大学物理之牛顿定律及应用ppt课件.ppt

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1、杰出的英国物理学家，经典物理学的奠基人．他的不朽巨著《自然哲学的数学原理》总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果，其中含有三条牛顿运动定律和万有引力定律,以及质量、动量、力和加速度等概念．在光学方面，他说明了色散的起因，发现了色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说．牛顿IssacNewton（1643－1727）1任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止.一　牛顿第一定律〔惯性定律（Newtonfirstlaw）〕定义了惯性和力的概念物体保持运动状态的特性——惯性改变物体运动状态的原因——力§1

2、牛顿运动定律定义了惯性系的概念：如物体在一参考系中不受其它物体作用，而保持静止或匀速直线运动，这个参考系就称为惯性参考系．2二　牛顿第二定律动量为的物体，在合外力　的作用下，其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力．当为常量合外力3即直角坐标系中4自然坐标系中A5(1)瞬时性、定量关系(2)适用于惯性系中质点说明(3)力的叠加原理（力的独立性）（4）质点质量如有变化的情况物体在运动中质量有所增减,如火箭、雨滴问题。高速（v>106m/s)运动中,质量与运动速度相关,如相对论效应问题。6两个物体之间作用力和反作用力，沿同一直线，大小相

3、等，方向相反，分别同时作用在两个物体上．（物体间相互作用规律）三牛顿第三定律7作用力与反作用力特点：(1)大小相等、方向相反，分别作用在不同物体上，同时存在、同时消失，它们不能相互抵消．(2)是同一性质的力．说明（3）它适用于直接接触力。对于间接接触的两个物体间的相互作用力，由于其相互作用以有限速度传播，存在延迟效应。8四、三大定律的联系（1）牛顿三大定律构成一个完整、有机的整体。完整回答了物体具有某种运动状态的根本原因。（2）第一、第二定律分别定性和定量地说明一物体的机械运动状态变化的原因；第三定律说明了引起物体状态变化的作用力具有

4、相互性，并指出相互作用力之间的关系（3）第二定律研究对象为一个特定的物体，而第三定律侧重说明物体间相互联系和相互制约的关系牛顿定律为实验定律，只适用于惯性系中宏观低速实物的运动。不适用于场传递的相互作用.注意9五力学相对性原理为常量即：在不同的参考系中，同一物体运动的描述不一定相同，但是物理规律是相同的、不变的。10(2)对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关(1)凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系．伽利略相对性原理．注意END11种类相互作用粒子力的本质力的性质引力作用所有粒子、质点引力场

5、非规范对称电磁作用带电粒子电磁场规范对称弱相互作用强子等大多数粒子弱相互作用场规范对称强相互作用核子、介子等强子强相互作用场规范对称四种相互作用力的比较§2物体间的相互作用1213一牛顿定律是物体机械运动的基本定律已知力求运动方程已知运动方程求力常见问题分类牛顿定律是物体机械运动的基本定律，鉴于动力学问题的多样性和复杂性，要注重应用牛顿定律解决问题的思路和方法§3牛顿定律的应用14二、一般性问题的解题思路和应用举例（1）选定研究对象（隔离物体）（2）正确分析受力情况、约束条件和运动情况，画出受力图（3）建立关联坐标系（直角坐标、极坐标

6、和自然坐标等）（4）列动力学或运动学方程（5）解方程（6）结果讨论15例1质量为M的楔B，置于光滑的水平面上，质量为m的物体A沿楔的光滑斜面自由下滑，试求楔相对于地面的加速度a和物体A相对于楔的加速度ar。BAaarNPAN’PBNBxy16A物体：B物体：17三、曲线运动问题的解题思路和应用举例（1）遵循一般问题的解题思路（2）但在列动力学方程时，一般选用牛顿定律的法向和切向投影形式（即建立自然坐标系）18例2在光滑水平面上固定一竖直圆筒，半径为R，一物体紧靠内壁在水平面上运动。设摩擦系数为，在t=0时，物体的速度为v0，求任意时

7、刻物体的速率和物体运动的路程。图2.1.2例2.1.1题图解：(1)任意时刻物体的速率列法向与切向动力学方程(2)物体运动的路程19问绳和铅直方向所成的角度为多少？空气阻力不计．例3如图摆长为的圆锥摆，细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心的铅直轴作角速度为的匀速率圆周运动．20解越大，也越大另有21利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）22四、变力问题（力随位置或力随速度变化）的解题思路和例题（1）遵循一般问题的解题思路（2）一般是要正确建立任意时刻的运动微分方程，并注意初始条件，通

8、过解微分方程求出需要的结果23例4设空气对抛体的阻力与抛体的速度成正比，即，为比例系数．抛体的质量为、初速为、抛射角为．求抛体运动的轨迹方程．24解取如图所示的平面坐标系25代入初始条件解得:26由上式积分代初始条件得：