第二章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)

1、l 自由落體為什么要豎直向下做勻加速運(yùn)動(dòng)？自由落體為什么要豎直向下做勻加速運(yùn)動(dòng)？l 月球?yàn)槭裁磿?huì)圍繞我們地球轉(zhuǎn)動(dòng)？月球?yàn)槭裁磿?huì)圍繞我們地球轉(zhuǎn)動(dòng)？ 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 如何對質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)做出定量預(yù)測？如何對質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)做出定量預(yù)測？本章任務(wù)：本章任務(wù)： 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律2 12 1 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)：伽利略的理想實(shí)驗(yàn)： 只要除去加速或減速的外因，只要除去加速或減速的外因，運(yùn)動(dòng)物體的速度就可以保持不變運(yùn)動(dòng)物體的速度就可以保持不變關(guān)于兩個(gè)世界體系的對話關(guān)于兩個(gè)世界體系的對話（16321632）伽利略的研究方法伽利略的研究方法:對現(xiàn)象的一般觀察對現(xiàn)

2、象的一般觀察 提出工作假設(shè)提出工作假設(shè)運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯的手段得出特殊結(jié)論運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯的手段得出特殊結(jié)論通過物理的或思想的實(shí)驗(yàn)對推論進(jìn)行檢驗(yàn)通過物理的或思想的實(shí)驗(yàn)對推論進(jìn)行檢驗(yàn)伽利略伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的開端。史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的開端。愛因斯坦愛因斯坦 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 伽利略的理想實(shí)驗(yàn)：伽利略的理想實(shí)驗(yàn)：關(guān)于兩個(gè)世界體系的對話關(guān)于兩個(gè)世界體系的對話（16321632） 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 只要除去加速或減速的外因，只要

3、除去加速或減速的外因，運(yùn)動(dòng)物體的速度就可以保持不變運(yùn)動(dòng)物體的速度就可以保持不變伽利略伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的開端。史上最偉大的成就之一，標(biāo)志著物理學(xué)的開端。愛因斯坦愛因斯坦 任何物體都保持靜止或任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到其他物體的作用迫使它改其他物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。變這種狀態(tài)為止。慣性定律（牛頓第一定律）：慣性定律（牛頓第一定律）：自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理（16871687） 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性定律

4、的重要意義：慣性定律的重要意義：1 1、什么是慣性、什么是慣性物體固有的保持其運(yùn)物體固有的保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的屬性。動(dòng)狀態(tài)不變的屬性。慣性慣性A body in motion tends to stay in motion 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律l 慣性是物體自身固有的屬慣性是物體自身固有的屬性，與其他物體或者物體性，與其他物體或者物體的其他屬性無關(guān)的其他屬性無關(guān)一個(gè)小球正在作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若突然撤去所有一個(gè)小球正在作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若突然撤去所有外力，它將外力，它將 A A、立即靜止下來、立即靜止下來 B B、仍作勻速圓周運(yùn)動(dòng)、仍作勻速圓周運(yùn)動(dòng) C C、作減速運(yùn)動(dòng)、作減

5、速運(yùn)動(dòng) DD、作勻速直線運(yùn)動(dòng)、作勻速直線運(yùn)動(dòng)D 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律2 2、什么是力、什么是力力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的原因從動(dòng)力學(xué)角度正確從動(dòng)力學(xué)角度正確闡述了力與物體運(yùn)闡述了力與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系動(dòng)狀態(tài)之間的關(guān)系 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性定律的重要意義：慣性定律的重要意義：3 3、定義了一個(gè)特殊的參考系、定義了一個(gè)特殊的參考系慣性系慣性系不受力作用不受力作用的物體保持的物體保持靜止或作勻靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)速直線運(yùn)動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相對于何種是相對于何種參考系而言參考系而言慣性參考系慣性參考

