大学物理学第三版 第2章 运动与力课件.ppt

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1、第2章运动与力牛顿1.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。§2.1牛顿运动定律2.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。第二定律的数学表达式:注意:力与加速度同生同灭。一、牛顿运动三定律在直角坐标系下:在自然坐标系下:牛顿第二定律3.第三定律作用力与反作用力沿同一直线，且大小相等、方向相反。1.作用力与反作用力同生同灭。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。注意:2.弹力：弹力的三种形式：(1)正压力或支持力:物体通过一定面

2、积相接触而产生的相互作用。(2)拉力和张力:拉力是绳或线对物体的作用力;(3)弹簧的弹力:1.重力：地球表面附近的物体受地球的引力作用。地球重力：p=mg发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的作用力。N支持力拉力TT’张力弹力f§2.2常见的几种力张力是绳子内部各段之间的作用力。3.摩擦力：(1)静摩擦力:物体间有相对运动趋势但未相对运动，在接触面之间产生的阻力。大小：静摩擦力有一定的变化范围，方向：与物体间相对运动趋势方向相反。(2)滑动摩擦力:物体间有相对运动，在接触面之间产生的阻力。大小：滑动摩擦力等于摩擦系数与正压力的乘积。方向：与物体间相对运动

3、方向相反。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)隔离物体分析力并画出示力图;(5)运用牛顿第二定律列方程；(6)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。(7)讨论结果。§2.4应用牛顿定律解题Nmg例3.在半径为R的光滑半球面顶点A,放一个质量为m的小球,小球由静止开始滑下。求：球面所受的压力与小球所在位置θ角的关系。（1）确定研究对象：小球（2）选参照系——地面（惯性系）（3）在参照系上建立自然坐标系；（5）运用牛顿第二定律列方程：切向：法向：（4）隔离物体分析力:重力，支持力解

4、：θτnRAθ∙∙∙∙∙①∙∙∙∙∙②由②式变形得到:（6）解方程：∙∙∙∙∙①∙∙∙∙∙②变换方程变量方程变为：解方程得到:根据第三定律球面所受的压力也是N,方向相反。例1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)，求：小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系fFmgx（1）确定研究对象：小球（2）选参照系——水（惯性系）（3）在参照系上建立坐标系如图；（5）运用牛顿第二定律列方程：（4）分析力:解：则有：(6)解方程：初始条件：t=0时v=0重力，浮力，阻力例2:一质量为m的物体，最初静止于x0处,在力F=-

5、k/x2的作用下沿直线运动，求：物体在任意位置x处的速度解：积分变量的变换，两边积分得则即有：由用牛顿第二定律：列方程：解：受力分析如图例5:光滑桌面上物块m1=5.0kg经无摩擦定滑轮与物块m2=2.0kg相连。(1)F=?时可使两物块静止?(2)F=30N时求物块加速度和绳张力T;(3)F为多大时T=0？Tm1m2Faam2gTT(1)将牛顿定律用于m1和m2T–F=0m2g–T=0解得F=m2g=19.6N(2)当F=30N,将牛顿定律用于m1和m2T–F=m1am2g–T=m2a解得负号说明a的方向为：m1向左，m2向上。(3)T=0时m2和m1的加速度为g，则

6、F应当向右，大小为F=m1g=49Na1θa’例5一升降机内有一个光滑斜面，斜面固定在机器的底板上，斜面倾角为θ。当机器以加速度a1上升时，质量为m的物体沿斜面下滑。3.物体相对于地面的加速度a2.物体相对于斜面的加速度a’求：1.斜面对物体的支持力N解：（2）选参照系——地面（惯性系）（3）在参照系上建立直角坐标系；（1）确定研究对象：物体m（4）隔离物体分析力：0YXmgNθ（5）运用牛顿第二定律列方程：X方向：Y方向：重力、支持力a1（6）确定加速度、与的关系a’a0YXmgNθ0YXθa’aa1则有：（7）解方程得：方向：a大小:物体相对于地面的加速度a-a惯

7、性系非惯性系问题:1.在地面的站台上观察金杯的运动状态如何?2.在加速行驶的车内观察金杯的运动状态又如何?(答:静止)(答:加速向左运动.)----不符合牛顿定律？§2.5非惯性系与惯性力结论：在有些参考系中牛顿定律成立，这些系称为惯性系。在相对惯性系作加速运动的参考系中牛顿定律不成立，这些系叫非惯性系。2.非惯性参考系:相对于一个已知惯性系做加速运动的参考系。一、惯性参考系与非惯性参考系牛顿定律严格成立的参考系。相对于惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系。根据天文观察，以太阳系作为参考系研究行星运动时，发现行星运动遵守牛顿定律，所以太