《牛顿运动定律》PPT课件.ppt

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1、“神州”5号发射升空第2章质点动力学2.1牛顿运动定律1.惯性参照系用任何方法都不能确定有加速度的参照系叫惯性参照系，简称惯性系。2.1.1牛顿第一运动定律在讲述牛顿运动定律之前，必须先定义惯性参照系，否则会出现逻辑问题。地球显然不是惯性系，它有自转和公转，这都有向心加速度存在。地球赤道表面上各点对地轴的向心加速度约为。选太阳为坐标原点，选指向其它恒星的方向为坐标轴，这样的参照系叫恒星参照系。太阳对银河中心的向心加速度约为，因此它也不是惯性系，但这已经是近似程度非常高的惯性系了。如果选银河系中心为坐标原点，选指向河外星系的方向为坐标轴，

2、我们目前还无法确定这样的参照系是否有加速度。任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体作用的力迫使它改变这种状态为止。2.牛顿第一运动定律1687年，牛顿（英，1642～1727）在他的传世巨著《自然哲学的数学原理》（以后简称《原理》）中，明确提出了三个运动定律以及万有引力定律。牛顿第一运动定律表述如下：3.惯性物体有保持静止或匀速直线运动状态的性质，或者说有保持速度不变的性质，这叫物体的惯性。惯性是牛顿第一运动定律指出的第一个重要概念。必须注意：惯性只是物体在惯性系中才具有的性质。我们暂且将地面当作惯性系，另有相对地面作直线运

3、动的火车。开始时火车静止于地面。火车上有一光滑的桌面，桌面上放一小球，如图所示。甲乙甲、乙两个观察者开始都看到小球静止，他们都说这是物体的惯性所致。现在让火车开始加速前进。甲观察者仍看到小球相对地面静止，而乙观察者则看到小球加速向他滑过来。甲仍然可以用物体的惯性来解释这种情况，乙却发现小球没有了惯性。原因何在？因为现在火车参照系已经不是惯性系了，它有加速度了。4.力在惯性系中，是什么使物体的惯性遭到了破坏？在惯性系中，使物体速度发生变化的原因被称作力。在惯性系中，物体保持速度不变的属性被称作惯性。第一定律只是定性地定义了力。从牛顿第一运

4、动定律我们只能判断有没有力出现，而不能确定力的数值。牛顿当年在《原理》中提出第二定律的时候，只是说力与物体动量的增量成正比。2.1.2牛顿第二运动定律1.牛顿第二运动定律某时刻质点速度对时间的变化率,正比于该时刻作用在质点上的合力。1750年，欧拉（瑞士，1707～1783）提出了今天仍在使用的关于牛顿第二运动定律的下面表述：这一表述的数学形式为：2.惯性质量实验表明，在低速情况下，用同样大小的力作用于不同的物体，各物体所获得的加速度不一定是相同的。获得加速度小的物体其速度不容易变化，我们说它惯性大；反之我们说它惯性小。我们现在虽然还不

5、能定量的定义力，但我们可以认定两个不同力的倍数关系（例如，可根据弹簧的伸长量来判断）。用这种方法我们发现了物体所受的合力总是与其获得的加速度成正比。我们将比例系数称作物体的惯性质量：惯性质量是物体惯性的量度。1889年，第1届国际计量大会上，将一个直径和高均为39毫米的铱铂合金（其中90％铂，10％铱）圆柱体作为国际质量标准，称作国际千克原器。1901年，正式将这个千克原器的质量定义为1千克。4.定量的力有了惯性质量的数值标准之后，由力与加速度成正比的关系，通过测量加速度就可以给出定量的力了。物体A与B之间的作用力和是相互的，它们总是大

6、小相等、方向相反，且在同一直线上。2.1.3牛顿第三运动定律1.牛顿第三运动定律第三定律的数学形式为：第三定律是牛顿的独有发现。而第一、第二定律在伽利略时代就已有雏形。（1）对称性。牛顿第三运动定律揭示了低速运动情况下力的两个重要性质：2.力的性质物体之间的作用力总是成对出现；相互作用力满足镜像对称性；作用力与反作用力总是属同种类型。（2）同时性。作用力与反作用力总是同生同灭的。2.1.4*国际单位制量纲1.单位制我们早已了解，对一个物理量往往有一些不同的单位。例如质量，它就有千克（kg）、克（g）、毫克（mg）等一些不同的单位。为了使

7、用上的方便和统一，我们往往直接定义几个物理量，并将这些直接定义的物理量称为基本量。在力学中，国际上通用的作法是直接定义长度、时间、质量三个物理量作为基本量，对这些基本量所规定的单位称基本量的基本单位选定之后，其它物理量的单位就都跟着确定了，我们将这种情况称之为：一组基本单位决定了一种单位制。为基本单位。而其它的物理量则可以通过相应的物理公式用以上三个基本量来表示，因此把其余的物理量称为导出量，相应的单位称为导出单位。目前国际上通用的单位制叫作国际单位制（SI），国际单位制中一共规定了有7个基本单位。其中长度单位叫米，质量单位叫千克，时间

8、单位叫秒。在力学中，国际单位制又称为米∙千克∙秒制（MKS）。2.量纲用L代表长度，用M代表质量，用T代表时间，那么其它物理量就可以用L、M、T的组合来表示。这种表示只是给出每个导出量和基本量之间的构成关系