第二章節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律

1、第二章節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的加速度是與作用在質(zhì)點(diǎn)上的力有關(guān)的，這部分內(nèi)容就是屬于牛頓定律的范圍。本章將概括的闡述牛頓定律的內(nèi)容及其在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方面的初步應(yīng)用。2-1 牛頓運(yùn)動(dòng)三定律2-2 2-3 力學(xué)中常見(jiàn)的三種力的特性2-4 牛頓定律的應(yīng)用2-5 慣性系與非慣性系牛頓運(yùn)動(dòng)三定律： 牛頓第一定律：牛頓第一定律：任何物體都要保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止 牛頓第二定律：牛頓第二定律：ttd)m(dddvpFdtdvFmaFm kjiFzyxmamama牛頓第二定律是牛頓力學(xué)的核心，應(yīng)用它解決問(wèn)題時(shí)必須注意以下幾點(diǎn)。 (1)牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。 (2

2、)牛頓第二定律所表示的合外力與加速度之間的關(guān)系是瞬時(shí)關(guān)系。 (3)力的疊加原理。 牛頓第三定律：牛頓第三定律：兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力，沿同一直線(xiàn)，大小相等，方向相反，分別作用在兩物體上 作用力和反作用力是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消滅、分別作用在兩個(gè)物體上的屬于同種性質(zhì)的力。FF試分析下列問(wèn)題： （1）物體的運(yùn)動(dòng)方向和合外力方向是否一定相同？ （2）物體受到幾個(gè)力的作用，是否一定產(chǎn)生加速度？ （3）物體運(yùn)動(dòng)的速率不變，所受合外力是否為零？2.1 力學(xué)的單位制和量綱 一個(gè)物理理論通常由以下幾個(gè)部分組成一個(gè)物理理論通常由以下幾個(gè)部分組成 概念，通常是抽象的、不能直接感知的概念，通常是抽象的、不能直接感

3、知的 關(guān)于這些概念的數(shù)學(xué)表示關(guān)于這些概念的數(shù)學(xué)表示(物理量物理量)的假定的假定 一個(gè)或一組方程，表示物理量之間的關(guān)系一個(gè)或一組方程，表示物理量之間的關(guān)系 歷史的偶然性或科學(xué)家的個(gè)人愛(ài)好歷史的偶然性或科學(xué)家的個(gè)人愛(ài)好 例如：溫度例如：溫度Celsius(0o C), Fahrenheit, Kelvin物理概念的數(shù)學(xué)表示決不是天生的物理概念的數(shù)學(xué)表示決不是天生的 , ,作某作某些假定是必要的些假定是必要的 .基本物理量是通過(guò)測(cè)量來(lái)定義的基本物理量是通過(guò)測(cè)量來(lái)定義的 (操作操作性定義性定義 )基本基本或或?qū)С鰧?dǎo)出 任意任意!導(dǎo)出物理量通過(guò)基本概念、基本物理量導(dǎo)出物理量通過(guò)基本概念、基本物理量而得到

4、而得到 1N = 1kgm/s2電量電量 Q 或或 電流電流 I 哪個(gè)基本哪個(gè)基本?SI 基本單位基本單位長(zhǎng)度 米 m 質(zhì)量 千克 kg 時(shí)間 秒 s 電流 安培 A 溫度 開(kāi) K 物質(zhì)的量 摩 mol 發(fā)光強(qiáng)度 坎 cd Le Systme International dUnites長(zhǎng)度長(zhǎng)度:運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度的測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體長(zhǎng)度的測(cè)量?“一尺之杵，日取其半，萬(wàn)世無(wú)窮一尺之杵，日取其半，萬(wàn)世無(wú)窮”典型的長(zhǎng)度典型的長(zhǎng)度: 表表 2.2空間量子化空間量子化 基本長(zhǎng)度基本長(zhǎng)度Kr86sm458792299c標(biāo)準(zhǔn)米標(biāo)準(zhǔn)米1960 原子標(biāo)準(zhǔn)原子標(biāo)準(zhǔn)198310-151024質(zhì)量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)千克標(biāo)準(zhǔn)千克引力質(zhì)量和慣

