水务工程专业大学物理第二章牛顿定律

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1、第2章运动与力牛顿运动定律常见的几种力非惯性系与惯性力牛顿定律应用提纲§2-1牛顿定律牛顿（IsaacNewton，1642-1727），英国伟大的物理学家，一生对科学事业所做的贡献，遍及物理学、数学和天文学等领域。在物理学上，牛顿在伽利略、开普勒等人工作的基础上，建立了牛顿三定律和万有引力定律，并建立了经典力学的理论体系。一.牛顿第一定律表述:任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变运动状态为止.说明:1.牛顿第一定律说明任何物体都有保持其运动状态不变的性质，即惯性；2.该定律给出了力的动力学定义:力是物体运动状态改变的原因

2、;3.该定律定义了惯性参考系；4.该定律是一种理想情况.不存在不受力的物体,物体受合外力为零与不受外力情况相同.数学形式:F=0时,v=恒矢量二.牛顿第二定律定义动量:p=mv牛顿第二定律表述:的变化率应当等于作用于物体的合外力,即当物体作低速运动时，其质量为不依赖于速度的常量,第二定律变为：动量为p的物体,在合外力F的作用下,其动量随时间注意:1.牛顿第二定律所表示的F与a的关系是瞬时关系;4.质量是物体惯性的量度----惯性质量。即外力相同的情况下，质量大的物体产生的加速度小。意味着质量大的物体抵抗运动变化的性质强，也就是它的惯性大。故质量是

3、物体惯性大小的量度。是作用在质点上外力的矢量和;F2.F是一个变力3.在一般情况下力4.牛顿第二定律体现了力的独立性和叠加性：作用在物体上的各个力，都能各自独立产生一个加速度，各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度。分量式:直角坐标系中:Fx=maxFy=mayFz=maz在自然坐标系中:三牛顿第三定律（作用力和反作用力定律）当物体A以力作用在物体B上时，物体B也必定同时以力作用在物体A上，两力作用在同一直线上，大小相等，方向相反。数学形式：注意：（1）作用力和反作用力总是成对出现，任何一方不能单独存在,同时产生，同时消失。（2）作用力

4、和反作用力分别作用于两个物体，因此不能平衡或抵消。（3）作用力和反作用力属于同一种性质的力。牛顿三大定律只适用于宏观、低速领域，当物体的运动速度接近光速或研究微观客体的运动时，需要分别应用相对论力学和量子力学规律。牛顿定律只适用于惯性系。适用范围§2.2力学中常见的几种力1.万有引力：万有引力定律：引力常量:任何两个质点之间都存在互相作用的引力,引力的方向沿着两个质点的连线方向；其的大小与两个质点质量ml和m2的乘积成正比，与两质点之间的距离R的平方成反比。2.重力：重力是物体所受地球引力的一个分量。3.弹性力：物体在外力作用下因发生形变而产生欲

5、使其恢复原来形状的力。（k称为劲度系数）0x（1）静摩擦力当物体与接触面存在相对滑动趋势时，物体所受到接触面对它的阻力。其方向与相对滑动趋势方向相反。静摩擦力的大小随外力的变化而变化。4.摩擦力：（2）滑动摩擦当物体相对于接触面滑动时，物体所受到接触面对它的阻力。其方向与滑动方向相反。为滑动摩擦系数最大静摩擦力：为静摩擦系数§2.3牛顿定律的应用质点动力学基本运动方程解题步骤：（1）确定研究对象。对于物体系，画出隔离图。（2）进行受力分析，画出示力图。（3）分析物体的受力情况，建立坐标系。（4）对各隔离体建立牛顿运动方程（分量式）。（5）解方

6、程。进行文字运算，然后代入数据。例1.如图所示，两木块质量分别为mA=1.0kg,mB=2.0kg。A、B间的摩擦系数1=0.20。B与桌面的摩擦系数2=0.30。若木块滑动后它们的加速度大小均为0.15m·s-2。求作用在B物上的拉力？受力分析：mAgTf1N1mBgN1f1f2BFTN2AAyxFBA：B：由A式：由B式：解得：yxmAgTf1N1mBgN1f1f2BFTN2Axy例2.质量为m的小球最初位于A点，然后沿半径为R的光滑圆弧面下滑。求小球在任一位置时的速度和对圆弧面的作用。mgN解：AxyAmgNBA例3.密度为1

7、的液体，上方悬一长为l，密度为2的均质细棒AB，棒的B端刚好和液面接触。今剪断绳，并设棒只在重力和浮力作用下下沉，求：（1）棒刚好全部浸入液体时的速度。（2）若2<1/2，棒浸入液体的最大深度。（3）棒下落过程中能达到的最大速度。oxx解：（1）x=l时：（2）最大深度时有v=0求极值（3）对地对车对地对车----牛顿定律不成立！！§2.4惯性系与非惯性系惯性系牛顿定律成立的参考系。一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。非惯性系相对于惯性系作加速运动的参考系。在非惯性系内牛顿定律不成立。一.惯性系和非惯性系说明:1.一个参照系是

8、否是惯性系，要依赖实验来判断;2.相对于惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系，作变速运动的参照系为非惯性系.二、非惯性系中的牛顿定律由