文科物理课件----力学图景

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1、第二章经典物理学1第二章经典物理学第二节力学图景n一、物体运动的奥秘n二、永恒的能量n三、振动和波动现象2一、物体运动的奥秘1、物体是怎样运动的？（牛顿第一定律）n亚里士多德的观点：体积相等的两个物体，较重的下落得较快，物体下落的快慢精确地与它们的重量成正比。n对于水平运动，亚里士多德认为：“凡运动着的物体必然都有推动者在推着它运动”。3一、物体运动的奥秘n伽利略的观点：若没有空气阻力，那么一起掉下来的两个物体将一起下落，与它们的质量和形状无关，与构成它们的材料无关——伽利略落体定律现在，可以通过很多实验验证伽利略的观点：传说伽利略曾经在

2、比萨斜例如真空中的物体下落实验，月球上的物体塔上做过物体下落的实验下落实验，利用打点计时器的定量测量等等。4一、物体运动的奥秘n伽利略理想斜面实验：结论：在没有摩擦阻力的情况下，物体将以恒定的速率在水平面上永远运动下去。所以不受任何外力的物体将做匀速圆周运动。力不是产生速度的原因，力是产生加速度的原因。n法国著名学者笛卡尔的补充：伽利略理想斜面实验示意图如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。5一、物体运动的奥秘n牛顿继承和发展了伽利略和笛卡尔的学说，总结出：任何物体都要保持其静止

3、状态或者匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。——这就是牛顿第一运动定律。其数学表达式为：F0时，v恒矢量6一、物体运动的奥秘运动的描述：n平均速率：表示单位时间内经过的路程，是个标量。n速度：表示物体运动的速率和方向，是个矢量。n平均加速度：单位时间内物体运动速度的变化率vatn瞬时加速度：平均加速度的极限值vdvalimt0tdt7一、物体运动的奥秘2、物体运动的规律？（牛顿第二定律）物体的加速度与其受到的合外力成正比，与其质量成反比，方向与合外力的方向一致。——这就是牛顿第二定律其数学

4、表达式为：Fd(mv)a或Fma或Fmdt8一、物体运动的奥秘几种常见的力n重力:地球对地球表面附近物体的吸引力叫做重力Gmgn弹力:发生弹性形变的物体由于要恢复原状，对跟它接触的物体产生的力作用弹簧的弹力:Fkxn摩擦力:两个表面接触的物体相互运动时或有运动趋势时互相施加的一种阻碍发生相对运动的力9一、物体运动的奥秘3、力总是成双成对的（牛顿第三定律）当两个物体相互作用时，它们之间的作用力和反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。——这就是牛顿第三定律。其数学表达式为：FF1

5、0一、物体运动的奥秘3、由苹果和月亮产生的思考（万有引力定律）牛顿的沉思：“月球为什么不像苹果那样，落到地面上呢？”11一、物体运动的奥秘3、由苹果和月亮产生的思考（万有引力定律）可以看到，苹果的速度、加速度和地球对它的引力方向都指向地心。而月亮速度的方向沿着切线的方向，地球对它的引力方向指向地心，由引力引起的加速度就会使月球运动的方向发生改变，从而使月球沿着轨道绕地球运动。任意两个物体之间都存在着引力，它的大小和两个物体的质量乘积成正比，与两物体间距离的平方成反比，方向沿着两个物体的连线。——万有引力定律mm12数学表达式为：F

6、Ge122rr121212二、永恒的能量1、功FF定义：力与物体在力的方向上的位移的乘积s对于恒力，功的数学表达式为：WFscosFs对于变力，功的数学WFcosrFr表达式为：iiiii功是作用于物体的力对物体位移的积累。一个物体能够做功，我们就说物体具有能（量）。运动的物体能够做功，被举高的物体能够做功，发生弹性形变的物体能够做功，所以它们都具有能量。13二、永恒的能量2、能量的定量描述物体由于运动而具有的能量称为动能12数学表达式为：Emvk2物体由于被举高而具有的能量称为重力势能数学表

7、达式为：Emghp14二、永恒的能量2、能量的定量描述一个质量为m的物体，在力F的作用下由A点运动到B点，若A点的速度为v，B点的速度为v，则力F所做的功WAB为：AB1212WmvmvEEABBAkBkA22外力对物体所做的功，等于物体动能的增量。——动能定理。动能和功的概念是由法国学者科里奥利于1831年建立的，他还讨论了二者之间的关系。这已经是牛顿去世100余年以后的事情了。15二、永恒的能量2、能量的定量描述任何遵循牛顿定律而仅具有动能和势能的系统，在没有外力的情况下，如果该系统内部没有耗散力（比如摩擦力），其机械能

8、守恒。——机械能守恒定律。注意：除了重力势能之外可能还有其它类型的势能，比如弹性势能。这些概念的建立滞后于动能概念。直到1853年，有一位名叫兰金的苏格兰工程师把可能下落的物体所具有的能量称为