《大學(xué)物理》第五章牛頓定律的應(yīng)用課件

1、第五章開篇問題冰壺比賽他們在干嘛？小球系在一根細(xì)繩的一端，當(dāng)你握著繩子的另一端，以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，使小球在水平的圓周上運(yùn)動(dòng)。如果你在P點(diǎn)放開細(xì)繩，小球會(huì)沿著哪條軌跡運(yùn)動(dòng)呢？開篇問題5-1 包含摩擦力的牛頓定律應(yīng)用摩擦力的來源:物體表面的粗糙結(jié)構(gòu)當(dāng)我們試圖滑動(dòng)一個(gè)物體經(jīng)過另一物體的表面時(shí)，這些微小的凹凸將阻礙物體的滑動(dòng),即產(chǎn)生了摩擦力。摩擦的分類按物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)區(qū)分動(dòng)摩擦和靜摩擦按物體的運(yùn)動(dòng)形式分滾動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦按潤滑程度分干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦等 Friction方向：與物體運(yùn)動(dòng)方向相反大?。阂蕾囉趦蓚€(gè)相對滑動(dòng)表面的性質(zhì)動(dòng)摩擦K稱為動(dòng)摩擦系數(shù)，其值取決于接觸面的性質(zhì)。 一般情況下

2、，兩個(gè)硬表面之間的摩擦力大小與接觸面的面積大小基本無關(guān)。我們認(rèn)為，只要物體表面的光滑度一樣，無論是在寬闊的表面還是在狹窄的棱上滑動(dòng)產(chǎn)生的摩擦力相同。對于給定的摩擦面，實(shí)驗(yàn)表明摩擦力近似正比于兩個(gè)表面間的正壓力。kinetic這個(gè)關(guān)系式不屬于基本定律,而是摩擦力Ffr大小與正壓力FN大小之間的一種實(shí)驗(yàn)關(guān)系 - 經(jīng)驗(yàn)公式 典型摩擦系數(shù)表面靜摩擦系數(shù) 動(dòng)摩擦系數(shù) 木塊在木塊上0.40.2冰塊在冰塊上0.10.03金屬在金屬上（潤滑后）0.150.07鋼鐵在鋼鐵上（未潤滑）0.70.6橡膠在干燥的混凝土上1.00.8橡膠在潮濕的混凝土上0.70.5橡膠在其他固體表面上1-41潤滑后的球狀軸承之間0.0

3、10.01滑膜關(guān)節(jié)之間（人體四肢）0.010.01靜摩擦當(dāng)試圖用力去推桌子，而桌子又沒有被推動(dòng)，那么必然存在另一個(gè)力使得桌子能夠保持靜止不動(dòng)（對于靜止不動(dòng)的物體，合力應(yīng)為零）。這個(gè)力就是靜摩擦力。靜摩擦力的方向 與相對運(yùn)動(dòng)趨勢相反生活經(jīng)驗(yàn)：保持一個(gè)物體的滑動(dòng)比讓它從開始的位置滑動(dòng)起來更容易。static例題5-1注意：第一段線性規(guī)律突變點(diǎn)末段值不變概念例題5-2：在水平方向上用力推壓一個(gè)盒子，讓它緊緊地貼在墻上而不掉下來。一個(gè)水平方向上的力如何能阻止一個(gè)物體豎直方向上的運(yùn)動(dòng)呢？如果墻面光滑，這將不能實(shí)現(xiàn)。你施加的水平方向上的作用力將引起一個(gè)由墻施加給盒子的正壓力。最大靜摩擦力正比于正壓力。分別

4、作受力分析,列出牛頓運(yùn)動(dòng)方程在x方向上解題的思路和步驟 - 邏輯避免作受力分析、列牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤Attention！5-2 勻速圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)學(xué)勻速圓周運(yùn)動(dòng)：物體速度大小恒定的圓周運(yùn)動(dòng)速度的大小保持恒定速度的方向卻是時(shí)時(shí)改變該物體仍然是在作加速運(yùn)動(dòng) 瞬時(shí)速度的方向：沿切線方向由瞬時(shí)加速度的定義質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度的增量 (a)中ABC與(b)中三角形為相似三角形 設(shè)質(zhì)點(diǎn)繞圓心在作變速圓周運(yùn)動(dòng)，在其上任意選一點(diǎn) 可建立如下坐標(biāo)系，其中一根坐標(biāo)軸沿軌跡在該點(diǎn)P 的切線方向，該方向單位矢量用et 表示；另一坐標(biāo)軸沿該點(diǎn)軌跡的法線并指向曲線凹側(cè)，相應(yīng)單位矢量用en 表示，這就叫自然坐標(biāo)

