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1、人站在地球上，以地球?yàn)閰⒄障等遂o止不動(dòng)。而以地球以外的物體為參照系，則是“坐地日行八萬里”了。,因此，位移、速度、加速度等都要加上相對(duì)二字：相對(duì)位移、相對(duì)速度、相對(duì)加速度。,運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的，但是運(yùn)動(dòng)的描述具有相對(duì)性，在不同參考系中研究同一物體的運(yùn)動(dòng)情況結(jié)果會(huì)完全不同。,一、相對(duì)運(yùn)動(dòng),1-3 相對(duì)性運(yùn)動(dòng) 常見力和基本力,考慮兩個(gè)參考系中的坐標(biāo)系K和K(Oxyz和Oxyz)，它們相對(duì)作勻速直線運(yùn)動(dòng)。,在t=0時(shí)刻坐標(biāo)原點(diǎn)重合，對(duì)于同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)P，在任意時(shí)刻兩個(gè)坐標(biāo)系中的質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置矢量：,1.伽利略坐標(biāo)變換,K系原點(diǎn)相對(duì)K系原點(diǎn)的位矢：,從圖中很容易看出矢量關(guān)系：,成立的條件:絕對(duì)時(shí)空觀！,空間絕對(duì)

2、性:空間兩點(diǎn)距離的測(cè)量與坐標(biāo)系無關(guān)。,時(shí)間絕對(duì)性:時(shí)間的測(cè)量與坐標(biāo)系無關(guān)。,P點(diǎn)在K系和K系的空間坐標(biāo)、時(shí)間坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：,因此，滿足經(jīng)典時(shí)空觀的條件時(shí),伽利略坐標(biāo)變換式,分別表示質(zhì)點(diǎn)在兩個(gè)坐標(biāo)系中的速度,即,在直角坐標(biāo)系中寫成分量形式,伽利略速度變換,2.伽利略速度變換與加速度變換,注意：低速運(yùn)動(dòng)的物體滿足速度變換式，并且可通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)的物體，上面的變換式失效。,相對(duì)于地面豎直下落的物體，作出各個(gè)坐標(biāo)系中的速度方向，滿足矢量三角形法則。,為了便于記憶，通常把速度變換式寫成下面的形式,設(shè)K系相對(duì)于K系作勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度 沿x方向。,K系相對(duì)于K系的速度,表明質(zhì)點(diǎn)的加速度

3、相對(duì)于作勻速運(yùn)動(dòng)的各個(gè)參考系不變。,伽利略加速度變換,例1-6 某人以4 km/h的速度向東前進(jìn)時(shí)，感覺風(fēng)從正北吹來.如果將速度增加一倍，則感覺風(fēng)從東北方向吹來.求相對(duì)于地面的風(fēng)速和風(fēng)向.,解：由題意，以地面為基本參考系K，人為運(yùn)動(dòng)參考系K，取風(fēng)為研究對(duì)象，作圖,根據(jù)速度變換公式得到：,由圖中的幾何關(guān)系，知：,由此解得,以及,即風(fēng)速的方向?yàn)橄驏|偏南45，亦即在東南方向上。,例：一人能在靜水中以1.1ms-1的速率劃船前進(jìn)，今欲橫渡一寬度為4000m、水流速度為0.55ms-1的大河。,(1) 若要達(dá)到河正對(duì)岸的一點(diǎn)，應(yīng)如何確定劃行方向？需要多少時(shí)間？,(2) 如希望用最短的時(shí)間過河，應(yīng)如何確定

4、劃行方向？船到達(dá)對(duì)岸的位置在何處？,解：（1）相對(duì)運(yùn)動(dòng)的問題，以船A為研究對(duì)象，分別選擇岸k、水k作為參考系：,根據(jù)分析：船對(duì)水的速度方向應(yīng)垂直于河岸,需要時(shí)間：,（2） 分析（1）的速度合成圖,需要的時(shí)間最短，vAK在垂直于河岸的方向投影量最大，= 90。,根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系,利用幾何關(guān)系：,例1-7 一貨車在行駛過程中，遇到5m/s豎直下落的大雨，車上僅靠擋板平放有長為l=1m的木板。如果木板上表面距擋板最高端的距離h=1m，問貨車以多大的速度行駛，才能使木板不致淋雨？,解：車在前進(jìn)的過程中，雨相對(duì)于車向后下方運(yùn)動(dòng)，使雨不落在木板上，擋板最上端處的雨應(yīng)飄落在木板的最左端的左方。,例1-8

