清华大学物理学课件-牛顿和经典力学的成熟

《清华大学物理学课件-牛顿和经典力学的成熟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、牛顿和经典力学------蒲柏(VonPope),18世纪英国著名诗人大自然界及其法则在黑暗中隐藏;上帝说：“派牛顿去吧！”于是,一切豁然开朗。Newton(1642—1727)牛顿的贡献1.牛顿确定了力学的三条基本定律和万有引力定律;2.为了表述力学运动，他与莱布尼兹同时发明了微积分;牛顿发明反射望远镜3.在光学中，他发现了太阳光的光谱;4.他的名著《自然哲学的数学原理》是科学史上最伟大的著作.在科学方法上的重大贡献是把归纳法和演绎法结合起来。一、牛顿简介英国杰出的物理学家、数学家、发明家牛顿，1642年生于英国林肯郡伍尔索普，是一个十足的农家孩子。小时候

2、对机械发明很感兴趣。1661年考入剑桥大学，博学多才的著名学者巴罗将牛顿引向自然科学的广阔天地。是现代自然科学的奠基人，经典物理学的创始人，微积分的发明人之一。《自然哲学的数学原理》著作中提出了具有严谨逻辑结构的力学体系，使力学成为一门研究物体机械运动基本规律的学科。在这部著作中，牛顿定义了时间、空间、质量和力等基本概念，同时揭示了物体运动的基本规律。牛顿运动定律是经典力学的基本定律。牛顿名著《原理》扉页1.牛顿第一定律（惯性定律）一个不受外力作用的物体,将保持它的静止或者匀速直线运动状态。数学形式：F合=0；v恒定惯性：任何物体保持其运动状态不变的性质。二

3、、牛顿力学三定律2.牛顿第二定律(运动定律)数学形式：说明：（1）牛顿运动方程只适用于质点的运动。或由外力引起的物体的加速度,正比于力,且在所加力的方向上，而反比于物体的质量　。F=maF=d(mv)/dt３.牛顿第三定律（作用力和反作用力定律）（1）作用力和反作用力总是成对出现；（2）作用力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。说明：三、力的分类1.三种常见的力重力：使物体产生重力加速度的力，即G=mg重力来源于地球对物体的引力，但只是地球引力的一部分（另一部分提供物体随地球转动的向心力)重力随物体所处

4、高度和纬度而微小变化摩擦力：两相互接触的物体由于相对运动或有相对运动的趋势而在接触面间产生的一对阻止相对运动或相对运动趋势的力。弹力：物体由于形变而对引起形变的物体产生的作用力。动画在弹性范围内：静摩擦力：滑动摩擦力：等于物体受到其它外力的合力。2.四种基本的力宏观世界里除了重力来源于万有引力外，其它的力几乎都源于电磁力a、强相互作用，存在核内，以胶子为传递媒介。b、弱相互作用，仅在粒子间的某些反应时才显现，以中间玻色子（W+，W，Z-0）为传递媒介。c、电磁相互作用，带电粒子或带电宏观物体之间的作用，以光子为媒介。d、万有引力相互作用，任何两个物体的作用（

5、以引力子为媒介）。后两者的作用范围可达无限远；强相互作用的范围为：10-15M；弱相互作用的范围为：10-18M.四种力强度的比较如下：四、万有引力定律的创立过程1.从苹果到月亮苹果落地是受到地球的引力，那么月球受到地球的引力为什么不掉向地球呢?2.牛顿的解释：(a)牛顿的抛体运动(b)不断下落的月亮(c)月亮的轨道ABB'O月亮地心不断下落的月亮月亮也在下落吗？如果没有地球引力，月亮将沿直线运动。因为地球引力的作用，月亮离开直线，偏向地球。下落的距离月亮不断下落的结果是：它沿一个圆轨道绕地球运动。速度的改变有三种可能：（1）v只改变大小，不改变方向；（2）

6、v只改变方向，不改变大小；圆周运动：物体（质点）在向心力的作用下所作的轨迹是圆周的运动。（3）v大小方向都改变。向心力与向心加速度“向心力使物体受到一个指向中心点的吸引”1.做圆周运动的物体受到的合外力总是指向圆心，这个力叫做向心力。3.向心力来源:重力、弹力、摩擦力等.2.向心加速度：在向心力作用下物体产生的加速度３.万有引力定律任何两天体（包括物体）之间的引力大小与两个天体质量的乘积成正比，与两天体距离的平方成反比万有引力常数两天体（物体）之间的距离两个物体的质量万有引力定律的推导假定行星以速率绕太阳作半径为R的匀速圆周运动，则该行星必定受到一个向心力F

7、的作用。由开普勒第三定律（和谐定律）：向心加速度的大小与距离的平方成反比引力是一种与距离平方成反比的力。引力大小与质量的关系？根据牛顿第二定律，可知物体所受的万有引力与物体的质量成正比。又由第三定律，力来自物体与物体间的相互作用，则物体对地球引力应该与地球对物体的引力相等。推断：任何两天体间的引力大小与这两个天体的质量乘积成正比，与天体的距离成反比。（负号表示为吸引力）4．万有引力常数G的测定牛顿发表万有引力定律后100多年，英国科学家卡文迪许于1798年用扭秤实验第一个精确地测量了万有引力常数G的数值为:H.Cavendish（1731–1810）卡文迪许

8、扭秤实验装置N•m2/kg2旋吊线悬吊在半空中可以自