5、系。 切向加速度和法向加速度 顯然，沿軌跡上各點(diǎn)，自然坐標(biāo)軸的方位是不斷變化著的。1.自然坐標(biāo)系BRdA 為單位矢量， 大小不變，但方向改變t時(shí)刻：A點(diǎn)t+dt時(shí)刻：B點(diǎn) dt時(shí)間內(nèi)經(jīng)過弧長dsds對應(yīng)圓心角角度d2.切向加速度和法向加速度 即與 同向BRdA圓周運(yùn)動(dòng)中的切向加速度at和法向加速度an切向加速度改變速度的大小，法向加速度改變速度的方向。特別注意為速率圓周運(yùn)動(dòng)中加速度的大小圓周運(yùn)動(dòng)中加速度的方向勻速圓周運(yùn)動(dòng) = 勻速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻速率圓周運(yùn)動(dòng)變速曲線運(yùn)動(dòng)討論：與勻速圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的幾個(gè)概念周期T頻率f5-3 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)根據(jù)牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律勻速圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)的物

6、體沿徑向必然有離心力（centrifuge force)維持圓周需要一個(gè)向心力離心力不是外加的力，而是物體做曲線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的。為什么叫離心力？當(dāng)旋轉(zhuǎn)雨傘時(shí)，雨傘上的水滴如何運(yùn)動(dòng)？此時(shí)雨傘上有一只青蛙，它看到雨滴如何運(yùn)動(dòng)？離心機(jī)（Centrifugation)高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)，可用于物質(zhì)的分離。超高速的離心機(jī)，轉(zhuǎn)速可達(dá)幾萬rpm，對應(yīng)于非常大（105g)的向心加速度。超高速的離心機(jī)的核心技術(shù)：高速轉(zhuǎn)子A點(diǎn)B點(diǎn)做水平and豎直圓周運(yùn)動(dòng)的小球受力分析5-4 公路彎道：傾斜彎道與不傾斜彎道轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)向心力向心力的來源摩擦力摩擦力的大小不打滑靜摩擦力打滑動(dòng)摩擦力豎直方向水平方向當(dāng)摩擦系數(shù)所以，路面結(jié)冰，行

7、車打滑豎直方向水平方向當(dāng)摩擦系數(shù)所以，路面結(jié)冰，行車打滑為什么汽車的車廂會(huì)傾倒？將汽車受到正壓力進(jìn)行分解:豎直方向分量與重力平衡水平方向分量充當(dāng)向心力5-6 和速度相關(guān)的力：粘滯力和終極速度*流體中的粘滯力流體中低速運(yùn)動(dòng)的物體，其粘滯力流體中高速運(yùn)動(dòng)的物體，其粘滯力(-k)必做題：4，11，15課后復(fù)習(xí)1、A.B兩物體質(zhì)量相等，桌面與物塊間摩擦系數(shù)為0.20。系統(tǒng)無初速釋放，物塊A的加速度為_g。Show me !拓展內(nèi)容圓周運(yùn)動(dòng)一般的曲線運(yùn)動(dòng)曲率半徑一般的曲線運(yùn)動(dòng)自然坐標(biāo)系下：拋體運(yùn)動(dòng)速率左右同時(shí)積分設(shè)k=b/m,同前一例題 棒運(yùn)動(dòng)在豎直向下的方向，取豎直向下建立坐標(biāo)系。例題有一密度為的細(xì)棒，長度為l，其上端用細(xì)線懸著，下端緊貼著密度為的液體表面。現(xiàn)懸線剪斷，求細(xì)棒在恰好全部沒入水中時(shí)的沉降速