大学物理(上)05动力学

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1、大学物理电子教案辽宁工程技术大学物理教研室10/4/20211一、牛顿运动三定律1.牛顿第一定律：惯性定律2.牛顿第二定律3.牛顿第三定律小结10/4/20212二、常见的几种力万有引力弹性力静摩擦力滑动摩擦力三、惯性系牛顿定律适用的参照系称为惯性系6.讨论四、应用牛顿运动定律解题步骤1.认物体2.看运动3.查受力4.列方程5.解方程10/4/20213解：①认物体：小球；②看运动：小球作曲线运动；③查受力：对小球进行受力分析；④建立自然坐标：①②③①式×dθ：在曲线运动中应用例5:⑤列方程：长为l的

2、轻绳，一端固定，另一端系一质量为m的小球，使小球从悬挂的铅直位置以水平初速度开始运动，求小球转过θ角时的角速度和绳中的张力。10/4/20214对③积分：由②式：亦可用机械能守恒定律求之10/4/202152.2功与动能定理一、功二、质点的动能定理三、质点系的动能定理10/4/20216功是标量，但有正负之分ab一、功1.恒力的功单位：（J）（eV）1eV=1.610-19J质点作直线运动且所受的力为恒力。10/4/20217在直角坐标系中θab2.变力的功（1）任取位移元（2）计算元功（3）计算总

3、功10/4/202184.功率瞬时功率平均功率单位：（W）3.合力的功单位时间内力所作的功10/4/20219例1:变力直线功解：一质量为m的质点，在力F=kt(k为常量）作用下由静止出发作直线运动，求在T秒内此力所作的功。另法：先求出x=x(t)及dx,然后代入10/4/202110一力作用在质量为m=3.0kg的质点上，已知质点的位置与时间的函数关系为x=3t-4t2+t3(SI)，求(1)力在最初4s内所作的功；(2)t=1s时，力对质点的瞬时功率。解：(1)(2)例2:10/4/202111一

4、力作用在质量m=5.0kg的质点上，质点的运动方程为解：求1-3s力所作的功例3:10/4/202112解：倔强系数为k的轻弹簧，一端固定在A点，另一端系一质量为m的物体，靠在光滑的半径为R的圆柱体表面上，弹簧原长为AB，在力的作用下（力的方向处处为圆柱面的切线方向），物体极其缓慢地沿表面从位置B移到位置C求拉力对物体所作的功。例4:10/4/202113二、质点的动能定理合外力对质点所做的功=质点动能的增量ab10/4/202114几点说明：（1）功是动能改变的量度质点的动能定理说明了作功与质点运动

5、状态的关系：质点动能的任何变化都是由于合力对质点作功引起的，合力在某一过程中对质点作的功，在量值上等于质点在同一过程中动能的增量。动能定理给出了求功的一种方法（只能求合外力的功）（3）动能定理只适用于惯性系，功、动能都是相对量（4）当合力作正功时(A>0)，质点动能增加当合力作负功时(A<0)，质点动能减少（2）动能定理还说明了合力对质点所作的功，只与质点在始、末两状态的动能有关，而与质点在运动过程中动能变化的细节无关，只要知道了质点在始、末两状态的动能，就知道了合力对质点所作的功。10/4/2021

6、15三、质点系的动能定理对m1和m2应用动能定理10/4/202116例5：子弹:子弹出口速率为求枪管长度L=?解：一切外力与一切内力所作功的代数和等于质点系动能的增量质点系的动能定理10/4/202117用铁锤将一只铁钉击入木板内,设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板之深度成正比,如果在击第一次时,能将钉击入木板内1cm,击第二次时（锤仍然以第一次同样的速度击钉）,能击入多深？例6：解：10/4/202118解：倔强系数为k的轻弹簧，一端固定在A点，另一端系一质量为m的物体，靠在光滑的半径为R的圆柱体表

7、面上，弹簧原长为AB，在力的作用下（力的方向处处为圆柱面的切线方向），物体极其缓慢地沿表面从位置B移到位置C求拉力对物体所作的功。例4:10/4/202119将一根铁丝和其他物体摩擦,会使铁丝变热。把铁丝放入热水中,铁丝也会变热。可见,做功和热传递都可使铁丝发生同样的变化——变热。既然这样,做功多少和热量多少之间是否有一定的数量关系呢?最早研究功和热量关系的是英国物理学家焦耳。他从19世纪40年代开始,花了近40年的时间,做了400多次实验,用不同的方法初步测出了功和热量之间的数量关系。他指出:只要做

8、一定数量的机械功,总能得到和这个功相应的热量。多次实验结果证明:在没有热传递的情况下,消耗的机械功跟产生的热量总是成正比,而且功和热量的比值是个恒值。1卡=4.2焦耳10/4/202120焦耳在量热器里装了水，中间安上带有叶片的转轴，然后让下降重物带动叶片旋转，由于叶片和水的磨擦，水和量热器都变热了。根据重物下落的高度，可以算出转化的机械功；根据量热器内水的升高的温度，就可以计算水的内能的升高值。把两数进行比较就可以求出热功当量的准确值来。测量热功当量的