上海交通大学大学物理课件2动力学.ppt

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1、1第2章质点运动定律2§2.1牛顿运动定律§1.2质点动力学§2.3牛顿运动定律的应用§2.2相互作用力§§2.4非惯性系惯性力3§§2.1牛顿运动定律(1687年)一.牛顿第一定律（惯性定律）任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态,直到其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。数学形式：惯性：任何物体保持其运动状态不变的性质·惯性系与非惯性系。·惯性系中力的含义。地面系,地心系,日心系,银心系…经典力学相对性原理4二.牛顿第二定律（牛顿运动方程）物体受到外力作用时，它所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向

2、相同。数学形式：或说明：（1）牛顿第二定律中和的关系为瞬时关系。（2）分量式：Fx=max,Fy=may,Fz=maz或Ft=mat,Fn=man（自然坐标系）5三.牛顿第三定律（作用力和反作用力定律）当物体A以力作用在物体B上时，物体B也必定同时以力作用在物体A上，两力作用在同一直线上，大小相等，方向相反。数学形式：说明：（1）作用力和反作用力总是成对出现。（2）作用力和反作用力不能平衡或抵消。（3）作用力和反作用力属于同一种性质的力。四.牛顿运动定律的适用范围惯性系，低速，宏观，实物。6§§2.2相互作用力一、四种基本相互作用电磁相互作用：除万有引力外，

3、几乎是所有宏观力的缔造者。力程：…引力相互作用：两个质子间的引力仅为电力的~1/1037强相互作用：在原子核内才表现出来，其强度是电磁力的百倍。力程：<10-15m弱相互作用：强度只是强力的~1/1012。力程：<10-17m7二、力学中几种常见的力1、引力,重力：因自转，地球是个非惯性系。重力P只是物体所受地球引力和惯性离心力的合力引力重力引力mMr地理纬度角82、弹性力：(根源是电磁相互作用）物体发生弹性形变后，内部产生企图恢复形变的力*弹簧的弹力:*绳子的张力，杆的张力或压力。只有不受摩擦不计质量的轻绳上的张力才处处相等。（k称为劲度系数）TT’TT

4、’FaTT’ff*物体间的正压力。TT’T>T’9（1）静摩擦力当物体与接触面存在相对滑动趋势时，物体所受到接触面对它的阻力，其方向与相对滑动趋势方向相反。注：静摩擦力的大小随外力的变化而变化。最大静摩擦力：（s为静摩擦系数）（2）滑动摩擦力当物体相对于接触面滑动时，物体所受到接触面对它的阻力，其方向与滑动方向相反。3、摩擦力（k为滑动摩擦系数）104、流体阻力（粘滞力）速度v不太大时:速度v增大:11利用研究质点或相互约束的几个质点的运动规律及受力情况.§§2.3牛顿运动定律的应用质点动力学的任务:解题步骤：（2）进行受力分析，画出受力图；（

5、3）建立坐标系；（4）对各隔离体建立牛顿运动方程（分量式）和物理量间的其他关系；（5）解方程(…)。两类具体问题:A、恒力B、变力（1）确定研究对象，对于物体系，画出隔离图；12[例]研究如图所示系统的运动规律。mBmA研究对象：A、B，受力分析如下图。解：mBmA13A:B:mBmA14附加方程A:B:15讨论（1）当时,A、B加速运动。（a）从静止开始（b）从某运动状态开始（2）当时,。（a）若A、B原为静止，则不可能！（b）若A、B原处运动状态，A、B的运动均为减速运动。出现上述情况的原因是：当时,摩擦力为静摩擦情况。mB16解：oxAa′a′[例]已

6、知：轻滑轮A物体m1、m2恒力F求：A和m1、m2的加速度。AF17oxAa′a′18[例]讨论雨滴下落过程中受到空气粘滞力作用时的运动规律。解：设雨滴初始时刻静止于原点（如图）。Ox根据雨滴受力分析（如图），列出牛顿方程：1920讨论（1）当时，终极速度(terminalvelocity)物体达到终极速度条件是物体加速度为零。21（2）若，终极速度不同！物体运动规律也不相同！讨论（1）当时，终极速度(terminalvelocity)物体达到终极速度条件是物体加速度为零。22[例]一固定光滑圆柱体上的小球（m）从顶端下滑。求小球下滑到q时小球对圆柱体的压力

7、。oyx解：在q处时，质点受力如图o自然坐标系o23自然坐标系o小球对圆柱体的压力为：小球对圆柱体的压力为：25小球对圆柱体的压力为：26讨论从上述结果可以看出：随着小球下滑，q从0开始增大。cosq逐渐减小，N逐渐减小。当cosq<2/3时，N<0,这可能吗？为什么？这是因为：当cosq＝2/3时，N=0。此时，小球将离开圆柱体。将不再适用！动力学方程当q继续增大时，会有何结果？oyx此后，小球将做抛物运动！27例、由地面沿铅直方向发射质量为m的宇宙飞船。求宇宙飞船能脱离地球引力所需的最小初速度。（不计空气阻力及其它作用力，设地球半径为6378000m

8、）解：设地球半径为R，地球表面的重力近似等于引力宇宙