牛顿定律及其应用

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1、第2章牛顿定律及其应用本章目录2-1牛顿定律2-2力学的单位制和量纲2-3几种常见的力2-4牛顿定律的应用2-5非惯性系中的力学问题2-6流体曳力与终极速率计划学时：22-1牛顿定律一、牛顿第一定律惯性参照系1、牛顿第一定律若，则物体的速度不会改变。2、惯性参照系惯性系：惯性定律在其中成立的参考系，即其中不受外力作用的物体（自由粒子）永远保持静止或匀速直线运动的状态。如何判断一个参考系是惯性系？实际上：力、运动、参考系三者不是互相独立的。惯性系是理想模型，其存在是牛顿力学的基础和前提。对于日常运动的研究和实验，地面可作为近似程度相当好的惯性系

2、；而相对地面加速运动的参考系是非惯性系。重要性质：相对已知惯性系静止或匀速直线运动的参考系是惯性系；相对已知惯性系加速运动的参考系是非惯性系。实际处理：选择对所研究问题适宜的近似惯性系实际生活中存在大量非惯性系，分为两类：1）加速平动参考系；2）转动参考系在非惯性系中牛顿运动定律不成立！！二、牛顿第二定律应注意：3）公式中表示的合外力与加速度之间的关系是瞬时关系。1）明确研究物体为质点或可视为质点。2）分析物体所受合力，力是矢量，其大小、方向。4）这里的质量称为惯性质量。三、牛顿第三定律两物体相互作用时，其相互作用力总是大小相等、方向相反。2

3、-2力学的单位制和量纲一、国际单位制1971年，国际计量大会选择了七个量作为基本量，并规定米制为基准的单位制，称为国际单位制（法文名称缩写SI）1、长度1米为光在真空中1/299792458s时间内传播的距离。地球到银河系地球的半径珠穆朗玛峰高度书页的厚度生物病毒大小氢原子半径质子的有效半径2、时间宇宙年龄：150亿年生命的诞生：约40亿年人类：300万年（1014s）中间玻色子寿命：10－24s地球年龄:3、质量的标准物质世界的质量尺度目前所测宇宙：银河系：太阳：地球：月球：细菌：红血球：流感病毒：氧分子：中子、质子：电子：50亿年150亿

4、年46亿年40亿年3百万年8亿年标准千克原子质量单位二、量纲表示每个物理量怎样由基本量组成的式子，称为量纲（或量纲式）。用途：用于单位换算用于检验公式的正误量纲分析法是处理物理学问题的重要方法之一。2-3几种常见的力一、万有引力和重力1、万有引力2、引力加速度重力加速度3、重力二、弹性力1、绳中的张力2、正压力和支持力3、弹簧的弹力三、摩擦力静摩擦力滑动摩擦力解题应注意：3）选定坐标——参考系、坐标系、正方向1）隔离物体——明确研究对象，物体为质点或可视为质点。2）具体分析——研究对象的运动情况和受力情况，明确物体所受合力，力是矢量，其大小、

5、方向。4）建立方程——分量式2-4牛顿定律的应用实际生活中常常遇到非惯性系中的力学问题。在非惯性系中牛顿运动定律不成立甲乙?2-5非惯性系中的力学问题惯性力甲甲乙乙问题：如何在加速参考系（非惯性系）中借用牛顿定律形式研究物体的运动？解决方法：引入惯性力1.加速平动参考系以加速度相对于惯性系平动的非惯性系设想其中所有物体都受一虚拟力（惯性力）的作用大小：物体质量×非惯性系对惯性系的加速度方向：与非惯性系对惯性系的加速度方向相反性质：不是真实的力，无施力物体，无反作用力，是非惯性系加速度的反映。非惯性系中的力学定律：惯性系中的力学定律：作用：引人

6、惯性力后，在非惯性系中，牛顿第二定律形式上成立。乙乙2-6流体曳力与终极速率流体是指能流动的任何物体——通常为气体或液体。这里，只讨论流体为空气的情形。当流体（空气）与物体之间有相对运动，物体会受到阻碍相对运动的曳力，曳力的方向指向流体相对物体流动的方向。式中：为空气密度，物体的有效横截面积，曳引系数，通常随速率变化。一个粗钝的物体由静止从空中落下，曳力向上，其大小随物体速率的增大而由零增大。竖直方向上：若物体下落距离足够长，总有：即物体的速率不再增大。于是，物体会以恒定速率下落，此速率称为终极速率。由可得：