質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.3幾種常見(jiàn)的力質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)?，相互作用的?nèi)在聯(lián)系和規(guī)律。2.0教學(xué)基本要求2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律2.4牛頓定律的應(yīng)用舉例第二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.0教學(xué)基本要求

一掌握牛頓運(yùn)動(dòng)三定律的物理內(nèi)容及其適用條件，理解質(zhì)量和重量的概念。

二理解力的概念和力學(xué)中常見(jiàn)的三種力（重力、彈性力和摩擦力）的基本作用規(guī)律，并掌握在這些力作用下典型運(yùn)動(dòng)的特征。

三熟練掌握隔離體法分析物體受力和解題的基本思路及方法，并運(yùn)用隔離體法求解一般動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。第三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一重點(diǎn)力的概念，受力分析，運(yùn)用牛頓定律及隔離體法解題。難點(diǎn)動(dòng)力學(xué)中有關(guān)摩擦力的分析。2.0本章教學(xué)重難點(diǎn)第四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一英國(guó)物理學(xué)家,經(jīng)典物理學(xué)的奠基人.他對(duì)力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、天文學(xué)和數(shù)學(xué)等學(xué)科都有重大發(fā)現(xiàn),其代表作《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》是力學(xué)的經(jīng)典著作。牛頓是近代自然科學(xué)奠基時(shí)期具有集前人之大成的貢獻(xiàn)的偉大科學(xué)家。牛頓IssacNewton（1643－1727）牛頓簡(jiǎn)介第五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一墓志銘（模仿《創(chuàng)世紀(jì)》）

“NatureandNature’slawlayhidinnight,GodsaidletNewtonbeandallwaslight”“我之所以能比別人看得遠(yuǎn)些，是因?yàn)槲艺驹诰奕藗兊募缟??！?/p>

“我只不過(guò)是一個(gè)在海濱玩耍的小孩,不時(shí)地為比別人找到更光滑更美麗的卵石和貝殼而高興,而在我面前的真理的海洋,卻完全是個(gè)迷。”——牛頓牛頓簡(jiǎn)介第六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一本節(jié)內(nèi)容概要牛頓運(yùn)動(dòng)三定律慣性參考系力學(xué)相對(duì)性原理本節(jié)教學(xué)要求

掌握牛頓定律的基本內(nèi)容及其適用條件。

理解慣性與力、慣性系與非慣性系的概念。理解質(zhì)量和重量的概念。

2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一“任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止?！币慌ｎD第一定律，恒矢量2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一力：相互作用，改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)原因。慣性與力“物體”－－質(zhì)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)－－平動(dòng)。大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的抽象概括?！八芎狭榱悖轿词艿狡渌矬w的作用”慣性：保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)?！皯T性是每個(gè)物體按其一定的量而存在于其中的一種抵抗能力”。-----牛頓2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一地面參考系：（小球保持勻速運(yùn)動(dòng)）車(chē)廂參考系：（小球加速度為)車(chē)廂由勻速變?yōu)榧铀龠\(yùn)動(dòng)慣性參考系慣性參考系：適用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的參考系。靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)參考系2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一二牛頓第二定律：“質(zhì)點(diǎn)所獲的加速度大小與合外力的大小成正比，與質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量成反比；加速度與和外力兩者方向相同”。2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一注意事項(xiàng)1、適用范圍質(zhì)點(diǎn)、慣性系、低速（v<<c）、宏觀運(yùn)動(dòng)2、瞬時(shí)關(guān)系方向相同，同一時(shí)刻的瞬時(shí)量不是力，只是運(yùn)動(dòng)的改變量m3、

：合外力2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一力的疊加原理（力的獨(dú)立性）在直角坐標(biāo)系中在自然坐標(biāo)系中注意事項(xiàng)

分量形式2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一一車(chē)輛沿彎曲公路運(yùn)動(dòng)，試問(wèn)作用在車(chē)輛上的力是指向道路外側(cè)，還是指向道路的內(nèi)側(cè)？討論（內(nèi)側(cè)，公路彎曲處外側(cè)超高）

2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一三牛頓第三定律當(dāng)物體A以力作用在物體B上時(shí)，物體B也必定同時(shí)以力作用在物體A上，和在同一直線上，大小相等而方向相反。

A

B反作用力

作用力（物體間相互作用規(guī)律）2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1、力：相互作用。2、作用力與反作用力：瞬時(shí)關(guān)系，無(wú)主次、先后。第三定律指出：勝負(fù)的關(guān)鍵在于摩擦力2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一第三定律指出：3、同一性質(zhì)力4、作用效果不能相互抵消。GN地球桌面NG桌面2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一討論將一質(zhì)量略去不計(jì)的輕繩，跨過(guò)無(wú)摩擦的定滑輪。一只猴子抓住繩的一端，繩的另一端懸掛一個(gè)質(zhì)量和高度均與猴子相等的鏡子。開(kāi)始時(shí)，猴子與鏡在同一水平面上。猴子為了不看到鏡中的猴像，它作了正面三項(xiàng)嘗試：（1）向上爬；（2）向下爬；（3）松開(kāi)繩子自由下落。這樣猴子是否就看不到它在鏡中的像？（猴子一直能看到它在鏡中的像。）

2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律第十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一本節(jié)內(nèi)容概要萬(wàn)有引力和重力彈性力摩擦力*流體阻力本節(jié)教學(xué)要求

知道力學(xué)中常見(jiàn)的三種力（重力、彈性力和摩擦力）的基本作用規(guī)律。

掌握在重力、彈性力和摩擦力作用下典型運(yùn)動(dòng)的特征。2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