6、系參參考考系系慣性定律成立的參考系慣性定律成立的參考系慣性系慣性系慣性定律不成立的參考系慣性定律不成立的參考系非慣性參考系非慣性參考系 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性定律的重要意義：慣性定律的重要意義：定義了一個(gè)特殊的參考系定義了一個(gè)特殊的參考系慣性系慣性系不受力作用不受力作用的物體保持的物體保持靜止或作勻靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)速直線運(yùn)動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)這種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是相對于何種是相對于何種參考系而言參考系而言慣性參考系慣性參考系參參考考系系慣性定律成立的參考系慣性定律成立的參考系慣性系慣性系慣性定律不成立的參考系慣性定律不成立的參考系非慣性參考系非慣性參考系 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)

7、 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性定律的重要意義：慣性定律的重要意義：牛頓牛頓(1642-1727) 牛頓表述：牛頓表述：運(yùn)動(dòng)的改變與所加的動(dòng)力成正比，并運(yùn)動(dòng)的改變與所加的動(dòng)力成正比，并發(fā)生在所加力的那個(gè)直線方向上。發(fā)生在所加力的那個(gè)直線方向上。物體的質(zhì)量與物體的質(zhì)量與速度的乘積速度的乘積vm物體的動(dòng)量物體的動(dòng)量p現(xiàn)代物理語言的表述：現(xiàn)代物理語言的表述： 某時(shí)刻物體動(dòng)量對時(shí)間的變化率與所施加的外力成某時(shí)刻物體動(dòng)量對時(shí)間的變化率與所施加的外力成正比，并發(fā)生在外力的方向上。正比，并發(fā)生在外力的方向上。tmtpFd)d(dd v 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律t tm mt tP PF

8、Fd)ddd( 說明說明力的疊加原理力的疊加原理i iF FF F 、12、m恒定：恒定：d dt td dm mF F a am m 但在以下兩種情況下，質(zhì)量不能當(dāng)常量但在以下兩種情況下，質(zhì)量不能當(dāng)常量: :1 1）物體在運(yùn)動(dòng)中質(zhì)量有所增減，如火箭問題；）物體在運(yùn)動(dòng)中質(zhì)量有所增減，如火箭問題；2 2）高速（）高速（ 106 m/s ) ) 運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)中, ,質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度相關(guān)。是同一時(shí)刻的瞬時(shí)量；是同一時(shí)刻的瞬時(shí)量；aF,a am mF F 、3 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律FxzymxFzFyF t tm mm ma aF Ft tm mm ma aF

9、 Ft tm mm ma aF Fz zz zz zy yy yy yx xx xx xddddddvvvk kF Fj jF Fi iF FF Fz zy yx x 笛卡兒直角坐標(biāo)系笛卡兒直角坐標(biāo)系)(k ka aj ja ai ia am mz zy yx x 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律同向。同向。aF,Fma 說明說明斜拉橋的奧秘斜拉橋的奧秘 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 傳統(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)使用了很多橋墩支撐橋面?zhèn)鹘y(tǒng)的橋梁結(jié)構(gòu)使用了很多橋墩支撐橋面 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律xFyFF 斜拉橋鋼索上的拉力可分解為沿橋面方向的分力和斜拉

10、橋鋼索上的拉力可分解為沿橋面方向的分力和沿橋面垂直方向的分力：沿橋面垂直方向的分力：l 垂直橋面的分力：承受自重和外加載荷垂直橋面的分力：承受自重和外加載荷l 沿橋面方向的分力：增大橋面抗彎強(qiáng)度沿橋面方向的分力：增大橋面抗彎強(qiáng)度 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 dd2 vvm mmamaF Ft tm mmamaF Fn nn nt tt tn nn ne eF Fe eF FF F 自然坐標(biāo)系自然坐標(biāo)系F FmOabFn nF F)(n nn nt tt te ea ae ea am m 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律說明說明例例1 1、質(zhì)量為、質(zhì)量為 m 的

