大学物理(B版)下吴百诗主编牛顿运动定律

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1、西安建筑科技大学基础课程第二章牛顿运动定律IsaacNewton(1642-1727)1内容一、牛顿运动三定律三、牛顿运动定律的应用四、牛顿运动定律的适用范围二、常见的力2运动方程位移速度位矢加速度直角坐标系中的表示形式3角量与线量的关系速度变换定理加速度变换定理1.速度变换2.加速度变换—速度变换定理4指出讨论问题一定要选取坐标系运动学问题类型：已知运动方程，求质点的速度和加速度已知质点的速度(或加速度)和初始条件，求质点运动方程及其它未知量求导数运用积分方法5质点动力学知识体系组成质点动力学力的种类力的瞬时作用规律力的时间累积作用万有

2、引力弹性力牛顿三定律力的空间累积作用摩擦力动量定理动量守恒定理6一、牛顿运动三定律任何质点都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体作用的力迫使它改变这种状态为止。第一定律引进了二个重要概念惯性——质点不受力时保持静止或匀速直线运动状态的的性质,其大小用质量量度。力——使质点改变运动状态的原因质点处于静止或匀速直线运动状态时：(静力学基本方程)（一）.牛顿第一定律(惯性定律)••7关于牛顿第一定律的说明(1).第一定律是大量观察与实验事实的抽象与概括；(2).第一定律是不能直接用实验严格地验证的，它是理想化抽象思维的产物；(3).第一定律

3、定义了一类重要的参考系——惯性系定义：惯性定律成立的参考系为惯性参考系(惯性系)。性质：惯性系是相对整个宇宙的平均加速度为零的参照系.注：相对一个惯性系作匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。目前最好的惯性系---FK4系：以1535颗恒星平均静止位形作为基准。8（二）、牛顿第二定律：动量定义：一个质点的动量等于其质量与速度的乘积。性质：动量是矢量，方向与速度方向相同。单位：(SI)kg·m/s；量纲：LMT-1牛顿第二定律某时刻物体动量对时间的变化率等于该时刻作用在质点上的合力。即:m为常量时，牛顿第二定律可表示为9•对应性——•矢量性

4、——（矢量叠加定理）•瞬时性——第二定律是一个瞬时关系式第二定律的三个性质牛顿第二定律的讨论：(2)分量表示形式•如火箭、沙漏问题等•在相对论中,高速运动物体的质量与速度有关。(3)在一般问题中，m可认为常量，但有时m是变化的：√X10（三）.牛顿第三定律当物体A以力作用于物体B时，物体B也同时以力作用于物体A上，和总是大小相等，方向相反，且在同一直线上。作用力和反作用力的特性：成对性——物体之间的作用是相互的；一致性——作用力与反作用力之间力的性质一致；同时性——相互作用之间是相互依存，同生同灭。111).作用力与反作用力作用在两个物体

5、上，永远不会相互抵消(不同于平衡力)；2).由于第三定律不涉及运动，因而它与第一、第二定律不同，并不要求参考系是惯性系；3).作用力与反作用力相等而反向是以力的传递不需要时间即传递速度为无限大为前提的，这是牛顿的超距作用的观点。如果力的传递速度是有限的，作用与反作用就不一定相等。4).若物体之间通过接触才有相互作用力，这种力称为接触力。第三定律对于接触力总是成立的。牛顿第三定律的讨论：12二、常见的力动力学的一项重要任务：研究力，并寻找各种不同类型的最基本的力的统一理论物理认为：自然界中存在着四类基本的相互作用力，即万有引力、电磁作用、强

6、相互作用、弱相互作用。意义：如果弄清楚自然界中的最基本的力，那么在原则上就能解释自然界中各式各样的运动现象。所有运动现象的原因都逃不出这四类基本力，各式各样的力只不过是这四类基本力在不同情况下的不同表现而已。四类基本力(作用距离)长程力短程力（万有引力、电磁作用）（强相互作用、弱相互作用）13基本自然力(已发现四种)(1)、万有引力：G=6.6710-11Nm2/kg2例:地球对物体的引力(2)、电磁力（库仑力）：注意：电磁力远远大于万有引力！其中k=9109Nm2/C214(3)、强力：粒子之间的一种相互作用，作用范围=======

7、==在0.410-15米至10-15米(4)、弱力：粒子之间的另一种作用力，力程短、力=========弱（10－2牛顿）四种基本自然力的特征和比较力的种类相互作用的物体力的强度力程万有引力一切质点10－34N无限远弱力大多数粒子10－2N小于10－17m电磁力电荷102N无限远强力核子、介子等104N10－15m151.万有引力质量为m1、m2，相距为r的两质点间的万有引力大小为用矢量表示为说明(1)依据万有引力定律定义的质量叫引力质量，常见的用天平称量物体的质量，实际上就是测引力质量；依据牛顿第二定律定义的质量叫惯性质量。实验表明：

8、对同一物体来说，两种质量总是相等。(2)万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用16如图所示，一质点m旁边放一长度为L、质量为M的杆，杆离质点近端距离为l。解:例该系统的万有引力大小。求当l