第二章牛顿运动定律教案2008

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1、第二章　牛顿运动定律教学要求：*理解力、质量、惯性参考系等概念；*掌握牛顿三大定律，能熟练用牛顿二定律解力学两大类问题；*了解自然力与常见力；了解物理量的量纲。教学内容（学时：2学时）：§2-1牛顿运动定律§2-2物理量的单位和量纲§2-3自然力与常见力§2-4牛顿运动定律的应用§2-5非惯性系中的力学问题*教学重点：*掌握牛顿三定律及其适用条件；*牛顿运动定律的应用（难点：牛顿二定律微分形式）。38作业：2—03）、2—06）、2—08）、2—13）、2—15）、2—17）。-----------------

2、--------------------------------§2–1牛顿运动定律一牛顿运动定律1．牛顿第一定律（惯性定律）每个物体继续保持其静止或沿一直线作匀速运动的状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态。(指出：惯性、力的概念)2．牛顿第二定律运动变化和所加的力成正比，且发生在所加力的直线方向上。(2-1)*在低速运动情况下（质量m可视为常量）为：38(2-2)——质点运动微分方程（质点动力学方程）或：(2-3)*在高速运动情况下，质量m明显发生变化，为：（式中：m0—静质量）3．牛顿第三定律（作用力与

3、反作用力定律）表明：物体间的作用力与反作用力同时产生，同时消失，大小相等，方向相反，在同一直线上，性质相同。二理解牛顿运动定律应注意的几个问题1．运动迭加原理38当力Fi单独作用物体，加速度为ai，有：当物体受两个以上(i=1,2，……，n)力作用时，实验表明：合力作用效果与各分力作用效果的矢量和相等。有：可得：(2-4)——力的迭加原理2.第二定律或是矢量方程。*笛卡儿坐标系分量式为：38　　　(2-5)或：*自然坐标系(2-6)切线方向分量式方程可为：38(2-6¢)3.第二定律是瞬时关系式（物体在t具有的

4、加速度与同时刻所受力大小成正比，方向相同，且为时间t的函数）恒力变力（加速度与力在时间上表现为一一对应的关系）4．牛顿力学适用的范围质点——质点系宏观物体（物体线度大于10–10m数量级）低速运动（物体运动速度远小于光在真空中传播速度）惯性参照系附：惯性系的确定原则（根据牛顿第一定律由实验结果判断）实验表明：以银河系中心为坐标原点，固定于银河系参照系是好惯性系。38以太阳中心为坐标原点太阳参照系也是较好惯性系。一般讨论常采用坐标原点固定于地球中心的参照系(地心系)或固定于地球表面上参照系(地面系)——精度不算高

5、的惯性系。--------------------------------------------------------§2-2物理量的单位和量纲一SI单位国际单位制(SI)的构成为：表2.1SI基本单位量的名称单位名称单位符号长度米m38质量千克(公斤)kg时间秒s电流安[培]A热力学温度开[尔文]K物质的量摩[尔]mol发光强度坎[德拉]cd二　量纲(dimension)（导出量和基本量之间相关的物理规律性）力学中SI基本量：长度——m——L质量——kg——M时间——s——T某一物理量Q的量纲则为：(式中

6、:a、b、g称为量纲指数)例如:速度的单位m/s，量纲为(量纲指数38)力的单位N(m×kg/s2)，量纲为(量纲指数)-----------------------------------------------------------§2-3自然力与常见力一基本自然力（两物体间的相互作用称为力）*按表现形式分为:重力、正压力、弹力、摩擦力、电力、磁力、核力……等等。*按本质分为四种基本自然力:万有引力、电磁力、强力、弱力。2.3四种基本自然力的特征38力的种类相互作用的物体力程力的强度媒介粒子万有引力全部粒

7、子10–34N引力子(？)电磁力带电粒子102N光子强力夸克<10–15m104N胶子弱力大多数(基本)粒子<10–17m10–2N中间波色子讨论１．万有引力式中：为方向的单位矢量；负号表示与方向相反—引力；G为引力常量G=6.67´10–11m3/kg×s2；m1、m2——物体的引力质量38２．电磁力（两个静止点电荷间的电磁力遵从库仑定律）（为真空介电常量）3．强力核子间的万有引力很微弱，约10–34N，库仑力表现为排斥力，约为102N，但原子核相当稳定，体积极小，密度极大—存在着强大得多的作用力——强力（短

8、程力，比电磁力大两个数量级）。粒子间距为0.4´10–15m~10–15m时表现为吸引，粒子间距小于0.4´10–15m时表现为排斥，粒子间距大于10–15m后迅速衰减，可忽略不计。4．弱力弱力也是各种粒子间的一种相互作用；它支配着某些放射性现象（在b38衰变等过程）；弱力的作用力程比强力更短，仅为10–17m，强度很弱。二技术中常见的力1．重力当物体距离地球表面h(h<