11、珠子系在線的一端，線長為的珠子系在線的一端，線長為l, ,另一另一端綁在墻上的釘子上。先拉動(dòng)珠子使線水平靜止，然端綁在墻上的釘子上。先拉動(dòng)珠子使線水平靜止，然后松手使珠子下落。求線擺下后松手使珠子下落。求線擺下 角時(shí)，珠子的速率和角時(shí)，珠子的速率和線的張力。線的張力。lgmTd dt td dm mF F a am m Fam m是物體慣性的量度，是物體慣性的量度，稱慣性質(zhì)量，簡稱質(zhì)量。稱慣性質(zhì)量，簡稱質(zhì)量。l 質(zhì)量的國際單位：千克（質(zhì)量的國際單位：千克（kgkg）l 千克的標(biāo)準(zhǔn)是保存在巴黎國際千克的標(biāo)準(zhǔn)是保存在巴黎國際計(jì)量局中的一個(gè)銥鉑圓柱體計(jì)量局中的一個(gè)銥鉑圓柱體 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛

12、頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律4、關(guān)于質(zhì)量的本質(zhì)關(guān)于質(zhì)量的本質(zhì)說明說明AmBmFF兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，同一直線，兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，同一直線，大小相等方向相反大小相等方向相反:2112F FF F 特點(diǎn)：特點(diǎn)：成對性：成對性：物體間的作用是相互的物體間的作用是相互的同時(shí)性：同時(shí)性：同生同滅。同生同滅。同類性：同類性：一對相互作用性質(zhì)相同。一對相互作用性質(zhì)相同。分別作用在不同物體上分別作用在不同物體上分離性：分離性：系統(tǒng)內(nèi)力系統(tǒng)內(nèi)力之和為零之和為零注意：相互作用力與平衡力的區(qū)別！注意：相互作用力與平衡力的區(qū)別！ 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 勝負(fù)的關(guān)鍵在于勝負(fù)的

13、關(guān)鍵在于 摩擦力摩擦力 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律2 22 2引力引力種類種類電磁力電磁力強(qiáng)力強(qiáng)力弱力弱力迄今為止，人類了解得最早的是引力，了解得最少迄今為止，人類了解得最早的是引力，了解得最少的也是引力，其中的原因何在？的也是引力，其中的原因何在？作用對象作用對象所有粒子所有粒子帶電粒子帶電粒子核子核子核子核子, ,電子電子, ,中微子中微子作用距離作用距離(m)長長程程力力長程力長程力1510 1810 相對強(qiáng)度相對強(qiáng)度（ m處）處）3810 3101 11510 910 傳遞作用傳遞作用的的基本粒子基本粒子引力子？引力子？光子光子膠子和膠子和 介子介子中間玻色子中間玻

14、色子 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力牛頓萬有引力定律牛頓萬有引力定律: :1m2mrrrmmGF321-=2211010676/kgmN. G G引力常量引力常量21m mm m、引力質(zhì)量引力質(zhì)量說明：說明： 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力1 1、萬有引力公式適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。對兩、萬有引力公式適用于兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。對兩個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體也適用。個(gè)質(zhì)量分布均勻的球體也適用。2 2、引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量在物理意義上不同，引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量在物理意義上不同，但是二者相等，因此不必區(qū)分。但是二者相等，因此不必區(qū)分。說明：說明：2 2、引

15、力質(zhì)量與慣性質(zhì)量在物理意義上不同，引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量在物理意義上不同，但是二者相等，因此不必區(qū)分。但是二者相等，因此不必區(qū)分。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力的的證證明明關(guān)關(guān)于于慣引mmgmRMmG2慣引0020gmRMmG慣引ggg0gRGMmmmm200引慣引慣2RGMg 慣引mm月月月月日日地地地地大潮大潮小潮小潮日日地震常發(fā)生于陰歷初一、十五附近（大潮期），如：地震常發(fā)生于陰歷初一、十五附近（大潮期），如：1976年，陰歷年，陰歷7.2，唐山唐山1993年，陰歷年，陰歷8.15，印度，印度1995年，陰歷年，陰歷12.17，神戶，神戶 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)

