第2章--质点动力学基础(1).ppt

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1、第2章牛顿运动定律2.1牛顿运动定律一、牛顿第一定律（惯性定律）重要概念3.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.2.力任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直至其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。1.惯性:维持原运动状态的属性分量式平面曲线运动1.反映了力的瞬时效应注意：物体受到外力作用时，所获得的加速度a大小与合外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比；加速度方向与合外力方向相同。二、牛顿第二定律力的叠加原理3.只适用于惯性系。2.指出质量是物体惯性大小的量度牛顿第二定律的更为一般的表述运动的变化与所加的动力成正比；并且发

2、生在这个力所沿的直线的方向上。运动物体动量动量定义式变化对时间的变化率--------物体受到的合外力等于物体动量对时间的变化率牛顿认为：质量与速度无关三、牛顿第三定律作用与反作用对于每一个作用，总有一个相等的反作用与之相反；或者说，两个物体对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向1.说明力是相互的注意：4.作用力和反作用力同性质2.作用力和反作用力同生同灭3.适用于惯性参考系基本单位导出单位国际单位制SI制SI制力学基本单位时间秒s长度米m质量千克kg量纲[T][L][M]SI制力学导出单位例：力1千克米/秒21牛顿=四、物理量单位和量纲米、千克

3、、秒、安培开尔文、摩尔、坎德拉通过物理定理等导出的单位1.万有引力2.弹性力正压力支持力拉力张力弹簧的弹力（虎克定律）3.摩擦力滑动摩擦力静摩擦力大小可变最大静摩擦力4.黏滞阻力相对速率较小时相对速率较大时2.2力学中常见的几种力重力在没有空气阻力时，鸡毛和苹果有同样的加速度。粒子间的相互作用（四大作用）对象作用距离（m）传递引力所有粒子　　∞引力子电磁带电粒子∞　　　　　光子强强子＜10-15胶子g弱大多数粒子＜10-18中间玻色子W±，Z0基本的自然力（1）认物体（2）看运动（3）分析力（4）列方程（5）解方程2.3牛顿运动定律应用示例一般解决两类问题:

4、求和求明确问题中所求运动的物体.考察该物体所作的运动形式并建立坐标系.分别画出各质点所受的力.写出动力学方程,找出有关的几何关系.作必要的近似并求解.1.已知，2.已知，Z例1求圆柱形容器以作匀速旋转，液体自由表面形状？设质元的质量为m，根据牛顿第二定律有xZmgNz0xZ解得：ωzxOdxxzRz0可以解得：若已知桶不旋转时水深为h，桶半径为R,有：水的总体积为讨论结果：查量纲：[]=1/s2，[x]=m，[g]=m/s2正确。过渡到特殊情形：=0，有z=z0=h，正确。看变化趋势：x一定时，↑→(z-zo)↑,合理。例2在水平面上有一半径为R的圆弧形挡

5、板S。质量为m的小滑块从挡板的一端以初速度贴着挡板内侧射入，然后沿挡板作圆周运动。小滑块与水平面之间是光滑接触，而与挡板侧面间的滑动摩擦系数为μ。试求小滑块的运动速度，路程，并证明摩擦力是个变力，其计算公式ms解：小滑块在水平方向上受力分析：挡板对小滑块侧向压力指向圆心，该力是迫使小滑块作圆周运动的向心力；挡板给与小滑块的切向摩擦力它使小滑块作减速运动。选用自然坐标系列出动力学方程:法向：切向：两式联立，分离变量，得：解得沿切线方向tvv0小滑块运动路程：由等式两边积分：得tsms最后由摩擦力公式将v代入，得沿切线方向。写成矢量式：例3：已知：流体阻力求：质

6、量为m的物体在流体中下落的速率和终极速率解：令y建立坐标系t=0时终极速率例4.如图所示,质量为m的直杆可以在竖直方向上运动求质量为m’的斜劈的加速度和作用力（地面和接触面光滑）。解:首先将两物体受力画在图中,则有(1)(2)(3)ymmx(4)代入(2)式(2)(3)将(3)(4)式代入(1)式得: