第二章 质点动力学--牛顿定律

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1、第二章牛顿运动定律十七世纪最伟大的科学巨匠——牛顿生平简介牛顿(1643—1727)英国著名物理学家、数学家和天文学家. 1643年1月4日生于英格兰小镇乌尔斯索普的一个自耕农家庭。1661年进入剑桥大学三一学院，1665年获学士学位.  1665～1666年伦敦大疫，学校停课，1665年6月回乌尔斯索普。1667年返剑桥大学，1669年10月27日26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。1672年起他被接纳为皇家学会会员，1703年被选为皇家学会主席。1699年任造币厂厂长，1701年辞去剑桥大学工作。1705年受封为爵士。1727年3月30日

2、深夜在伦敦去世，葬在威斯特教堂，终年84岁。人们为了纪念牛顿，特地用他的名字来命名力的单位，简称“牛”。科学成就1.物理学上最主要的成就是创立经典力学。2.牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，也作出了重大贡献。3.牛顿在数学方面，总结和发展了前人的工作，提出了“流数法”，建立了二项式定理，创立了微积分。4.在天文学方面，牛顿发现了万有引力定律，17世纪70年代创制了反射望远镜，效果远优于伽利略所设计的著名的折射望远镜， 并且用它初步观察到了行星运动的规律。2.1牛顿运动定律2.2物理量的单位和量纲2.3常见的几种力和基本自然力2.4应用牛顿

3、定律解题2.5非惯性系和惯性力基本内容重点：难点：牛顿定律应用举例§2-1牛顿运动定律牛顿（I.Newton)1687年出版了伟大的科学著作《自然哲学的数学原理》—标志着经典力学体系的确立,书中提出了三大运动定律----牛顿运动定律一.牛顿运动三定律第一定律：任何物体都保持其静止或沿一直线作等速运动状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态时，恒矢(包括零)即2.力是物体运动状态变化的原因内涵1.物体具有惯性----惯性定律牛顿对“运动”的定义为物体的质量与速度的乘积，即动量第二定律：运动的改变和所加的动力成正比，且发生在力的作用线方向上有m

4、为常量时有（2）表示运动状态的变化与力的瞬时关系内涵（1）质量是物体惯性的量度----惯性质量力的作用是相互的(同时存在，同时消失)第三定律：每一个作用总有一个相等的反作用和它相对抗；或者说两物体彼此之间的相互作用永远相等.即内涵：二.几点说明:1.力的概念：力是使物体运动状态发生改变的作用(使物体获得加速度)。这种作用是其它物体施给它的实验表明：几个力同时作用等效于一个力的作用，这个力与这几个力的矢量和相等----力的叠加原理2.力的叠加原理或独立性原理----是各外力分别作用时所产生的加速度的矢量和----合外力即即4.只是数值上等于合

5、外力，它本身不是力。外力改变时，它也同时改变，它们同时存在，同时改变,同时消失3.牛顿第二定律只适用于质点或可看作质点的物体5.惯性定律成立的参照系为惯性参照系，牛顿定律只适用于惯性系一.基本的自然力自然界只存在四种基本的力，其它的力都是这四种力的不同表现§2-3自然力与常见力1.重力：2.弹力：（胡克定律）xxx0xx当或时，绳两端的拉力相同绳中的张力o求各段绳中的张力3.摩擦力：静摩擦力最大静摩擦力：静摩擦系数当时，滑动摩擦力：滑动摩擦系数4.万有引力：物体间表现出的固有的相互作用(长程作用)万有引力定律---万有引力常量质量为m的物体

6、所受重力为M：地球的质量，R:地球的半径5.电磁力：发生在电荷间(电作用)、运动电荷间(磁作用)的相互作用(长程力)6.弱力：引起粒子间的某些过程,如：衰变(短程力~10-18m)7.强力：原子核结合力，它使原子核牢固地保持为一个整体(短程力<10-15m)※宏观物体间所能观测的是电磁和引力相互作用基本步骤：（1）隔离物体；（2）分析受力(作图)；（3）观察运动；（4）选坐标列方程；（5）解方程；§2-4牛顿定律应用举例[例1]皮带运输机运送质量为m的砖块，砖块与皮带的静摩擦系数为,皮带倾角为。求皮带向上匀速输送砖块时,它对砖块的静摩擦

7、力多大？解：建立如图坐标系x方向讨论：不能用公式求解，该式只对最大静摩擦力才适用[例2]如图,一斜面与水平面的夹角为300，A和B两物体的质量均为0.2kg。物体A与斜面的摩擦系数为0.4。求物体运动时的加速度以及绳对物体的拉力(绳与滑轮之间的摩擦力以及绳和滑轮的质量均不计)解：建立如图的坐标系A、B受力情况如图对A：对B：因不计绳与滑轮间的摩擦力及它们的质量又解得代入数据可得[例3]质量为m的小球系在线的一端，线的另一端固定在墙壁钉子上，线长为L。拉动小球使线保持水平静止后松手，求线摆下角时小球的速率和线中的张力解：小球受力如图切向积分得

8、法向带入v可得[例4]一物体由静止而下落，下落时受到的阻力正比于速度，即,试求物体的运动方程.解：物体在下落过程中受到重力和阻力的作用即有讨论：终极速度：即[例5].如图，一单位