motion and forcenew

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1、第2章运动与力Motionandforce力学是关于运动的科学；我们说它的任务是：以完备而又简单的方式描述自然界中发生的运动。——基尔霍夫目录§2.1牛顿运动定律§2.2常见的几种力∗§2.3基本的自然力§2.4应用牛顿定律解题§2.5非惯性系与惯性力∗§2.6科里奥利力∗§2.7潮汐GalileoGalilei(1564-1642)伽利略理想实验伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。—《物理学的进化》爱因斯坦英费尔德IsaacNewton(1642-1727)§2.

2、1牛顿运动定律1、牛顿第一定律（惯性定律）物体保持静止或匀速直线运动不变，除非作用在它上面的“力”迫使它改变这种状态。更现代化的提法：“孤立质点”总保持静止或匀速直线运动状态。孤立质点：不受其它物体作用或离其它一切物体都足够远的质点。牛顿第一定律的意义：1、提出“惯性”的概念—物体保持静止或匀速直线运动不变的属性2、指出了物体运动状态改变的原因—力3、定义了惯性参考系孤立质点相对于谁静止或匀速运动？4、指出了惯性和力的关系惯性保持运动状态，力改变运动状态牛顿第一定律，又称惯性定律，是牛顿力学的重要基石之一，从亚里士多德的自然

3、哲学转变到牛顿的经典力学，最深刻的变化就在于建立了惯性定律。前者认为力是保持物体运动状态的原因，而后者认为力是改变物体运动状态的原因。惯性参考系：孤立质点相对于它静止或作匀速直线运动的参考系是惯性参考系一个参考系是否可视为惯性参考系，要在某一精度要求下，靠实验来检验。检验的理论依据是牛顿第一定律。地面物体运动地面参考系人造地球卫星运动地心—恒星参考系行星运动日心—恒星参考系2、牛顿第二定律运动的“变化”与所加动力成正比，并发生在力的方向上dddpF=动量形式dtdd“动量”的概念：p=mv在牛顿力学中，质量是与速度无关的常量

4、dddvdF==mma加速度形式dt用动量描述运动比用速度更普遍和深刻ò其它体系，例如电磁场也具有动量•••ò具有空间平移不变性的体系的动量守恒dd在狭义相对论中物体的质量随速度变化，F=madddp不再成立，但F=仍然成立。dt在现代物理中，动量和位矢是一对儿最基本的力学量，它们可以完备地描述质点的运动，其它力学量都是动量和位矢的函数。惯性质量：若作用在两质点上的力相等F=F12ma12由牛顿第二定律=ma21物体的质量反映了运动状态改变的难易程度，即惯性的大小，因此称之为惯性质量。质量是基本物理量之一，物理学中有两个质量

5、基准实物基准：规定国际千克原器的质量为1千克原子基准：规定12C的1/12为原子质量单位u3、力的叠加原理实验表明，如一质点同时受到几个力，则这些力各自产生自己的效果而不互相影响，总的效果跟它们的合力的作用效果一样，这一结论称为力的叠加原理。4、牛顿第三定律对于每一个作用都有一个相等的反作用；或者说，两个物体间的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。ddF=−F1221力是物体间的相互作用。牛顿的概念体系在逻辑上的完备性就在于：一个体系中各个物体的加速度的唯一原因就是这些物体本身。——爱因斯坦《牛顿力学及其对理论物理学发展

6、的影响》其中，力是指物体相互接触产生的，或通过“超距作用”产生的。“超距作用”可以理解成力的传递过程不需要时间，或力的传递速度为无限大。§2.2常见的几种力1、重力ddWm=g2、弹性力物体受力发生形变后，企图阻止形变加大的力。若物体所受外力撤销后，在外力作用下所发生的形状和体积的变化能够消失，这种形变叫弹性形变，这种物体叫弹性体。弹性力的表现形式：正压力、绳子张力、弹簧弹力……胡克定律：在弹性范围内，弹簧弹力与形变成正比f=−kx3、摩擦力相互接触的物体作相对滑动或有相对滑动的趋势时，阻碍物体相对滑动的力。固体之间的摩擦叫

7、干摩擦。干摩擦力包括静摩擦力和滑动摩擦力。静摩擦力的大小是可以变化的。静摩擦力有一个上限，叫最大静摩擦。实验表明，最大静摩擦力与正压力成正比f=μNssmax滑动摩擦力一般与相对速度有关。实验表明，在相对速度不太大也不太小时，滑动摩擦与相对速度无关，与正压力成正比f=μNkk§2.4应用牛顿定律解题两类问题：已知力求运动；已知运动求力。解题思路：确定物体；分析运动状态（运动学条件，初始条件）；分析受力；列方程（选取坐标系），求解，讨论。课下认真研究教材P52—56的例题。【例2.3】质量为m的小球，线长为l，求摆下θ角时小球

8、的速率和线的张力。dα分析运动状态vl=,0t=,0α==,0vdt分析受力lm选择坐标系，列方程αdvmgcosα==mamtdtd2vTTmg−=sinαmeˆnlvl=dαα（运动学条件）dtveˆtt=0,α==0,v0（初始条件）mgdvmgcosα=mdt2vTmg−=sinα