四種基本相互作用＊以距源處強(qiáng)相互作用的力強(qiáng)度為1種類(lèi)相互作用的物體強(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)粒子小于電磁力電荷無(wú)限遠(yuǎn)強(qiáng)力核子、介子等＊2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一溫伯格薩拉姆格拉肖弱相互作用電磁相互作用電弱相互作用理論（1979年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

）魯比亞、范德米爾實(shí)驗(yàn)證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎(jiǎng)

。電弱相互作用強(qiáng)相互作用萬(wàn)有引力作用“大統(tǒng)一”（尚待實(shí)現(xiàn)）2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一一萬(wàn)有引力和重力萬(wàn)有引力定律2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一G的測(cè)定卡文迪許，1798年，扭秤實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)：（第一個(gè)“稱(chēng)”出地球質(zhì)量的人?。?986年，國(guó)際科學(xué)聯(lián)盟理事會(huì)科技數(shù)據(jù)委員會(huì)（CODATA）推薦的數(shù)值：2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一重力萬(wàn)有引力定律2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一彈性力：形變，恢復(fù)原來(lái)形狀。二彈性力彈簧的彈性力繩索的張力正壓力與支持力常見(jiàn)彈性力2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一胡克定律：彈性限度內(nèi)，大小與伸長(zhǎng)量成正比，方向指向平衡位置。彈簧的彈性力2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

摩擦力：相接觸，相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或趨勢(shì)），接觸面處，阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)。1、靜摩擦力：相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)最大靜摩擦力三摩擦力2、滑動(dòng)摩擦力：相對(duì)運(yùn)動(dòng)一般情況

2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一靜摩擦力的判斷水平光滑BA2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第二十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一本節(jié)內(nèi)容概要兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題解題的基本思路本節(jié)教學(xué)要求熟練掌握用隔離體法分析物體的受力情況。掌握運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的基本思路及方法。

能用微積分方法求解變力作用下的簡(jiǎn)單質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第二十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1）已知力，確定運(yùn)動(dòng)情況或平衡狀態(tài)；2）已知運(yùn)動(dòng)情況或平衡狀態(tài)，求力。質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本特征在外力作用下，質(zhì)點(diǎn)具有加速度。兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1）認(rèn)物體（隔離體法）

；2）選參考系；3）分析受力，畫(huà)示力圖；4）列方程求解（分量式）；5）補(bǔ)充方程（約束條件）；6）先文字符號(hào)，后代入數(shù)據(jù)。

解題的基本思路2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一1）受力為恒力

分析力，列方程，求加速度和某些未知力。2）受力隨位置、時(shí)間或速度變化

重點(diǎn)：微分方程的求解。本課程涉及問(wèn)題2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一例1（1）如圖所示滑輪和繩子的質(zhì)量均不計(jì)，滑輪與繩間的摩擦力以及滑輪與軸間的摩擦力均不計(jì).且。求重物釋放后，物體的加速度和繩的張力。解受力為恒力(阿特伍德機(jī))

2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）若將此裝置置于電梯頂部，當(dāng)電梯以加速度相對(duì)地面向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，求兩物體相對(duì)電梯的加速度和繩的張力。解相對(duì)地面：，相對(duì)電梯：2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十四頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一例2質(zhì)量

的物體，在一光滑路面上作直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)，

,求：在作用下，t=3s時(shí)物體的速度。（F

/N，t/s）解力隨時(shí)間變化

2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十五頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一例3質(zhì)量為m的子彈以速度v0水平射入沙土中。子彈所受阻力與速度大小成正比，比例系數(shù)為k，忽略子彈重力的影響，求：(1)子彈射入沙土后,速度隨時(shí)間的變化規(guī)律;(2)子彈射入沙土的最大深度。解(1)力隨速度變化

2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十六頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一(2)法1解得2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十七頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一解例4質(zhì)量

的物體，在一光滑路面上作直線運(yùn)動(dòng)，

時(shí)，

，求在

作用下，物體運(yùn)動(dòng)到x=3m時(shí)的速度大小。（F

/N，x/m）力隨位置變化

2.3牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用示例第三十八頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一

例5質(zhì)量為、長(zhǎng)為的柔軟細(xì)繩，一端系著放在光滑桌面上質(zhì)量為的物體，如圖所示。在繩的另一端加如圖所示的力。繩被拉緊時(shí)會(huì)略有伸長(zhǎng)（形變），一般伸長(zhǎng)甚微，可略去不計(jì).現(xiàn)設(shè)繩的長(zhǎng)度不變，質(zhì)量分布是均勻的。求：（1）繩作用在物體上的力；（2）繩上任意點(diǎn)的張力。2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第三十九頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一（1）解：大小相等方向相反2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第四十頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）2.2力學(xué)中常見(jiàn)的力第四十一頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一問(wèn)繩和鉛直方向所成的角度為多少？空氣阻力不計(jì)．

例6

如圖擺長(zhǎng)為的圓錐擺，細(xì)繩一端固定在天花板上，另一端懸掛質(zhì)量為的小球，小球經(jīng)推動(dòng)后，在水平面內(nèi)繞通過(guò)圓心的鉛直軸作角速度為的勻速率圓周運(yùn)動(dòng)．第四十二頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一解越大，也越大另有第四十三頁(yè)，共四十八頁(yè)，編輯于2023年，星期一利用此原理，可制成蒸汽機(jī)的調(diào)速器（如圖