻加速運(yùn)動(dòng)。18oxyxmaffrcosymgffnsin(3). 查受力查受力 圖2.3-1找出被選定的物體所受的所有外力， 畫(huà)出簡(jiǎn)單的示意圖表示物體受力的情況 ，此圖叫做示力圖，如圖2.3-1所示。（4）.列方程列方程 建立 系，依據(jù)坐標(biāo)分量法坐標(biāo)分量法列出受力方程軸方向 （2.3-1）軸方向 （2.3-2）190a)sin(fmgffnr0cosrff0)sin(cosfmgfcossinmgf當(dāng)摩擦力為最大靜摩擦力，由摩擦力的定義和（2.3-2）式可知 (5).根據(jù)題意題意和數(shù)理邏輯推理數(shù)理邏輯推理解答問(wèn)題此題要求所需要的最小的拉力的大小和方向， 將（2.3-3）式 代入（2.3-4）式，得所以（2.3-5） （2.3-3）時(shí)，物體剛好可以運(yùn)動(dòng)，（2.3-4）20cossin)