大学物理教学课件-第2章-运动与力.ppt

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1、第2章运动与力（Newton’slawsofmotion）§2.1牛顿运动定律§2.2SI单位和量纲§2.3常见的几种力§2.4基本的自然力§2.6惯性系与非惯性系§2.7惯性力§2.5应用牛顿定律解题*§2.9潮汐*§2.8科里奥利力牛顿1鞍山科技大学姜丽娜牛顿简介牛顿：十七世纪最伟大的科学巨匠。18岁剑桥大学三一学院读书。在1665～1666年这两年之内。1669年仅26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。1672年起为皇家学会会员，1703年为皇家学会主席直到逝世。1701年辞去剑桥大学工作。曾任造币厂厂长，1705年受封为爵士。晚年研究宗教。终生未娶。（1643-1

2、727）2鞍山科技大学姜丽娜3鞍山科技大学姜丽娜物理学上主要成就是创立了经典力学的基本体系，促成了物理学史上第一次大综合；对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的研究，作出了重大贡献；在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了二项式定理，创立了微积分；在天文学方面，发现了万有引力定律，创制反射望远镜，初步观察到了行星运动的规律。在1687年发表著作《自然哲学的数学原理》，标志着经典力学体系的确立。4鞍山科技大学姜丽娜而牛顿定律的巨大影响也许可以用蒲柏(A.Pope,1688-1744)名句来描述:Natureandnature,slawlayhidinnight:Go

3、dsaid,letNewtonbe!Andallwaslight!可是这些都不够全面地道出学习物理的人面对这些方程的美的感受。缺少的似乎是一种庄严感、神圣感和一种初窥宇宙奥秘的畏惧感。5鞍山科技大学姜丽娜§2.1牛顿运动定律第一定律任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。问题:1.第一定律涉及了哪两个基本概念?答:惯性和力。2.第一定律定义了一个什么样的参考系?答:惯性参考系。3.一艘船在一个风平浪静的海面上匀速的航行,某人站在船尾纵身向上一跃,问此人能否掉入海里?第2章运动与力（Newton’slawsofmotion

4、）6鞍山科技大学姜丽娜第二定律运动的变化与所加的合动力成正比,并且发生在这合力所沿的直线的方向上。问题:1.第二定律中“运动”一词指什么?答(质量与速度的乘积即动量)2.怎样理解第二定律中“变化”一词?答(对时间的变化率)第二定律的数学表达式:注意:力与加速度同生同灭。7鞍山科技大学姜丽娜在直角坐标系下:在自然坐标系下:aτanaX方向:Y方向:Z方向:切向:法向:8鞍山科技大学姜丽娜第三定律对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体对各自的对方的作用总是相等的,而且指向相反的方向。12F21第三定律的数学表达式:注意:1.作用力与反作用力同生同灭

5、。2.作用力与反作用分别作用于两个不同的物体,各产生其效果。3.作用力与反作用力性质相同。PTF12物体受到绳的拉力和受到的重力是否是作用力与反作用力？问题:9鞍山科技大学姜丽娜§2.2SI单位和量纲1.SI单位—国际单位制SI的力学单位：时间单位秒（符号s）的定义：1s是铯的同位素133Cs原子发出的一个特征光波周期的9192631779倍。长度单位米（符号m）的定义：1m是光在真空中（1/299782458）s内所经过的距离。质量单位千克（符号kg）的定义：保存在巴黎度量局的地窖中的一个铂铱制造的一个金属圆柱体。10鞍山科技大学姜丽娜2.量纲长度的量纲：L质量的量

6、纲：M时间的量纲：T在以SI单位制中速度的量纲：[v]=LT-1为了定性地表示导出量和基本量之间的联系，不考虑数字因素而将一个导出量用若干基本量的乘方之积表示出来。这样的表示式称为该物理量的量纲。11鞍山科技大学姜丽娜3.摩擦力：摩擦力分三种情况:(3)最大静摩擦力。(1)滑动摩擦力;(2)静摩擦力;12鞍山科技大学姜丽娜§2.4基本的自然力1.引力(万有引力)：2.电磁力：3.强力：4.弱力：任何两个物质质点之间的吸引力。带电的粒子或带电的宏观物体之间的作用力。质子、中子、介子等强子之间的作用力。各种粒子之间的一种相互作用力。但仅在粒子间的某些反应才表现出来。如β衰

7、变。13鞍山科技大学姜丽娜§2.5应用牛顿定律解题应用牛顿定律解题的一般步骤:(1)确定研究对象：(2)选参照系：(3)在参照系上建立坐标系；(4)分析物体的运动状态；(5)隔离物体分析力并画出示力图;(6)运用牛顿第二定律列方程；(7)解方程组求未知量；取一个整体或分别取多个物体,并确定它们质量。分清是惯性系还是非惯性系。如它们的轨迹、速度和加速度，确定各个量之间的关系。(8)讨论结果。14鞍山科技大学姜丽娜例1.质量为m的小球系在轻绳的一端，绳的另一端固定在墙上的O点。先使绳子伸直并使其处于水平状态，然后释放小球。求：当绳子摆下θ角时，绳子对小球