大学物理 第二章 牛顿定律ppt课件.ppt

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1、第2章牛顿运动定律本章内容：2-1牛顿运动定律2-2物理量的单位和量纲2-3几种常见的力2-4应用牛顿定律解题2-5惯性系与力学相对性原理2-6非惯性系与惯性力恩格斯说：“牛顿由于发现了万有引力定律而创立了天文学，由于进行光的分解而创立了科学的光学，由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学，由于认识了力学的本性而创立了科学的力学。”牛顿(IsaacNewton,1642―1727)英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人。2-1牛顿运动定律任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。一.牛顿第一定

2、律(惯性定律)三个重要概念惯性——质点不受力时保持静止或匀速直线运动状态的性质,其大小用质量量度。力——改变质点运动状态的原因。惯性系——惯性定律在其中成立的参考系。静止或匀速直线运动状态(平衡状态)某时刻质点动量对时间的变化率等于该时刻作用在质点上所有力的合力。二.牛顿第二定律质量不随时间变化时牛顿第二定律的分量形式（（自然坐标系（（直角坐标系适用范围：1）质点2）惯性系三.牛顿第三定律一对作用力反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上不同物体上。数学表达式量的名称单位符号单位名称单位的定义2-2物理量的单位和量纲单位制：现在常用的是国际单位制SI

3、(systemofinternationalunits)质量9192631770倍时间秒s138Cs原子某特征频率光波周期的长度米m光在真空中在（1/299792458）s内所经过的距离千克kg保存在巴黎度量衡局的“kg标准原器”的质量力学的基本量和基本单位速率导出量及导出单位力功表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.量纲某物理量Q的量纲通常表示为Q或dimQ。分别以L（length）、M(mass)、T(time)表示长度、质量和时间的量纲，则其它力学量Q可通过基本量的量纲表示出来：力学量Q的量纲表示或量纲定义如速度的量纲为[v]=LT-1，加

4、速度的量纲为[a]=LT-2，力的量纲为[F]=MLT-2等。故可以用等式两边的量纲是否相同来初步判断一个物理式是否正确。1.初步检验公式的正确性2.判断公式中某些物理量的性质只有量纲相同的项才能进行加减或用等式联接。量纲作用力学量Q的量纲表示或说明用矢量表示为一.重力2-3几种常见的力公式中的质量为引力质量，是物体间引力强度的量度。与惯性质量意义不同。实验证明：同一物体的这两个质量是相等的，可以不必加以区分。1.万有引力万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用2.重力为物体所处的地理纬度设地球半经为R，质量为M，物体质量为m，考虑地球自转后物体重力为忽略

5、地球自转的影响，（误差不超过0.4),物体所受的重力就等于它所受的万有引力。是地球对其表面附近物体万有引力的分力忽略地球自转的影响，（误差不超过0.4),物体所受的重力就等于它所受的万有引力。在重力作用下，物体产生的加速度叫重力加速度。二.弹性力（接触力）三种常见的表现形式是：（i）正压力或支持力（ii）弹性绳或线间的张力（tension)（iii）弹簧的弹力当两宏观物体有接触且发生微小形变时，形变的物体对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹性力。F1F2T1T2张力讨论：大小方向三.摩擦力（接触力）1)静摩擦力2)滑动摩擦力(µ为滑动摩擦系数)大小

6、可变最大静摩擦力与相对运动或相对运动趋势方向相反3)流体阻力相对速率较小时（与相对运动方向相反）相对速率较大时k与物体的大小，形状和流体的性质有关在空气中时C:阻力系数ρ:空气密度A:物体有效横截面积四.应用牛顿定律解题（1）认物体（2）看运动（3）分析力（4）列方程（5）解方程，讨论研究的是单个质点，只在惯性系成立，多体问题，用隔离法（常采用直角坐标分量式）概括为：“四个什么”什么物体，在什么力作用下，对什么参考系，作什么运动。两类问题：已知运动求力已知力求运动关键是加速度解题步骤：例2-1.在水平面上有一半径为R的圆弧形挡板S。质量为m的小滑块从挡板的一

7、端以初速度贴着挡板内侧射入，然后沿挡板作圆周运动。小滑块与水平面之间是光滑接触，而与挡板侧面间的滑动摩擦系数为μ。试求小滑块的运动速度，路程，并证明摩擦力是个变力，其计算公式ms解：侧向压力----向心力；切向摩擦力----它使小滑块作减速运动。选用自然坐标系列出动力学方程:小滑块在水平方向上受力分析：法向：切向：法向：切向：两式联立，分离变量，得：解得沿切线方向tvv0小滑块运动路程：由等式两边积分：得ts由摩擦力公式将v代入，得沿切线方向,与速度方向相反。写成矢量式：例2-2直升飞机的螺旋桨由两个对称的叶片组成.每一叶片的质量m=136kg,长l=3.6

8、6m,求当它的转速n=320r/min时,两个叶片根