牛顿运动定律培训讲学.ppt

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1、牛顿运动定律2BA静止时AB惯性和惯性运动惯性运动：物体不受外力作用时所作的运动。问题的提出：惯性定律是否在任何参照系中都成立？惯性：任何物体都有保持其原有运动状态的特性，惯性是物质固有的属性。惯性和第一定律的发现，使人们最终把运动和力分离开来。２、惯性系和非惯性系左图中，地面观察者和车中观察者对于惯性定律运用的认知相同吗？3什么是惯性系：孤立物体相对于某参照系为静止或作匀速直线运动时，该参照系为惯性系。如何确定惯性系──只有通过力学实验。*1地球是一个近似程度很好的惯性系但相对于已知惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。一切相对于已知惯性系作加速运动的

2、参照系为非惯性系。*2太阳是一个精度很高的惯性系太阳对银河系核心的加速度为马赫认为：所谓惯性系，其实质应是相对于整个宇宙的平均加速度为零的参照系──因此，惯性系只能无限逼近，而无最终的惯性系。4※牛顿第二定律：物体受到外力作用时，它所获得加速度的大小与合外力的大小成正比；与物体的质量成反比；加速度的方向与合外力F的方向相同。比例系数k与单位制有关，在国际单位制中k=1。2.1.2牛顿第二定律　惯性质量　引力质量其数学形式为２o物体之间的四种基本相互作用；1、关于力的概念１o力是物体与物体间的相互作用，这种作用可使物体产生形变，也可使物体获得加速度。力的概念是物质的相互作

3、用在经典物理中的一种表述。53o力的叠加原理若一个物体同时受到几个力作用，则合力产生的加速度，等于这些力单独存在时所产生的加速度之矢量和。力的叠加原理的成立，不能自动地导致运动的叠加。2、关于质量的概念3、牛顿第二定律给出了力、质量、加速度三者间瞬时的定量关系１o质量是物体惯性大小的量度：２o引力质量与惯性质量的问题：调节引力常数Ｇ，使m引，m惯的比值为1。惯性质量与引力质量等价是广义相对论的出发点之一。62.1.3牛顿第三定律1o作用力与反作用力是分别作用在两个物体上的，不是一对平衡力。2o作用力与反作用力是同一性质的力。3o若A给B一个作用，则A受到的反作用只能是B给

4、予的。*：牛顿第三定律只在实物物体之间，且运动速度远小于光速时才成立。72.1.4牛顿定律的应用1、牛顿定律只适用于惯性系；在平面直角坐标系在平面自然坐标系2、牛顿定律只适用于质点模型；3、具体应用时，要写成坐标分量式。8若F=常量，则若F=F(v)，则若F=F(r)，则４、要根据力函数的形式选用不同的方程形式运用举例：9※牛顿定律只适用于惯性系例2.1一细绳跨过一轴承光滑的定滑轮，绳的两端分别悬有质量为和的物体(＜)，如图2.2所示.设滑轮和绳的质量可忽略不计，绳不能伸长，试求物体的加速度以及悬挂滑轮的绳中张力.解　分别以，定滑轮为研究对象，其隔离体受力如图2.2所示.

5、对，它在绳子拉力及重力的作用下以加速度向上运动，取向上为正向，则有对，它在绳子拉力及重力作用下以加速度向下运动，以向下为正方向，则有10由于定滑轮轴承光滑，滑轮和绳的质量可以略去，所以绳上各部分的张力都相等；又因为绳不能伸长，所以和的加速度大小相等，即有解①和②两式得由牛顿第三定律知：，又考虑到定滑轮质量不计，所以有容易证明11设x轴正向沿斜面向下，y轴正向垂直斜面向上，则对m应用牛顿定律列方程如下：例2.2升降机内有一光滑斜面，固定在底板上，斜面倾角为θ.当升降机以匀加速度竖直上升时，质量为m的物体从斜面顶端沿斜面开始下滑，如图2.3所示.已知斜面长为l，求物体对斜面的

6、压力，物体从斜面顶点滑到底部所需的时间.解　以物体m为研究对象.其受到斜面的正压力N和重力mg.以地为参考系，设物体m相对于斜面的加速度为，方向沿斜面向下，则物体相对于地的加速度为12解方程，得由牛顿第三定律可知，物体对斜面的压力N′与斜面对物体的压力N大小相等，方向相反，即物体对斜面的压力为垂直指向斜面.因为m相对于斜面以加速度沿斜面向下作匀变速直线运动，所以得13解　跳伞员的运动方程为改写运动方程为例2.3跳伞运动员在张伞前的俯冲阶段，由于受到随速度增加而增大的空气阻力，其速度不会像自由落体那样增大.当空气阻力增大到与重力相等时，跳伞员就达到其下落的最大速度，称为终极

7、速度.一般在跳离飞机大约10s，下落约300～400m左右时，就会达到此速度(约50m/s).设跳伞员以鹰展姿态下落，受到的空气阻力为(k为常量)，如图2.4(a)所示.试求跳伞员在任一时刻的下落速度.显然，在的条件下对应的速度即为终极速度，并用表示：14因t＝0时，v＝0；并设t时，速度为v，对上式两边取定积分：由基本积分公式得最后解得当时，.15设运动员质量m＝70kg，测得终极速度＝54m/s，则可推算出以此值代入v(t)的公式，可得到如图2.4(b)所示的v-t函数曲线.161、 单位制：基本量、导出量单位制的任务是：