大学物理--运动与力详解.ppt

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1、第2章运动与力2.1牛顿运动定律2.2常见的几种力2.3基本的自然力（自学）2.4应用牛顿定律解题2.5非惯性系和惯性力2.1牛顿运动定律一.牛顿第一定律（惯性定律）任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。二.牛顿第二定律1.力的叠加原理2.瞬时关系3.分量形式：直角系三.牛顿第三定律(作用力与反作用力)作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在不同物体上对圆周运动或曲线运动牛顿三定律适用于（2）惯性系（1）质点1.重力：由于地球吸引使物体所受的力。质量与重力加速度的乘积，方向竖直向下。2.弹力：发生形变

2、的物体，由于力图恢复原状，对与它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、拉力、支持力、弹簧的弹性力等。2.2几种常见力对弹簧的弹性力，以弹簧原长处为坐标原点，则在弹性限度内f=-kx,方向总是与形变的方向相反。3.摩擦力：物体间有相对运动或相对运动趋势时，由于接触面粗糙而受到的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。滑动摩擦力：fk=kN，与相对运动方向相反静摩擦力：大小与受力及外界条件有关，方向与相对运动趋势方向相反其中最大静摩擦力fsmax=sN4.万有引力：万有引力常数G=6.6710-11Nm2/kg2相互吸引的方向2.4应用牛顿

3、定律解题1.隔离物体4.建立坐标，列方程（包括辅助方程）5.求解方程3.考察运动（v、a）2.分析受力（画受力图）质量相等的两物体A和B，分别固定在弹簧的两端，竖直放在光滑水平面C上，如图所示，弹簧的质量与物体A、B的质量相比，可以忽略不计。若把支持面C迅速移走，则在移开的一瞬间，A的加速度大小aA=；例1、（指导书问题讨论1.）B的加速度大小aB=。02g例2、顶角为2的直圆锥体，底面固定在水平面上，如图所示。质量为m的小球系在绳的一端，绳的另一端系在圆锥的顶点，绳长为l，且不能伸长，质量不计。圆柱面是光滑的，今使小球在圆锥面上以

4、角速度绕OH轴匀速转动，求：(1)、锥面对小球的支持力N和细绳的张力T；(2)、当增大到某一值c时，小球将离开锥面，这时c及T又各是多少？HOlHOl解：设小球所在处圆锥体的水平截面半径为r水平面内为半径r的圆周运动竖直面内静止例3、质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=kv(k为常数），证明小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系为fFmgax式中t为从沉降开始计算的时间证明：作受力图,取坐标。根据牛顿第二定律，有初始条件：t=0时v=0得证。分离变量得例4、体重、身高相同的

5、甲乙两人，分别用双手握住跨过无摩擦轻滑轮的绳子各一端，他们由初速为零向上爬，经过一定时间，甲相对绳子的速率是乙相对绳子速率的两倍，则到达顶点的情况是同时到达甲：T-mg=ma甲乙：T-mg=ma乙∴a甲=a乙若m甲a乙，则总是轻的先到达TmgmgT甲乙问题：以车为参照系车的a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律结论：a≠0时单摆和小球的状态不符合牛顿定律2.5非惯性系与惯性力相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。在有些参照系中牛顿定律成立，这些系称为惯性系。相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。地面参考系，自转加速

6、度地心参考系，公转加速度太阳参考系，绕银河系加速度牛顿定律在惯性系成立近似惯性系：a~3.4cm/s2a~310-8cm/s2a~0.6cm/s2运动的质点m在两个平动参考系之间的加速度变换：质点m在S系不随参考系变化牛顿第二定律在非惯性系不成立在S'系设S系为惯性系，S’系为非惯性系，S’相对于S以a0运动故可在非惯性系引入虚拟力或惯性力在非惯性系S'系牛顿第二定律在非惯性系形式上成立例5.图示系统置于以a=(1/2)g的加速度上升的升降机内，A、B两物体质量相等，均为m。A是放在水平桌面上的。绳子不伸长，它和定滑轮的质量不计。A

7、与桌面间摩擦系数为m。若物体A在桌面上加速滑动，则绳中张力多大？ABa解：以升降机为参照系升降机加速上升，为非惯性参照系由x方向:y方向:By方向:A辅助方程aBABaxymgTTfaAmgNmama1、一根细绳跨过一光滑的定滑轮，一端挂一质量为M的物体，另一端被人用手拉着，人的质量m=½M。若人相对于绳以加速度a0向上爬，则人相对于地面的加速度（以竖直向上为正）是（2a0+g）/3TMMgTmmgm:T-mg=ma人对地M：Mg-T=Ma物对地a人对地=a人对绳+a绳对地分量形式：a人对地=a0+a绳对地由题意及正方向间关系有a绳对

8、地=a物对地2.在光滑水平面上水平放置一固定的圆环，半径为R，物体与环内侧的摩擦系数为mk，当t=0时，物体的速率为v0，求：（1）t时刻物体的速率；（2）在时间t内物体经过的路程。Rv0解：物体做圆周运动分离变量两边积