03 第二章 质点动力学2-1(牛顿力学)

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1、?第一部分力学第2章质点动力学本章共4讲北京邮电大学理学院物理部1结构框图力对空动能定理功能原理间的累功机械能守恒定律积效应能量守恒定律牛顿运动定律动量定理平动动量力对时动量守恒定律间的累角动量定理积效应转动角动量角动量守恒定律特点：牛顿三定律是基础，守恒量和守恒定律为中心。学时：北京邮电大学理学院物理部21§1牛顿运动定律及其应用本节在复习中学知识的基础上，引入高等数学工具，扩展其应用范围。质点，惯性系质点，非惯性系重点：牛顿运动定律难点：惯性力，非惯性系中的力学定律学时：2北京邮电大学理学院物理部3一、牛顿运动定律1、牛顿第一定律任何物体都具有保持静止或匀速直线运动，直到

2、其他物体迫使它改变这种状态为止。重要概念1）惯性维持原运动状态的属性2）惯性系惯性定律在其中严格成立的参考系叫惯性参考系，简称惯性系哪些参考系是惯性系呢？北京邮电大学理学院物理部42如何判断一个参考系是否惯性系？理论上：分别考察受力和运动，检验其是否遵守惯性定律实际上：力、运动、参考系三者不是互相独立的。惯性系是参考系中的理想模型，其存在是牛顿力学的基础和前提。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。北京邮电大学理学院物理部5实际处理：选择对所研究问题适宜的近似惯性系−10-2太阳绕银河系中心公转：a=1.8×10

3、m⋅sn太阳参考系（恒星基准）：较好的惯性系−3-2地球绕太阳公转：a=6×10m⋅sn地球参考系：非惯性系地心参考系：近似的惯性系地面绕过地心的轴自转：a≤3.4×10−2m⋅s-2n地面参考系：非惯性系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；而相对地面加速运动的参考系是非惯性系。北京邮电大学理学院物理部632、牛顿第二定律v某时刻质点受的合力为F，则合力与动量的变化率有关系：rrdpF=dtrr定义质点动量：pm=v在牛顿力学范围内由于质量测量与运动无关，所以常见到关系：rrF=ma重要概念在惯性系中使用惯性质量(惯性的量度)牛顿力学的适用条件:宏观、

4、低速物体；惯性系。北京邮电大学理学院物理部73、牛顿第三定律两物体相互作用时,作用力与反作用力的大小相等、方向相反,在同一直线上。m1·rr·m2F12F21rr重要概念F=−F1221施力与受力同时出现同时消失大小，方向，直线，两个物体，同性质对参考系无特殊要求(由牛顿创造性发现的)思考：马拉车时，为什么是马把车拉动，而不是车把马拉动？北京邮电大学理学院物理部84二、物理量的单位和量纲1、基本单位：m，kg，s，A，K，mol，cd还有两个辅助单位：平面角单位，弧度，rad立体角单位，球面度，sr2、量纲分析在物理学中，导出量和基本量之间的关系可以用量纲来表示。例如：力学的

5、基本量：长度L，质量M，时间T，则任意的力学量Q可以根据该力学量的定义组合为：pqs[Q=LMT]北京邮电大学理学院物理部9量纲中有一类特殊的量纲：量纲指数为零的物理量，称为无量纲量，比如弧度，摩擦系数等。量纲法则：量纲法则是量纲分析的基础量纲分析的主要作用：（1）便于不同单位制间的单位换算。（2）验证公式。（3）还可以帮助我们在探讨新规律时作定性分析。物理学中常用“数量级”的概念，数量以10为底的对数叫做“数量级”。北京邮电大学理学院物理部105三、力学中的常见力（自学）1、自然界中的四种基本自然力1）万有引力2）电磁力3）强力4）弱力2、力学中常见的力1）万有引力2）弹力

6、3）摩擦力北京邮电大学理学院物理部11自然界中的四种基本自然力作用力万有引力电磁力弱力强力∞∞<10-17m<10-15m力程长程力长程力短程力短程力10-38(10-34N)10-2(102N)10-13(10-9N)1(104N)强度最弱相互作用物一切物体之间一切带电粒子多数粒子之间强子之间(核子、体之间介子、超子)核力属强力其他特点大尺度范围内起主要发生在粒子衰变及决定作用(天俘获过程中(比强力体)更普遍—如电子不受强力但受弱力)引力子光子γ中间玻色子W±，Z0胶子G媒介子(1983年发(尚未发现)现)(已被间接确认尚未被分离出来)北京邮电大学理学院物理部126四、牛顿

7、定律的应用两类问题：已知运动求力r解题的桥梁是加速度a已知力求运动解题思路:十六字诀隔离物体——明确研究对象具体分析——研究对象的运动情况和受力情况选定坐标——参考系、坐标系、正方向建立方程——分量式dpxF==maxxdtdvF=m=maττdpydtF==mayy2dtvF=m=madpnnzRF==mazzdt北京邮电大学理学院物理部13例：一艘质量为m的潜水艇，全部浸没水中，并由静止开始下沉。设浮力为F，水的阻力f=kAv，式中A为潜水艇水平投影面积，k为常数。求潜水艇下沉速度与时间的关系。解：