第二章節(jié)牛頓運動定律

1、第二章節(jié)牛頓運動定律質(zhì)點運動狀態(tài)變化的加速度是與作用在質(zhì)點上的力有關(guān)的，這部分內(nèi)容就是屬于牛頓定律的范圍。本章將概括的闡述牛頓定律的內(nèi)容及其在質(zhì)點運動方面的初步應(yīng)用。2-1 牛頓運動三定律2-2 2-3 力學(xué)中常見的三種力的特性2-4 牛頓定律的應(yīng)用2-5 慣性系與非慣性系牛頓運動三定律： 牛頓第一定律：牛頓第一定律：任何物體都要保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止 牛頓第二定律：牛頓第二定律：ttd)m(dddvpFdtdvFmaFm kjiFzyxmamama牛頓第二定律是牛頓力學(xué)的核心，應(yīng)用它解決問題時必須注意以下幾點。 (1)牛頓第二定律只適用于質(zhì)點的運動。 (2

2、)牛頓第二定律所表示的合外力與加速度之間的關(guān)系是瞬時關(guān)系。 (3)力的疊加原理。 牛頓第三定律：牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力，沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩物體上 作用力和反作用力是同時產(chǎn)生、同時消滅、分別作用在兩個物體上的屬于同種性質(zhì)的力。FF試分析下列問題： （1）物體的運動方向和合外力方向是否一定相同？ （2）物體受到幾個力的作用，是否一定產(chǎn)生加速度？ （3）物體運動的速率不變，所受合外力是否為零？2.1 力學(xué)的單位制和量綱 一個物理理論通常由以下幾個部分組成一個物理理論通常由以下幾個部分組成 概念，通常是抽象的、不能直接感知的概念，通常是抽象的、不能直接感

3、知的 關(guān)于這些概念的數(shù)學(xué)表示關(guān)于這些概念的數(shù)學(xué)表示(物理量物理量)的假定的假定 一個或一組方程，表示物理量之間的關(guān)系一個或一組方程，表示物理量之間的關(guān)系 歷史的偶然性或科學(xué)家的個人愛好歷史的偶然性或科學(xué)家的個人愛好 例如：溫度例如：溫度Celsius(0o C), Fahrenheit, Kelvin物理概念的數(shù)學(xué)表示決不是天生的物理概念的數(shù)學(xué)表示決不是天生的 , ,作某作某些假定是必要的些假定是必要的 .基本物理量是通過測量來定義的基本物理量是通過測量來定義的 (操作操作性定義性定義 )基本基本或或?qū)С鰧?dǎo)出 任意任意!導(dǎo)出物理量通過基本概念、基本物理量導(dǎo)出物理量通過基本概念、基本物理量而得到

4、而得到 1N = 1kgm/s2電量電量 Q 或或 電流電流 I 哪個基本哪個基本?SI 基本單位基本單位長度 米 m 質(zhì)量 千克 kg 時間 秒 s 電流 安培 A 溫度 開 K 物質(zhì)的量 摩 mol 發(fā)光強度 坎 cd Le Systme International dUnites長度長度:運動物體長度的測量運動物體長度的測量?“一尺之杵，日取其半，萬世無窮一尺之杵，日取其半，萬世無窮”典型的長度典型的長度: 表表 2.2空間量子化空間量子化 基本長度基本長度Kr86sm458792299c標(biāo)準(zhǔn)米標(biāo)準(zhǔn)米1960 原子標(biāo)準(zhǔn)原子標(biāo)準(zhǔn)198310-151024質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)千克標(biāo)準(zhǔn)千克引力質(zhì)量和慣

5、性質(zhì)量引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量以光速以光速 c 運動粒子運動粒子00mC12121u1m統(tǒng)一原子質(zhì)量單位統(tǒng)一原子質(zhì)量單位0m靜止質(zhì)量靜止質(zhì)量裂變和聚變裂變和聚變質(zhì)量與運動有關(guān)質(zhì)量與運動有關(guān);靜止質(zhì)量守恒靜止質(zhì)量守恒?時間時間1second = (1/86400) 平均太陽日平均太陽日Cs133原子標(biāo)準(zhǔn)原子標(biāo)準(zhǔn)1/31556925.9747 of 標(biāo)準(zhǔn)回歸年標(biāo)準(zhǔn)回歸年1900孿生子佯謬孿生子佯謬鐘表記錄重復(fù)運動時間鐘表記錄重復(fù)運動時間.運動時鐘變慢運動時鐘變慢.時間單向性、時間之矢時間單向性、時間之矢量綱和量綱分析量綱和量綱分析幾何學(xué)中幾何學(xué)中 面積面積 (長度長度)2 體積體積 (長度長度)3e.g

