大学物理课件2质点动力学.pdf

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1、第2章质点动力学2018/3/171第2章质点动力学2018/3/172第2章质点动力学牛顿(1643-1727),伟大的英国物理学家,提出了牛顿三定律和万有引力定律,奠定了经典物理基础。研究了光的色散、色差和干涉现象,发现了牛顿环,提出了光的微粒说。他与莱布尼兹各自独立发明了微积分。2018/3/173第2章牛顿质点动力学•牛顿年幼时,曾一面牵牛上山,一面看书,到家后才发觉手里只有一根绳;看书时定时煮鸡蛋结果将表和鸡蛋一齐煮在锅里。2018/3/174第2章质点动力学本章教学基本要求1、掌握质量、惯性系、非惯性系和惯性力等概念2、掌

2、握牛顿第二定律的基本内容及其适用条件,熟练掌握用牛顿第二定律求解质点动力学问题。3、掌握常见力的性质和计算方法,能熟练分析物体的受力情况,掌握隔离体图法。4、理解惯性系和非惯性系的区别,初步掌握在非惯性系中求解质点动力学的方法。2018/3/175第2章质点动力学§2.1牛顿运动定律牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态,直到其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。几点说明:任何物体都具有惯性,牛顿第一定律又叫惯性定律。惯性系:在一个参考系观察,一个不受力作用或处于平衡状态的物体,将保持静止或匀速直线运动的状态,这个

3、参考系叫惯性系。2018/3/176第2章质点动力学一、牛顿第一定律惯性系惯性系(InertialFrame):牛顿第一定律适用的参考系。通常选太阳或地球为参考系地心参考系日心参考系FK4参考系2018/3/177第2章质点动力学二、牛顿第二定律牛顿第二定律:物体受到外力作用时,它所获得的加速度的大小与外力的大小成正比,并与物体的质量成反比,加速度的方向与外力的方向相同。F=ma单位:Nkgm/s2讨论:(1)质量:惯性质量。(2)瞬时性:力和加速度都是瞬时的。(3)矢量性:力与加速度都是矢量,方向相同,满足叠加原理。2018/3

4、/178牛顿第二定律第2章质点动力学叠加原理:几个力同时作用在一个物体上,物体产生的加速度等于每个力单独作用时产生的加速度的叠加。力F、F、、F同时作用在物体上,F、a12i分别表示合力、合加速度,a1、a2、、ai分别表示各个力产生的加速度。2018/3/179牛顿第二定律第2章质点动力学F=∑Fi=F1+F2++Fi=ma+ma++ma12i=ma直角坐标系与自然坐标系中的分量形式2dvdxxF=m=mx2dvdtdtF=ma=mttdvd2ydtyF=m=my22dtdtvF=ma=mn

5、ndvd2zρzF=m=mz2dtdt2018/3/1710第2章质点动力学●牛顿第二定律的基本形式令:p=mvdp=F即:dp=Fdtdt•速度远低于光速时,过渡为F=ma•是基本的普遍形式,适用于高速与变质量问题。2018/3/1711第2章质点动力学三、牛顿第三定律两个物体之间的作用力F和反作用力F′沿同一直线,大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上。F=−F′两点说明:(1)作用力、反作用力,分别作用于二物体,各产生其效果;(2)作用力和反作用力是性质相同的力。2018/3/1712第2章质点动力学§

6、2.2常见力和基本力北极一、常见力2(1)重力:在地球表面的物体,r−mωrP受到地球的吸引而使物体受到的o′mg力。G=mgoG重力方向:竖直向下。GM0忽略地球自转:g=2R南极ω问:重力是不是地球的引力?2018/3/1713常见力和基本力第2章质点动力学(2)弹性力:两个相互接触并产生形变的物体企图恢复原状而彼此互施作用力。条件:物体间接触,物体的形变。方向:始终与使物体发生形变的外力方向相反。N′a挤压;b.拉力TN2018/3/1714弹力第2章质点动力学c.弹簧的弹力xF=−kxOF弹性限度内,弹性力满足

7、胡克定律:(3)摩擦力:两个相互接触的物体在沿接触面相对运动时,或者有相对运动趋势时,在它们的接触面间所产生的一对阻碍相对运动或相对运动趋势的力。2018/3/1715万有引力第2章质点动力学(4)万有引力:存在于一切物体间的相互吸引力。牛顿万有引力定律:mm12F=G02r其中m1和m2为两个质点的引力质量,r为两个质点的距离,G0叫做万有引力常量。−113−1−2G=6.67×10m⋅kg⋅s02018/3/1716第2章质点动力学(5)电磁力:存在于静止电荷之间的电性力以及存在于运动电荷之间的磁性力,本质上相互联系,总称为电磁力

8、。分子或原子都是由电荷系统组成,它们之间的作用力本质上是电磁力。例如:物体间的弹力、摩擦力,气体的压力、浮力、粘滞阻力。(6)强力:亚微观领域,存在于核子、介子和超子之间的、把原子核内的一些质子和中子紧紧束缚在一起的一种

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