第2章_质点动力学

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1、第二章质点动力学本章前言◆本章学习目标1、对力、惯性、质量等概念和牛顿三定律要有正确的认识和较为深入的理解。2、正确运用牛顿定律分析力学问题。掌握隔离体分析力的解题方法。3、理解并掌握动量定理、角动量定理、动能定理的内容以及简单应用。4、理解并掌握动量守恒定律、角动量守恒定律和机械能守恒定律的意义及其成立条件。◆本章教学内容1、牛顿第一定律　　1.1 牛顿第一定律　　1.2 惯性　　1.3 力的初步概念2、牛顿第二定律　　2.1 牛顿第二定律　　2.2 质量的概念　　2.3 合力的概念、力的叠加原理　　2.4 惯性参考系3、牛顿第三定律4、力学中常见的几种力5、

2、牛顿定律的应用6、动量与冲量、质点的动量定理　　6.1 动量、冲量　　6.2 质点的动量定理7、质点系的动量定理　　7.1 质点系的内力与外力　　7.2 质点系的动量定理8、动量守恒定律9、角动量定理　　9.1 角动量　　9.2 力矩　　9．3角动量定理10、角动量守恒定律11、功与功率12、动能、动能定理13、保守力、势能　　13.1 保守力与非保守力　　13.2 势能14、功能原理　　14.1 质点系的动能定理　　14.2 功能原理15、机械能守恒定律、普遍能量转化与守恒定律　　15.1 机械能守恒定律　　15.2 普遍能量守恒与转化定律◆本章重点1、力和力

3、的分析计算，牛顿定律及其应用。2、冲量、动量的计算，动量定理及动量守恒的应用。3、力矩、角动量的计算和角动量定理及角动量守恒的应用。4、功、动能、势能、机械能的计算和动能定理、功能原理以及机械能守恒的应用。5、隔离物体法的使用以及复杂过程中守恒定律的综合应用。◆本章难点1、力的分析计算。2、角动量的计算。3、势能和机械能的准确计算。4、守恒过程的准确判断。◆本章学习方法建议及参考资料准确掌握各个物理量的定义和计算方法，能记住并准确判断运动过程中守恒的物理量。§2.1牛顿运动定律2.1.1牛顿运动定律一、牛顿第一定律牛顿第一定律的内容：物体将保持静止或作匀速直线运

4、动，直到其它物体对它的作用力迫使其改变这种状态为止。牛顿第一定律阐明了物体运动的如下本质规律：1、物体运动的惯性。由牛顿第一定律可知，物体之所以静止或作匀速直线运动是由于物体的本性造成的。这种本性叫做物体运动的惯性。2、惯性的大小可以使用一个物理量—质量来描写。这个质量也称为物体的惯性质量。在国际单位制中，质量的单位是千克（kg）。物体质量越大，惯性越大，保持原有运动状态的本领越强。3、牛顿第一定律阐明了力是改变运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的因素。这是牛顿的一个重大发现。在牛顿之前人们一直认为力是起维持物体运动状态的作用。二、牛顿第二定律牛顿第二定律的

5、内容：物体受到外力作用时将产生一个加速度，加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体自身的质量成反比，加速度的方向在合外力的方向上。牛顿第二定律是牛顿第一定律逻辑上的延伸，它进一步定量地阐明了物体受到外力作用时运动状态是如何变化的。（使物体产生一个加速度）。牛顿第二定律定量的数学表达式为：　　F=kma　　在国际单位制下，力是以牛顿（N）为单位，加速度以ms-2为单位，质量以kg为单位，这时k=1。故有：　　F=ma　上式是矢量形式的，也叫做牛顿运动方程。牛顿运动方程在固定直角坐标系和自然坐标系中它的分量式分别可以表示为：和。在牛顿定律的应用中，大家特别要注意的是

6、第二定律中的F是物体所受的合力。当有多个力作用在物体上时，由矢量合成规律可以得到　　　　　　　(1)式中是第i个分力，上式称为力的迭加原理。在大多数情况下，物体同时受到多个力的作用，F表示合力，a表示合力作用产生的总加速度。牛顿第二定律是瞬时关系式，。物体在t时刻具有的加速度与同一时刻所受的力大小成正比，方向相同，并且表现为时间t的函数。在某些情况下，物体所受的力为恒力，物体具有的加速度为匀加速度，例如自由落体运动，这时力与加速度都不随时间t变化。但是更普遍的情况表现为物体所受的力为变力，力的大小方向都可能发生变化，相应物体的加速度也是变化的，这时物体的加速度与

7、力在时间上应表现为一一对应的关系。三、牛顿第三定律牛顿第三定律的内容。牛顿第三定律有多种表述形式，这里我们要求大家掌握如下的表述：物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在不同的物体上。牛顿第三定律在逻辑上是牛顿第一、第二定律的延伸。在一、二定律中都使用了力的概念，但什么是力，力有什么特点都没有具体介绍。牛顿第三定律就是来补充力的特点和规律的定律。根据牛顿第三定律，我们可以将力定义为：力就是物体间的相互作用。这种相互作用分别叫做作用力与反作用力。从牛顿第三定律我们知道作用力与反作用力之间有如下的特点：1、作用力与反作用力大小相等；方向相反。力线是在同一

8、直线上的。2、作用力与反