16、動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力考慮地球自轉(zhuǎn)：考慮地球自轉(zhuǎn)： o om引引F Fn nF FW W 2cos19111引FWg gm mW W 重重力力：南、北極：南、北極：0mgFW=引引 2cos19111ogg忽略地球自轉(zhuǎn)：忽略地球自轉(zhuǎn)：20RMGg 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力條件：條件：物體間接觸，物體間接觸，物體發(fā)生形變。物體發(fā)生形變。方向方向: : 始終垂直于接觸面始終垂直于接觸面。三種表現(xiàn)形式：三種表現(xiàn)形式：(1) 物體間的壓力與支持力物體間的壓力與支持力N N. 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的

17、相互作用力(2) 非彈性軟繩（線、弦等）的張力非彈性軟繩（線、弦等）的張力T(3) 彈力彈力大?。喝Q于繩的收緊程度。大?。喝Q于繩的收緊程度。方向：沿著繩指向繩收緊的方向。方向：沿著繩指向繩收緊的方向。OxiF彈性限度內(nèi)：彈性限度內(nèi)：kxFOi xk : ：勁度系數(shù)。勁度系數(shù)。 端點(diǎn)的位移。端點(diǎn)的位移。 為平衡位置。為平衡位置。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力條件：條件：表面接觸擠壓，表面接觸擠壓，有相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢有相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢方向方向: :始終與始終與相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的方向相反注意區(qū)別：注意區(qū)別：N

18、fss 最大靜摩擦力最大靜摩擦力Nfkk 滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力FfFFf 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力流體：液體或氣體。流體：液體或氣體。1 1、物體速度較小時(shí)、物體速度較小時(shí)2 2、物體的速率較大（但仍低于聲速）、物體的速率較大（但仍低于聲速）說明：當(dāng)物體與流體的相對速度提高到接近空氣中說明：當(dāng)物體與流體的相對速度提高到接近空氣中v f2vcf的聲速時(shí)，這時(shí)流體阻力將迅速增大。的聲速時(shí)，這時(shí)流體阻力將迅速增大。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)中常見的相互作用力力學(xué)中常見的相互作用力2 32 31 1、已知運(yùn)動(dòng)求力、已知運(yùn)動(dòng)求力)(t tr rr r dtdt

19、r rd dt t )(dtdtd dt ta a )(a am mF F 運(yùn)動(dòng)學(xué)第一類問題運(yùn)動(dòng)學(xué)第一類問題2 2、已知力求運(yùn)動(dòng)、已知力求運(yùn)動(dòng)a am mF F d dt tt ta a )(m mF Fa a d dt tt tr r )(運(yùn)動(dòng)學(xué)第二類問題運(yùn)動(dòng)學(xué)第二類問題 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用第一步：確定研究對象（一般隔離物法）；第一步：確定研究對象（一般隔離物法）；第二步：受力分析（畫受力圖）第二步：受力分析（畫受力圖）一般順序：重力、彈力、摩擦力。一般順序：重力、彈力、摩擦力。第三步：建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，列出分量方程第三步：建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，列出分量方

20、程 1 1）直角坐標(biāo)系）直角坐標(biāo)系 dd22txmFx dd22txmFy 2 2）自然坐標(biāo)系）自然坐標(biāo)系 22)dd( tsmmmaFnn v22ddddt ts sm mt tm mm ma aF F v注意注意必要時(shí)應(yīng)對結(jié)果進(jìn)行討論，看其是否合理。必要時(shí)應(yīng)對結(jié)果進(jìn)行討論，看其是否合理。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用例例1 1：皮帶運(yùn)輸機(jī)磚塊與皮帶間的靜摩擦系數(shù)為：皮帶運(yùn)輸機(jī)磚塊與皮帶間的靜摩擦系數(shù)為 s , ,磚磚塊質(zhì)量為塊質(zhì)量為m，皮帶傾角為，皮帶傾角為a，求皮帶向上勻速傳送磚塊，求皮帶向上勻速傳送磚塊時(shí)，它對磚塊的靜摩擦力。時(shí)，它對磚塊的靜摩擦力。gmN

