第02章-牛顿运动定律.ppt

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1、第二章牛顿运动定律§2-1牛顿运动定律§2-2物理量的单位和量纲§2-3自然力和常见力§2-4牛顿运动定律的应用§2-5非惯性系中的力学问题1．牛顿第一定律任何物体都保持静止状态或匀速直线运动状态，直到其它物体的作用迫使它改变这种状态止。惯性参照系：牛顿第一定律只在一些特定的参照系中成立，这种牛顿第一定律在其中能够成立的参照系称为惯性参照系。物体的惯性：物体具有保持其运动状态不变的性质。力与运动的关系：力的作用是改变物体的运动状态（运动速度），而不是维持物体的运动状态（运动速度）；力是使物体运动状

2、态发生变化的物体间的相互作用。§2-1牛顿运动定律某时刻质点动量对时间的变化率正比与该时刻作用在质点上所有力的合力。取适当的单位，使k=1，则有当物体的质量不随时间变化时直角坐标系下为•2.牛顿第二定律讨论(1)第二定律只适用于质点的运动情况自然坐标下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。(2)以下两种情况下，质量不能当常量•••3.牛顿第三定律第三定律揭示了力的两个性质成对性——物体之间的作用是相互的。同时性——相互作用

3、之间是相互依存，同生同灭。当物体A以力作用于物体B时，物体B也同时以力作用于物体A上，和总是大小相等，方向相反，且在同一直线上。••讨论第三定律是关于力的定律，它适用于接触力。对于非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。4.叠加原理5.牛顿力学适用范围质点，宏观物体，低速运动和惯性系1．物理量及其单位物理量：物理量的单位：§2-2物理量的单位和量纲2．SI单位制2.1基本单位：米，千克，秒秒：铯-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应辐射的91926317

4、70个周期的持续时间t0：米：1983年第17届国际计量大会定义：光在真空中传播（1/299792458）秒所经路径的长度l0为一米：千克：保存在巴黎国际度量局里的一个特制的铂铱合金圆主体m0：2.2导出单位速度单位：米/秒加速度单位：米/秒21牛顿=1千克米/秒2力的单位：牛顿：2.3SI词头仅仅用标准的基本或导出单位，物理量的数值可能过大或过小，不方便。用科学计数法，y.yyy×10n，或用SI词头：3．量纲表示一个物理量如何由基本量（包括这些量的幂次）组合的式子，称为这物理量的量纲。3.1

5、量纲基本量的量的量纲：导出量的量的量纲：3.2量纲的应用1）单位换算1．四种基本力相互作用名称中间媒介强度作用规律力程(m)强相互作用胶子和介子1？(渐近自由)10-15电磁相互作用光子10-2麦克斯韦方程长程弱相互作用中间玻色子10-5?(弱电统一)10-17引力作用引力子？10-38万有引力定律长程宏观世界里除了重力来源于万有引力外，其它的力几乎都源于电磁力§2-3自然力和常见力2.万有引力质量为m1、m2，相距为r的两质点间的万有引力大小为用矢量表示为说明(1)依据万有引力定律定义的质量叫引

6、力质量，常见的用天平称量物体的质量，实际上就是测引力质量；依据牛顿第二定律定义的质量叫惯性质量。实验表明：对同一物体来说，两种质量总是相等。如图所示，一质点m旁边放一长度为L、质量为M的杆，杆离质点近端距离为l。解例该系统的万有引力大小。求当l>>L时(2)万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用杆与质点间的万有引力大小为质点与质量元间的万有引力大小为(3)重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力为物体所处的地理纬度角设地球半经为R，质量为M，物体质量为m，考虑地球自转后物体重力为ORr3.弹

7、性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。•在形变不超过一定限度内，弹簧的弹性力遵从胡克定律•绳子在受到拉伸时，其内部也同样出现弹性张力。•无形变，无弹性力设绳子MN两端分别受到的拉力为和。MNP想象把绳子从任意点P切开，使绳子分成MP和NP两段，其间的作用力大小T叫做绳子在该点P的张力。如图所示。设绳子以垂直加速度运动，绳子质量线密度为，则其上任一小段l满足下列方程l由方程看出：一般情况下，绳子上各处的张力大小是不相等的，但在绳子的质

8、量可以忽略不计时，绳子上各处的张力相等。•4.摩擦力当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止，且沿接触面有相对运动趋势时，在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋势的力，称为静摩擦力。1.静摩擦力说明静摩擦力的大小随引起相对运动趋势的外力而变化。最大静摩擦力为fmax=µ0N2.滑动摩擦力两物体相互接触，并有相对滑动时，在两物体接触处出现的相互作用的摩擦力，称为滑动摩擦力。(µ0为最大静摩擦系数，N为正压力)(µ为滑动摩擦系数)1)主动力引力，重力，静电力，洛仑兹力等，有“独立自主”的大