第2章 牛顿运动定律

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1、第一篇力学第2章牛顿运动定律第2章牛顿运动定律Newton’sLawsofMotion第1节牛顿运动定律第2节基本力简介第3节牛顿运动定律的应用第4节惯性力Newton’sLawsofMotion第1节牛顿运动定律1.牛顿第一定律任何物体都保持静止或沿一条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。2.牛顿第二定律运动的改变和所加的力成正比;并且发生在这力所沿的直线的方向上。13.牛顿第三定律每一个作用总有一个相等的反作用与它对抗；或者说，两个物体之间的相互作用永远相等，且指向对方。牛顿第一定律指出力的作用是改变物体的运动状态,第

2、二定律进一步给出了力和运动的定量关系，第三定律则明确了力是物体间的相互作用。2由此定律的表述可知，任何一个物体都有保持运动状态不变的性质,这一特性称为惯性，因此第一定律又称惯性定律。对物体运动的描述必定是相对于一定的参考系而言的。牛顿第一定律（惯性定律）成立的参考系叫做惯性参考系，简称惯性系。牛顿第一定律不成立的参考系称为非惯性参考系，简称非惯性系。牛顿第一定律：任何物体都保持静止或沿一条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。3一个参考系是否为惯性系，只能由实验来判定。事实上,不存在严格意义上的惯性系。最常用的惯性系是地球,

3、在一般的工程技术问题中,地球（或者说地面）是一个足够精确的惯性系。注意：牛顿运动定律适用于惯性系。4BriefIntroductiononFundamentalForces第2节基本力简介物体间多种多样的相互作用力，如万有引力、弹性力、摩擦力、电力、磁力、分子力、粘滞力、核力等等，本质上都可以归结为四种基本的相互作用力：万有引力、电磁力、强力和弱力。1.万有引力因这个力无所不在,1674年胡克率先把它称为“万有引力”。万有引力在宏观领域作用显著，特别是在天体之间它起着主要作用。而在微观世界万有引力常小到可以忽略不计。52.电磁力电磁力是带电体间

4、的相互作用力,它既表现为引力，也表现为斥力,在带电粒子及带电宏观物体间都起着重要作用,电磁力远强于万有引力。弹性力，摩擦力，分子力，浮力，流体压力等本质上都属于电磁力。3.强力强力是存在于核子,介子和超子间的一种力。它的力程很短，作用范围仅约10－15米。当粒子间的距离大于此值时，强力迅速减小到可以忽略不计。而当距离小于此值时，强力将超过其它三种基本力而占支配地位。64.弱力弱力也称弱相互作用。它存在于核子、电子、中微子等大多数粒子之间，其力程比强力更短，小于10－17米，强度仅为强力的10－13倍,也比电磁力弱得多。因此只在某些反应(如－衰

5、变)中弱力才显得重要。20世纪60年代，温伯格和萨拉姆先后提出了一个把弱力和电磁力统一起来的“弱电统一理论”，指出在高于250GeV的能量范围内，弱相互作用和电磁相互作用是同一性质的相互作用,称做弱电相互作用。在低于250GeV的能量范围内，统一的弱电相互作用分解成了性质迥异的弱相互作用和电磁相互作用。7弱电统一理论在20世纪70年代和80年代初期得到了实验的证实。这一成功激发了人们以巨大的热情去继续寻找包括弱力、电磁力、强力的“大统一理论”，以及最终把四种基本力统一在一起的“超统一理论”。8与无先后之分ApplyingNewton’sLaws

6、第3节牛顿运动定律的应用1.牛顿第二定律公式当v<

7、于流体的运动速率成正比，即：，为常数。物体受的浮力为。求:任意时刻物体的速度和终极速度。解：取竖直向下为x轴的正方向,如图所示。这是个一维问题,可用正负号表示矢量的方向。物体在流体中竖直自由下落时,受到重力mg,浮力F和阻力f的作用。xo按牛顿第二定律:11，分离变量后积分可得重力和浮力都是恒力，而阻力随着物体加快下落而增大，最终三个力达到平衡，物体匀速下落，这时的速度称为终极速度或收尾速度。以vf表示终极速度,令t趋于无穷大,则有12xo例2.t=0时刻,一根长为L的均匀柔软的细绳通过光滑水平桌面上的光滑小孔由静止开始下滑.设绳刚开始下滑时下

8、垂部分长为a。求:在任意时刻t,绳自桌边下垂的长度。解：设绳开始下滑后t时刻下垂部分的长度为x(>a)，在桌面上的那段绳受到的支承力和重力抵消，整根绳