大学物理教程课件讲义第二章质点动力学.ppt

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1、大学物理教程第2章质点动力学2.1牛顿运动定律1.82.2动量定理2.3功和能机械能守恒定律2.1牛顿运动定律牛顿运动三定律2.1.11.牛顿第一定律牛顿将伽利略的发现总结为动力学的重要定律。1686年，他在著名的《自然哲学的数学原理》中写道：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其他物体作用的力迫使它改变这种状态为止。这就是牛顿第一定律，也称为惯性定律。2.1牛顿运动定律2.牛顿第二定律2.1牛顿运动定律这是我们比较熟悉的牛顿第二定律的形式。当物体的质量发生变化时，如火箭在发射过程中，火箭的质量随时间减少，此时，就不能用式（2-3

2、）来分析这类变质量物体的运动。而且，当物体的速度接近光速时，即使物体在运动过程中并不喷出质量，物体的质量也将随速度而变化，因而式（2-3）也不再适用，但式（2-1）被实验证明依然是成立的。2.1牛顿运动定律2.1牛顿运动定律3.牛顿第三定律为了正确理解牛顿第三定律，必须注意以下几点。（1）作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，沿同一直线。（2）作用力和反作用力总是成对出现，同时产生，同时消失。（3）作用力和反作用力一定是同一性质的力。（4）作用力和反作用力分别作用在两个物体上，因此，绝对不是一对平衡力。2.1牛顿运动定律常见力和

3、基本力2.1.21.几种常见的力1）重力地球表面附近的任何物体都要受到地球引力的作用，称为地球表面物体的重力，它的大小也常常称为物体的重量。若忽略地球自转的影响，物体所受的重力就等于它所受的地球对它的万有引力，其大小等于物体的质量m与重力加速度g的乘积，用P表示物体的重力，则P=mg（2-8）2.1牛顿运动定律2）弹力物体在外力作用下发生形变，发生形变的物体，由于要恢复原状，就会对与它接触的物体产生力的作用，这种力叫做弹力。拉伸或压缩的弹簧作用于物体的力，桌面作用于放在其上的物体的力，绳子作用于系在其末端的物体的力等，都属于弹

4、力。弹力是一种接触力，弹力的方向指向物体恢复原状的方向。2.1牛顿运动定律弹力的存在形式很多，下面只讨论三种常见的表现形式。（1）支持力（或正压力）。（2）绳子对物体的拉力。（3）弹簧的弹性力。2.1牛顿运动定律在弹性限度内，弹力的大小与形变量成正比，若以F表示弹力的大小，以x表示被拉伸或压缩的长度（即形变量），如图2.1所示。图2.1弹性力2.1牛顿运动定律3）摩擦力当一个物体在另一个物体表面上滑动或有滑动的趋势时，在这两个物体的接触面上就会产生阻碍物体间相对滑动的力，这种力就是摩擦力。当物体有相对滑动的趋势，但尚未运动时，物体间的

5、摩擦力称为静摩擦力。静摩擦力的大小fs因物体的外力大小的不同而不同,而且总与外力的大小相等，方向相反。另外，物体之间的静摩擦力有一个最大值，称为最大静摩擦力。2.1牛顿运动定律2.基本力1）万有引力任何物体之间都存在着相互吸引力，称为万有引力.万有引力定律是牛顿在开普勒等前人研究成果的基础上总结出来的。质量分别为m1和m2的两个质点，相距r时，m1和m2间的引力。2.1牛顿运动定律图2.2m2受m1的万有引力2.1牛顿运动定律2）电磁力存在于静止电荷之间的电性力以及存在于运动电荷之间的电性力和磁性力，由于它们在本质上相互联系，19世

6、纪末，麦克斯韦把它们统一为电磁相互作用，称为电磁力。2.1牛顿运动定律3）强力进入20世纪，人们认识到原子核由质子和中子组成。虽然质子间具有强大的电排斥作用，但却能聚集在原子核的小体积内。2.1牛顿运动定律4）弱力同样，进入20世纪，在微观领域中人们还发现一种短程力，称为弱力。弱力在导致β衰变放出电子和中微子时，显示出它的重要性。2.1牛顿运动定律牛顿定律的应用2.1.31.认物体在有关问题中选定一个物体（抽象为质点）作为分析的对象。如果问题涉及几个物体，那就一个一个地作为对象进行分析，认出每个物体的质量。2.1牛顿运动定律2.看

7、运动分析所选定物体的运动状态，包括它的轨迹、速度和加速度。如果问题涉及几个物体，还要找出它们运动间的联系，即它们的速度和加速度之间的关系。2.1牛顿运动定律3.查受力找出被选定的物体所受的所有外力，画出简单的示意图表示物体受力的情况，这种图称为示力图。2.1牛顿运动定律4.列方程把上述分析出的质量、速度、加速度和力，用牛顿第二定律联系起来，列出方程。利用直角坐标系的分量式列式时，在图中应注明坐标轴的方向。在方程式足够的情况下，就可以求解未知量了。在质点动力学中，一般有两类问题：第一类，已知力的作用情况，求运动；第二类，已知运动情况，求

8、力。这两类问题的分析方法是一样的，都可以按上述步骤进行，只是未知数不同罢了。2.1牛顿运动定律例2.1如图2.3所示，一个质量为m的小球最初位于A点，然后沿半径为R的光滑圆轨道ABCD下滑，试求小球达到C点