(理学)大学物理02-03质点动力学

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1、1－ch2力学简介第二章牛顿定律(Newton,sLaw)本章介绍经典力学的基本定律——牛顿定律.2－12－1力(Force)实践和实验指出:自然界中,所有物体之间都存在着相互作用,完全不受其他物体作用的物体是不存在的.物理学使用“力”的概念表述这种相互作用,并把它们归纳为以下四类:(cf.p.32)种类相互作用对象力程/m强度万有引力电磁力弱力强力宇宙万物静止电荷(电),运动电荷(磁)中子、质子、电子和中微子质子、中子、介子和超子等∞∞10-1810-1510-3910-310-1210-1[附]强度基准:间距为1

2、0-18m的二质子之间的作用强度为“1”.牛顿定律仅适用于宏观物体之间的相互作用,以它为基础建立的动力学理论被称为“牛顿(或‘经典’)力学”.3－22－2牛顿定律(Newton’sLaw)一、牛顿第一定律㈠表述任何物体(可被看作是质点,后同)都保持其静止或匀速直线运动状态,直到外界作用迫使它改变运动状态为止.称物体保持其静止或匀速直线运动状态不变的性质为“惯性”,并且用“质量(m)”衡量其大小.动状态的外界作用为“(外)力”,它是矢量,常用符号是称改变物体运㈡数学形式因为一个物体必会受到其它物体的作用,故而无法用实验

3、直接验证牛顿第一定律的正确性.4二、牛顿第二定律㈠表述对时间的变化率(一阶导数)物体的动量等于作用在该物体上的合(外)力㈡数学形式当物体运动的速度值远小于光速(vc)时,其质量可被视为是不依赖于速度的常量.故可改写上式为或5㈢使用的注意事项⒈牛顿第二定律只适用于可被看作质点的物体.、质点的加速度⒉合力之间的关系是瞬时关系.⒊力的叠加原理——几个力同时作用于质点时,合力对质点的作用等于每个分力对质点作用的矢量和.即⒋牛顿第二定律在直角坐标系三个坐标轴上的分量式为三、牛顿第三定律6选定被研究物体后,我们经常把其它物体

4、对被研究物体的力称为“作用力”,把被研究物体对其它物体的力称为“反作用力”.它们总是成对出现,作用在不同物体上.地球●7㈠牛顿第三定律的表述二物体间的作用力与反作用力属性相同、数值相等、沿同一直线方向相反地分别作用在该二物体上.㈡数学形式㈢注意⒈作用力与反作用力属性相同,与称谓无关;⒉它们互以对方为自己存在的条件,任何一方都不能脱离对方而孤立出现,必同时产生、同时消失;⒊它们分别作用在两个物体上,不能相互抵消.8－32—3力学相对性原理（RelativityPrincipleinMechanics)一、惯性系和非惯性

5、系可依据牛顿定律把各种参考系和坐标系分成两类.若在某参考系中直接使用牛顿定律所得的结论与实践结果完全相符,就称这个参考系为“惯性系”;若不相符,就称之为“非惯性系”.相对于某惯性系作匀速直线运动的参考系必是惯性系.惯性系的定量表示,称为“惯性坐标系”.实践指出:可把以太阳的中心为坐标原点、以指向任一恒星的标有尺寸的直射线为坐标轴而构成的坐标系看作是惯性坐标系.近似计算时,也可把固定在地球(或地面)上的坐标系看作是惯性坐标系.二、力学相对性原理因为在不同的惯性系中,牛顿定律(可扩展到牛顿力学规律)都具有相同的形式,所以

6、在一个惯性系内部所做的任何力学实验,都不能确定该惯性系是否相对于其它惯性系在作匀速直线运动.称上述结论为“力学相对性原理”.910－ch3力学简介第三章动量守恒定律和能量守恒定律(LawofConservationMomentum&LawofConservationEnergy)本章介绍力对时间和空间的累积作用及与之相关联的两个守恒定律.11－13－1动量定理(TheoremofConservationMomentum)一、冲量质点的动量定理㈠冲量为了描述作用于物体(质点)的力对时间的积累效应而引入.牛顿第二定律为定

7、义作用于物体的“冲量元”(矢量)”为作用于物体的“冲量(矢量)”为㈡质点的动量定理⒈数学表示式及表述上二定义式即分别是质点动量定理的微分表示式和积分表示式.表述为:在给定的时间内,外力作用在质点上的冲量等于在此时间内质点动量的增量.12⒉坐标分量式根据动量定理的矢量表示式可写出它在直角坐标系中的坐标分量式:13二、质点系的动量定理㈠质点系多个相互间有联系的质点构成的系统,称为“质点系”.在经典力学中,经常把宏观物体看成是质点系.㈡质点系动量定理的数学表示式和表述若作用于质点系的合外力为则由冲量的定义得此即“质点系动量

8、定理”的数学表示式.表述为:在给定时间内,作用于质点系合外力的冲量等于该时间内系中各质点“末动量矢量和－初动量矢量和”或“合动量的增量”.14－23－2动量守恒定律(LawofConservationMomentum)一、表述数学表示式该定律由实践归纳得出,表述为:当质点系所受的合外力为零时,系统的总动量(即质点系内各质点动量的矢量和)保持不变