5、 一升降機(jī)以加速度1.22m/s2上升，當(dāng)上升速度為2.44m/s時(shí)，有一螺帽自升降機(jī)的天花板上松落，天花板與升降機(jī)的底面相距2.74 m計(jì)算螺帽從天花板落到底面所需的時(shí)間和螺帽相對(duì)于升降機(jī)外固定柱的下降距離。,解：我們把松開點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，把Oy軸的正方向選定為豎直向上的方向，那么，在螺帽松脫時(shí)，也即t=0時(shí)，螺帽以初速v0=2.44m/s作豎直上拋運(yùn)動(dòng)，到t時(shí)刻，它離開出發(fā)點(diǎn)的距離為,而在這段時(shí)間內(nèi)，升降機(jī)卻以初速v0作加速度a=1.22 m/s2的勻加速運(yùn)動(dòng)，它上升的距離為,因在螺帽與機(jī)底相遇時(shí)，s2與s1之差實(shí)際上是升降機(jī)的高度h=2.74 m，由此即可求出螺帽與機(jī)底相遇的時(shí)刻，亦

6、即,于是得,即螺帽與機(jī)底相遇所花時(shí)間為0.71 s,螺帽相對(duì)于機(jī)外固定柱子的下降距離為,二、常見力,重力：在地球表面的物體，受到地球的吸引而使物體受到的力。,重力與重力加速度的方向都是豎直向下。,1.重力,注意:由于地球自轉(zhuǎn)，重力并不是地球的引力，而是引力沿豎直方向的一個(gè)分力，地球引力的另一個(gè)分力提供向心力。,彈性力：兩個(gè)相互接觸并產(chǎn)生形變的物體企圖恢復(fù)原 狀而彼此互施作用力。,方 向: 始終與使物體發(fā)生形變的外力方向相反。,條 件：物體間接觸，物體的形變。,三種表現(xiàn)形式：,(1)兩個(gè)物體通過一定面積相互擠壓；,方向:垂直于接觸面指向?qū)Ψ健?大小:取決于擠壓程度。,2.彈力,(2)繩對(duì)物體的拉

7、力；,(3)彈簧的彈力；,大?。喝Q于繩的收緊程度。,方向：沿繩子背離物體。,彈性限度內(nèi)，彈性力滿足胡克定律：,方向：指向要恢復(fù)彈簧原長的方向。,靜摩擦力,最大靜摩擦力,：靜摩擦因數(shù),滑動(dòng)摩擦力,：滑動(dòng)摩擦因數(shù),摩擦力：兩個(gè)相互接觸的物體在沿接觸面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在它們的接觸面間所產(chǎn)生的一對(duì)阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。,方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。,條件：表面接觸擠壓；相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。,3.摩擦力,萬有引力：存在于一切物體間的相互吸引力。,牛頓萬有引力定律:,其中m1和m2為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，r為兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的距離，G0叫做萬有引力常量。,引力質(zhì)量與慣

8、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。,4.萬有引力,電磁力：存在于靜止電荷之間的電性力以及存在于運(yùn)動(dòng)電荷之間的磁性力，本質(zhì)上相互聯(lián)系，總稱為電磁力。,*三、基本力,1.電磁力,分子或原子都是由電荷系統(tǒng)組成，它們之間的作用力本質(zhì)上是電磁力。例如：物體間的彈力、摩擦力，氣體的壓力、浮力、粘滯阻力。,強(qiáng)力：亞微觀領(lǐng)域，存在于核子、介子和超子之間的、把原子內(nèi)的一些質(zhì)子和中子緊緊束縛在一起的一種力。,作用范圍：,2.強(qiáng)力,弱力：亞微觀領(lǐng)域內(nèi)的另一種短程力，導(dǎo)致衰變放出電子和中微子的重要作用力。,3.弱力,基本力,、萬有引力 Gravitational force 、電磁力 Electromagnetic force 、強(qiáng)力 Strong int