2-1 牛頓三定律

1、1,第二章,質點動力學,2,杰出的英國物理學家，經典物理學的奠基人他的不朽巨著自然哲學的數學原理總結了前人和自己關于力學以及微積分學方面的研究成果，其中含有三條牛頓運動定律和萬有引力定律,以及質量、動量、力和加速度等概念在光學方面，他說明了色散的起因，發(fā)現了色差及牛頓環(huán)，他還提出了光的微粒說,牛頓 Issac Newton （16431727）,3,牛頓的生平與主要科學活動,4,少年時代的牛頓，天資平常，但很喜歡制作各種機械模型，他有一種把自然現象、語言等進行分類、整理、歸納的強烈嗜好，對自然現象極感興趣。,青年牛頓,1666年6月至1667年3月， 兩度回到鄉(xiāng)間的老家,1665年獲學士學位,

2、1661年考入劍橋大學三一學院,5,1667年牛頓返回劍橋大學當研究生， 次年獲得碩士學位,1669年總結出了二項式定理,1669年由于巴洛的推薦，接受了“盧 卡斯數學講座”的職務,全面豐收的時期,1672年進行了光譜色分析試驗,1672年，由于制造反射望遠鏡的成就被接納為倫敦皇家學會會員,1680年前后提出萬有引力理論,1687年出版了自然哲學的數學原理,6,任何物體都要保持其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.,一牛頓三大定律,如物體在一參考系中不受其它物體作用，而保持靜止或勻速直線運動，這個參考系就稱為慣性參考系,2.1力對質點的瞬時效應,1牛頓第一定律,7,動量為

3、的物體，在合外力 的作用下，其動量隨時間的變化率應當等于作用于物體的合外力,當 時， 為常量,合外力,2牛頓第二定律,8,9,注： 為A處曲線的曲率半徑,自然坐標系中,10,(1) 瞬時關系,(2) 牛頓定律只適用于質點,注意,(3) 力的疊加原理,11,兩個物體之間作用力 和反作用力 ，沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上,（物體間相互作用規(guī)律）,3牛頓第三律,12,例 分析物體間的相互作用力,13,作用力與反作用力特點：,(1)大小相等、方向相反，分別作用在不同物體上，同時存在、同時消失，它們不能相互抵消,(2)是同一性質的力,注意,14,四種相互作用的力程和強度的比較,種

4、 類,相互作用粒子,力的強度,力程/m,引力作用,所有粒子、質點,弱相互作用,帶電粒子,電磁作用,核子、介子等強子,強相互作用,大多數粒子(比強力更普遍如電子不受強力但受弱力),二幾種常見的力,1 力的本質與統(tǒng)一場論,15,“統(tǒng)一”：是一種進步,是對客觀世界認識的深化(如電和磁的統(tǒng)一)。,關于力的統(tǒng)一,電磁力、引力-人們已認識了幾百年， 強力、弱力 -20世紀才被發(fā)現。,四種基本力：,物理學家的目標：弄明白,四種力可否從一種更基本、更簡單的力導出?,各種力是否能統(tǒng)一在一種一般的理論中?,表面上看起來不同的力是否只不過是一個普遍力的不同表現形式?,16,20世紀20年代，愛因斯坦最早著手這一工作

5、。最初是想統(tǒng)一電磁力和引力，但未成功。,已做和待做的工作： 弱、電統(tǒng)一：1967年溫伯格等提出理論,1979年榮獲諾貝爾物理學獎,1983年魯比亞, 范德米爾實驗證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎,17,大統(tǒng)一(弱、電、強 統(tǒng)一)： 已提出一些理論，因目前加速器能量不夠而無法實驗證實。 (需1015Gev，現103Gev),超大統(tǒng)一：四種力的統(tǒng)一 （尚待實現）,18,1）萬有引力,引力常數,m1,m2,r,重力,地表附近,2 生活中幾種常見的力,19,2）彈性力,常見彈性力有：正壓力、張力、彈簧彈性力等,由物體形變而產生的,20,3）摩擦力,一般情況,滑動摩擦力,最大靜摩擦力,21,1解題

6、步驟,已知力求運動方程 已知運動方程求力,2兩類常見問題,隔離物體 受力分析 建立坐標 列方程 解方程 結果討論,三牛頓定律的應用,22,解 取坐標如圖,例1 一質量 ，半徑 的球體在水中靜止釋放沉入水底已知阻力 , 為粘滯系數，求 ,令,教材45頁 例2.1.2,教材45頁 例2.1.1,23,24,（極限速度）,當 時,25,若球體在水面上具有豎直向下的速率 ，且在水中 ，則球在水中僅受阻力 的作用,26,例2 有一密度為的細棒，長度為l，其上端用細線懸著，下端緊貼著密度為的液體表面?，F懸線剪斷，求細棒在恰好全部沒入水中時的沉降速度。設液體沒有粘性。,解：以棒為對象，受力如圖：,棒運動在豎直向下的方向，取豎直向下建立坐標系。,當棒的最下端距水面距離為時x，浮力大小為：,此時棒受到的合外力為：,27,利用牛頓第二定律建立運動方程：,要求出速度與位置的