21、sf例例1 1、質(zhì)量為、質(zhì)量為 m 的珠子系在線的一端，線長為的珠子系在線的一端，線長為l, ,另一另一端綁在墻上的釘子上。先拉動(dòng)珠子使線水平靜止，然端綁在墻上的釘子上。先拉動(dòng)珠子使線水平靜止，然后松手使珠子下落。求線擺下后松手使珠子下落。求線擺下 角時(shí)，珠子的速率和角時(shí)，珠子的速率和線的張力。線的張力。lgmTxx 1 1、鏈子離開桌面時(shí)的速度（不考慮摩擦）；、鏈子離開桌面時(shí)的速度（不考慮摩擦）； 2 2、若鏈條與桌面有摩擦，設(shè)摩擦系數(shù)為、若鏈條與桌面有摩擦，設(shè)摩擦系數(shù)為 ， 問鏈問鏈條垂下多長開始下滑？條垂下多長開始下滑？例例3 3：一條長：一條長 L，質(zhì)量為，質(zhì)量為m且均勻分布的鏈條成直

22、線狀且均勻分布的鏈條成直線狀放在水平桌面上。鏈子的一端有極小段被拉出桌子邊放在水平桌面上。鏈子的一端有極小段被拉出桌子邊緣，在重力作用下從靜止開始下落。緣，在重力作用下從靜止開始下落。試求：試求：旋轉(zhuǎn)水銀面望遠(yuǎn)鏡旋轉(zhuǎn)水銀面望遠(yuǎn)鏡2 42 4運(yùn)動(dòng)的描述運(yùn)動(dòng)的描述動(dòng)力學(xué)問題動(dòng)力學(xué)問題牛頓定律的應(yīng)用牛頓定律的應(yīng)用任意的參考系任意的參考系任意的參考系任意的參考系慣性系，牛頓定律成立。慣性系，牛頓定律成立。水平方向小球不受力水平方向小球不受力小車是非慣性系小車是非慣性系牛頓定律不成立！牛頓定律不成立！小球加速小球加速a0mma0a0S系系小球靜止小球靜止a0mS 系系 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原

23、理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律例一：加速平動(dòng)參考系例一：加速平動(dòng)參考系 結(jié)論：對地面參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立；對結(jié)論：對地面參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立；對加速平動(dòng)的參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立。加速平動(dòng)的參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立。例二：例二：以地面為參考系以地面為參考系2Fmr 彈彈 2ar 以轉(zhuǎn)盤為參考系以轉(zhuǎn)盤為參考系20Fmra 彈彈 結(jié)論：對地面參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立；結(jié)論：對地面參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立；對轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立。對轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系而言，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立。m m圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)真實(shí)彈力真實(shí)彈力靜止靜止慣性系慣

24、性系S轉(zhuǎn)動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)系S【慣性系】牛頓定律適用的參照系?！緫T性系】牛頓定律適用的參照系。在慣性系中，一在慣性系中，一個(gè)不受力的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。個(gè)不受力的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。相對慣性系作相對慣性系作加速運(yùn)動(dòng)加速運(yùn)動(dòng)的參考系是的參考系是非慣性系非慣性系。 相對于慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系是慣性系。相對于慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系是慣性系。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律地面系地面系日心系日心系ZXY地心系地心系o（1 1）一個(gè)參照系是否是慣性系，只能由實(shí)驗(yàn)確定。）一個(gè)參照系是否是慣性系，只能由實(shí)驗(yàn)確定。（2

25、 2）嚴(yán)格的慣性系是關(guān)于參照系的一種理想模型。）嚴(yán)格的慣性系是關(guān)于參照系的一種理想模型。地心系：地心系：繞太陽的向心加速度繞太陽的向心加速度6 10-3m/s2（g的的103）地面系地面系：赤道處自轉(zhuǎn)向心加速度赤道處自轉(zhuǎn)向心加速度3.4 10-2m/s2日心系日心系：繞銀河系中心旋轉(zhuǎn)繞銀河系中心旋轉(zhuǎn) 為了在非慣性系中形式地應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，必須為了在非慣性系中形式地應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，必須引入慣性力的概念。在非慣性系中，牛二的形式為：引入慣性力的概念。在非慣性系中，牛二的形式為：amFFI真實(shí)力真實(shí)力慣性力慣性力物體相對非慣物體相對非慣性系的加速度性系的加速度非慣性系中的合外力非慣性系中的合外力