6、. dim 速度速度 L1T1 力學(xué)量力學(xué)量 L M T 物理量物理量 (基本量基本量)d量綱量綱 ? 單位單位2-3 力學(xué)中常見的三種力的特性2.3.1 萬有引力221rmmGF G=6. 6710-11Nm2kg-2 PPg通常把地球?qū)Φ孛娓浇矬w的萬有引力叫做重力 ,其方向通常是指向地球中心的。重力的大小又叫重量。在重力的作用下，物體具有的加速度叫重力加速度2RGmgE2.3.2 彈性力減少還是增加減少還是增加?復(fù)雜復(fù)雜 不是基本力不是基本力近似、經(jīng)驗定律近似、經(jīng)驗定律 耗散耗散工業(yè)和技術(shù)工業(yè)和技術(shù) 摩擦學(xué)摩擦學(xué)(Tribology)基本研究基本研究 沙堆模型沙堆模型 (de Genne

7、s) 自組織臨界現(xiàn)象自組織臨界現(xiàn)象2.3.3 摩擦力 材料的性質(zhì)材料的性質(zhì) 表面處理表面處理 表面表面 ( (氧化氧化) ) 膜膜 污染污染 溫度溫度 表面摩擦依賴于很多因素表面摩擦依賴于很多因素:數(shù)值上數(shù)值上 靜摩擦靜摩擦 正壓力正壓力 Nsf FF滑動摩擦滑動摩擦 正壓力正壓力Nkf FF靜摩擦系數(shù)靜摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)動摩擦系數(shù)鑄鐵鑄鐵 鑄鐵鑄鐵10. 1s15. 0kTeflon Teflon04. 0ks下列幾種說法是否正確？為什么？ （1）物體受到的摩擦力的方向總是與物體的運動方向相反 （2）摩擦力，總是阻礙物體運動的 （3）靜摩擦的大小等于 , 為靜摩擦因數(shù)， 為物體的正壓力NF0

8、0NF，2-4 牛頓定律的應(yīng)用例3,例5,例82-5 慣性系與非慣性系 在運動學(xué)中，研究物體的運動可任選參考系， 在動力學(xué)中，應(yīng)用牛頓運動定律研究物體的運動時，參考系還能不能任意選擇呢？牛頓運動定律是否對任意參考系都適用呢？牛頓運動定律不是對任意的參考系都適用的。 慣性系: 適用牛頓運動定律的參考系。例如地面以及相對地面作勻速直線運動的車廂，都是慣性系。 非慣性系: 牛頓運動定律不適用的參考系。例如相對地面作加速運動的車廂則是非慣性系。力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理在所有慣性系中，牛頓運動定律都是等價的。 在一慣性系內(nèi)部所作的任何力學(xué)實驗，都不能確定該慣性系相對于其他慣性系是否在運動。這個原理叫

9、做力學(xué)相對性原理或伽利略相對性原理。uvvaaFi 稱為慣性力稱為慣性力慣性力是在非慣性系中物體所受到的一種力，它是由于非慣性系本身的加速運動所引起的。慣性力不同于物體間相互作用所產(chǎn)生的力，它沒有施力者，當(dāng)然也不存在反作用力。aFFimaaF0mm0)(igagmmP失重失重引力可以被抵消引力可以被抵消我們無法區(qū)別我們無法區(qū)別 引力和慣性力引力和慣性力 引力場和加速參考系引力場和加速參考系等價性原理等價性原理廣義相對論廣義相對論igmm ag 當(dāng)當(dāng)在自由下落的電梯中在自由下落的電梯中本章重點：掌握牛頓定律及其應(yīng)用條件。了解慣性力的概念和非慣性系中應(yīng)用牛頓定律的方法。 明確問題中所求運動的物體；明確問題中所求運動的物體； 考察物體所受的力及其性質(zhì)；考察物體所受的力及其性質(zhì)； 畫