【1.2牛顿力学的基本定律】牛顿力学定律.docx

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1、【1.2牛顿力学的基本定律】牛顿力学定律2010-9-5海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案1.2牛顿力学的基本定律p牛顿运动定律p惯性参考系和伽利略相对性原理p用牛顿定律解题p万有引力定律惯性质量和引力质量牛顿的生平与主要科学活动12海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案牛顿简介青年牛顿1661年考入剑桥大学三一学院1665年获学士学位1666年6月22日至1667年3月25日，两度回到乡间的老家1667年牛顿返回剑桥大学当研究生，次年获得硕士学位1669年由于巴洛的推荐，接受了“卢卡斯数学讲座”的职务341669年发现

2、了二项式定理1672年，由于制造反射望远镜的成就被接纳为伦敦皇家学会会员1672年进行了光谱色分析试验1680年前后提出万有引力理论1687年出版了《自然哲学的数学原理》海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案1.2.1牛顿运动定律p牛顿第一定律（惯性定律）Newton’sFirstLaw:任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。l第一定律说明了以下几点问题：Ø物体具有惯性。任何物体都具有保持运动状态不变的顽固性——惯性，惯性是物质最基本的特性之一，量度惯性大小的量称为质量。惯性是保持物体运动

3、状态的根源。5Ø提出了力的概念：力是使物体运动状态改变的原因。而不是维持物体运动的原因，力是一个物体对另一个物体的作用。Ø定性说明力和运动的关系。物体的运动不需力去维持，只在物体运动状态发生变化时，即产生加速度，才要力的作用。Ø它定义了一种参考系：P11在这种参考系中观察，一个不受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动的状态不变——惯性系612010-9-5海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案惯性系•依靠实验来确定：牛顿第一定律成立的参考系反之，牛顿第一定律不成立的参考系是非惯性系p牛顿第二定律经典描述：物体所获得加速度的大小与合外力的大

4、小成正比,与物体的质量成反比,方向与合外力的方向相同牛顿当时认为质量与速度无关，也就与时间无关，所以常见到关系是：（经典范围或低速领域内的表达式）对应单位：•相对已知惯性系匀速运动的参考系也是惯性系※自然界中根本不存在严格的惯性系。目前惯性系的认识情况是稍好点的惯性系：一般工程上可用的惯性系太阳地球(地心或地面)vdvF=m=madt®Nkgm/s287海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案vdvF=m=madtvF为合力，是一个矢量关系式，只适应于质点®p牛顿第二定律高速形式Ø原文表述：运动的变化与所加的动力成正比，并且发生在这力所沿直

5、线的方向上。这里的“运动”指物体的质量和速度矢量的rr乘积——动量Pp=mvØ现代语言表述：物体的动量对时间的变化率等于物体所受的合外力。并发生在合外力的方向上。Ø数学表述：牛顿第二定律的微分形式*牛顿第二定律的投影形式：ìFx=maxvvïF=maÞíFy=mayïF=mazîzìv2vïFn=man=m（法向）vrF=maÞíïFt=mat=mdv（切向）dtî直角坐标系自然坐标系9rdpr=Fdt或drrp=Fdt10（基本的普遍形式，适用于高速运动情况与变质量问题。）海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案讨论：(1)质量的理解：质

6、量是惯性的量度。不受外力保持运动状态不变；一定外力作用时，质量越大，加速度越小，运动状态越难改变；质量越小，加速度越大，运动状态容易改变。因此，这里的质量叫做惯性质量。(2)瞬时性的理解：定律中的力和加速度都是瞬时的，同时存在，同时消失。(3)牛顿第二定律仅适合于质点的运动和惯性参照系。u课堂思考：在哪两类问题中质量是不能视为常量的？答案：一是在运动过程中，其质量有所增减的，如：飞行的火箭；二是质点的运动速度接近光速时。rrdvF=mdt111222010-9-5海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案p牛顿第三定律Newton’sThir

7、dLawrr两个物体之间的作用力F和反作用力F¢沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。rrp牛顿运动定律的适用范围（1）牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动。（2）物体的高速运动遵循相对论力学的规律；微观粒子的运动遵循量子力学的规律。（3）牛顿力学是一般技术科学的理论基础和解决实际工程问题的重要依据和工具。F=-F¢三点说明：(1)作用力、反作用力，在同一直线上，但是分别作用于二物体，各产生其效果；(2)作用力和反作用力是性质相同的力。(3)作用力和反作用力同有同无互不抵消。1314海南大学－大学物理电子教案海南大学－大学物理电子教案1

8、.2.2用牛顿定律解题l自然界中的各种力1.动力学两类问题万有引力F12=Gm1m2r2已知力