26、FS 系系S系系mF0a1 1、平動(dòng)加速的參考系中的慣性力、平動(dòng)加速的參考系中的慣性力在在 S 系：系：amF=amam0amamF)(0F 0Ia-mFam 加速平動(dòng)參考系中的慣性力加速平動(dòng)參考系中的慣性力在在 S系：系：0Ia-mF2 2、轉(zhuǎn)動(dòng)系中的慣性力、轉(zhuǎn)動(dòng)系中的慣性力m m彈力彈力真實(shí)彈力真實(shí)彈力還受慣性力還受慣性力慣性離心力慣性離心力慣性系慣性系S設(shè)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體設(shè)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體m相對圓盤相對圓盤靜止。靜止。轉(zhuǎn)動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)系Sr rm mF F2* 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律2IFm r 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)系系中中慣慣性性力

27、力，又又叫叫慣慣性性離離心心力力（1）、慣性離心力）、慣性離心力圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體m相對圓盤沿徑向勻速運(yùn)動(dòng)的情相對圓盤沿徑向勻速運(yùn)動(dòng)的情況況 mt t 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律（）、科里奧利力（）、科里奧利力2 2、轉(zhuǎn)動(dòng)系中的慣性力、轉(zhuǎn)動(dòng)系中的慣性力 （）、科里奧利力（）、科里奧利力BA槽壁真實(shí)力槽壁真實(shí)力科里奧利力科里奧利力 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體m相對圓盤沿徑向運(yùn)動(dòng)的情況相對圓盤沿徑向運(yùn)動(dòng)的情況 mt t

28、槽壁真實(shí)力槽壁真實(shí)力tm2科里奧利力科里奧利力慣性離心力慣性離心力 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律地球上的科里奧利力現(xiàn)象地球上的科里奧利力現(xiàn)象 *KFt m m2*KF南半球t *KF*KF*KFtt （1 1）河岸被沖刷和鐵軌磨損）河岸被沖刷和鐵軌磨損在北半球運(yùn)動(dòng)的物體總在北半球運(yùn)動(dòng)的物體總受到指向右側(cè)的受到指向右側(cè)的CoriolisCoriolis力力. .河床的右岸受到嚴(yán)重的沖刷，河床的右岸受到嚴(yán)重的沖刷，鐵軌右側(cè)磨損較嚴(yán)重鐵軌右側(cè)磨損較嚴(yán)重. .而在而在南半球，情形與上述恰好相南半球，情形與上述恰好相反反. . 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)

29、動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律（2 2）落體偏東與彈道偏向）落體偏東與彈道偏向 t *KF Ft *KF F高空自由下落的物體高空自由下落的物體總是向東偏移。在北半球總是向東偏移。在北半球和南半球是一樣的，在極和南半球是一樣的，在極地偏離為零；在赤道偏離地偏離為零；在赤道偏離最大。最大。以地面參照系來計(jì)算洲以地面參照系來計(jì)算洲際彈道導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程火炮和人際彈道導(dǎo)彈、遠(yuǎn)程火炮和人造地球衛(wèi)星的軌道時(shí)，需要造地球衛(wèi)星的軌道時(shí)，需要考慮考慮CoriolisCoriolis效應(yīng)。效應(yīng)。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律0amFI1 1、慣性力與質(zhì)點(diǎn)的位置無關(guān)。、慣性力與質(zhì)點(diǎn)的位置無關(guān)。3 3、在非慣性系中可感受到、觀察到。、在非慣性系中可感受到、觀察到。2 2、牛頓力學(xué)認(rèn)為慣性力是、牛頓力學(xué)認(rèn)為慣性力是“假想力假想力”，無施力者，無施力者，沒有反作用力。沒有反作用力。 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律力學(xué)相對性原理非慣性系中的牛頓定律rmFI2aIFaIF二戰(zhàn)中的小故事：二戰(zhàn)中的小故事： 美美TinosaTinosa號潛艇攜帶號潛艇攜帶1616枚魚雷，在太平洋離敵艦枚魚雷，在