质点动力学1(牛顿定律功和能

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1、§2-1牛顿运动定律第二章质点动力学物理教研室段志欣经典力学的集大成者——牛顿杰出的英国物理学家、数学家、天文学家。经典物理学的奠基人。牛顿(IsaacNewton,1642―1727)重要贡献《自然哲学的数学原理》牛顿运动三大定律万有引力定律微积分我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。基本概念1、惯性系2、力静止或作匀速直线运动的参考系。不存在绝对的惯性系，一般情况下，地球可近似视为惯性系。物体产生加速度或形变的原因。具体的定量关系由牛顿第二定律

2、给出。万有引力弹性力摩擦力万有引力1、物体间的万有引力方向沿着它们的连线大小引力常数2、物体的重力——地球对地面附近物体的万有引力地球质量地球半径引力质量弹性力1、弹性力——绳索的张力、压力等形变引起（恢复原形状的力）大小取决于物体的运动状态方向垂直于接触面2、胡克定律弹性力的大小与弹簧的伸长量成正比方向指向平衡位置fkxixf摩擦力1、摩擦力相对运动或有运动趋势引起（阻碍物体运动的力）滑动摩擦静摩擦大小取决于物体的运动状态方向与运动或运动趋势方向相反2、最大静摩擦力正压力静摩擦因数，由接触面的情况和材料确定3、滑动摩擦力略小于（近似等于）0牛顿运动定律——惯性定律牛顿

3、第一定律Newton'sfirstlawofmotion任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到其他物体的相互作用迫使它改变这种运动状态为止。具有保持原状态的性质称为惯性，力可改变状态只能依靠观察和实验确定惯性系⑴太阳系、地球近似惯性系⑵相对于惯性系匀速运动的参考系牛顿力学的基础——惯性定律牛顿力学的核心——牛顿第二定律1、质点的动量——物质运动的一种量度。2、牛顿第二定律物体的动量随时间的变化率等于作用于该物的合外力适用条件：惯性系、低速、质点合外力与运动加速度的瞬时性矢量性和分力对应性（力的独立作用）牛顿力学的核心——牛顿第二定律直角坐标投影具体运用时常用其坐标分量

4、形式计算牛顿力学的补充——牛顿第三定律两个物体之间的作用力与反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。同时性：不能孤立存在同性质的力异物性：不能相互抵消地球1、两类问题已知作用在物体上的力，确定运动状态。已知物体的运动状态，推论作用在物体上的力。2、常用的分析方法和步骤定对象看运动（参考系）查受力（画受力图）列方程（坐标系，规定正方向）牛顿运动定律的应用轮船以速率0行驶，它受到的摩擦阻力与速率成正比，可表示为F=-k(k为正常数)。设轮船的质量为m，当轮船发动机关闭后，求路程x随时间t的变化规律。解：（1）由牛顿运动定律分离变量例题1：P482-1两

5、边积分积分并整理得如图系统，求物体A和B的加速度。例题2：P492-3小结和课后作业牛顿第二定律及其应用习题P76：1，2，4，5，19,21,22例题2-1，2-3阅读教材相关内容2-2功和能的关系第2章质点动力学物理教研室段志欣一功1、功力的空间积累效应，用W表示2、直线运动恒力做功的表达式FrqmsAFcosqrs∵F∴Ar注意功是标量，只有大小无方向但有正负，取决于力与位移的夹角功的单位：焦耳（J）1J=1Nm3、变力做功的一般表达式xzyOFAB微分法：分成多个小位移段mrFrdrdrq位移小到力可视为不变力在小位移段内的功rFAdd力在整个路径的功ikjFxFy

6、FzFAdFcosqdsABArFdABAB直角坐标表示dxiydjzdkrdAFxFyFzdxydzdAB例题：计算在头2s时间内，力对物体做的功。已知：车质量运动学方程，解法提要例题：重力做功xyABy1y2FqrdrqdygmFjFrdWABFrdABrFyxrijWgm()jyxijgm()y2y1重力做功的多少与路径无关做功的多少与起末点的位置决定21一人从H＝10m深的水井中提水,开始时,桶中装有M＝10kg的水(忽略桶的质量).由于水桶漏水,每升高1m要漏出0.2kg的水,求将水桶匀速地从井中提到井口的过程中,人所做的功。解:因水匀速上升oyy例题：P522-5

7、二、保守力与非保守力1、保守力力所做的功仅由受力质点起始和终了位置决定，而与受力质点所经历的路径无关。重力、弹性力、万有引力、静电场力等FrdA0保守力沿任意闭合回路对受力质点做功为零2、非保守力摩擦力、流体阻力、粘滞力、爆炸力等三、势能任意位置A参考位置O定义空间位置的函数——势能数值上等于从该位置到参考位置保守力对物体所做的功⑴势能属于系统，源于物体间相互作用为保守力⑵势能由物体间相对位置决定的状态函数，又称位能⑶势能的值与势能零点的选取有关——相对性FrdOEpAc例题：求重力势能以坐标原点O为势