5、性質(zhì)量引力質(zhì)量和慣性質(zhì)量以光速以光速 c 運(yùn)動(dòng)粒子運(yùn)動(dòng)粒子00mC12121u1m統(tǒng)一原子質(zhì)量單位統(tǒng)一原子質(zhì)量單位0m靜止質(zhì)量靜止質(zhì)量裂變和聚變裂變和聚變質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)有關(guān)質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)有關(guān);靜止質(zhì)量守恒靜止質(zhì)量守恒?時(shí)間時(shí)間1second = (1/86400) 平均太陽(yáng)日平均太陽(yáng)日Cs133原子標(biāo)準(zhǔn)原子標(biāo)準(zhǔn)1/31556925.9747 of 標(biāo)準(zhǔn)回歸年標(biāo)準(zhǔn)回歸年1900孿生子佯謬孿生子佯謬鐘表記錄重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間鐘表記錄重復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間.運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢運(yùn)動(dòng)時(shí)鐘變慢.時(shí)間單向性、時(shí)間之矢時(shí)間單向性、時(shí)間之矢量綱和量綱分析量綱和量綱分析幾何學(xué)中幾何學(xué)中 面積面積 (長(zhǎng)度長(zhǎng)度)2 體積體積 (長(zhǎng)度長(zhǎng)度)3e.g

6、. dim 速度速度 L1T1 力學(xué)量力學(xué)量 L M T 物理量物理量 (基本量基本量)d量綱量綱 ? 單位單位2-3 力學(xué)中常見(jiàn)的三種力的特性2.3.1 萬(wàn)有引力221rmmGF G=6. 6710-11Nm2kg-2 PPg通常把地球?qū)Φ孛娓浇矬w的萬(wàn)有引力叫做重力 ,其方向通常是指向地球中心的。重力的大小又叫重量。在重力的作用下，物體具有的加速度叫重力加速度2RGmgE2.3.2 彈性力減少還是增加減少還是增加?復(fù)雜復(fù)雜 不是基本力不是基本力近似、經(jīng)驗(yàn)定律近似、經(jīng)驗(yàn)定律 耗散耗散工業(yè)和技術(shù)工業(yè)和技術(shù) 摩擦學(xué)摩擦學(xué)(Tribology)基本研究基本研究 沙堆模型沙堆模型 (de Genne

7、s) 自組織臨界現(xiàn)象自組織臨界現(xiàn)象2.3.3 摩擦力 材料的性質(zhì)材料的性質(zhì) 表面處理表面處理 表面表面 ( (氧化氧化) ) 膜膜 污染污染 溫度溫度 表面摩擦依賴(lài)于很多因素表面摩擦依賴(lài)于很多因素:數(shù)值上數(shù)值上 靜摩擦靜摩擦 正壓力正壓力 Nsf FF滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦 正壓力正壓力Nkf FF靜摩擦系數(shù)靜摩擦系數(shù)動(dòng)摩擦系數(shù)動(dòng)摩擦系數(shù)鑄鐵鑄鐵 鑄鐵鑄鐵10. 1s15. 0kTeflon Teflon04. 0ks下列幾種說(shuō)法是否正確？為什么？ （1）物體受到的摩擦力的方向總是與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反 （2）摩擦力，總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的 （3）靜摩擦的大小等于 , 為靜摩擦因數(shù)， 為物體的正壓力NF0

8、0NF，2-4 牛頓定律的應(yīng)用例3,例5,例82-5 慣性系與非慣性系 在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，研究物體的運(yùn)動(dòng)可任選參考系， 在動(dòng)力學(xué)中，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，參考系還能不能任意選擇呢？牛頓運(yùn)動(dòng)定律是否對(duì)任意參考系都適用呢？牛頓運(yùn)動(dòng)定律不是對(duì)任意的參考系都適用的。 慣性系: 適用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的參考系。例如地面以及相對(duì)地面作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂，都是慣性系。 非慣性系: 牛頓運(yùn)動(dòng)定律不適用的參考系。例如相對(duì)地面作加速運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂則是非慣性系。力學(xué)相對(duì)性原理力學(xué)相對(duì)性原理在所有慣性系中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律都是等價(jià)的。 在一慣性系內(nèi)部所作的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)，都不能確定該慣性系相對(duì)于其他慣性系是否在運(yùn)動(dòng)。這個(gè)原理叫

9、做力學(xué)相對(duì)性原理或伽利略相對(duì)性原理。uvvaaFi 稱(chēng)為慣性力稱(chēng)為慣性力慣性力是在非慣性系中物體所受到的一種力，它是由于非慣性系本身的加速運(yùn)動(dòng)所引起的。慣性力不同于物體間相互作用所產(chǎn)生的力，它沒(méi)有施力者，當(dāng)然也不存在反作用力。aFFimaaF0mm0)(igagmmP失重失重引力可以被抵消引力可以被抵消我們無(wú)法區(qū)別我們無(wú)法區(qū)別 引力和慣性力引力和慣性力 引力場(chǎng)和加速參考系引力場(chǎng)和加速參考系等價(jià)性原理等價(jià)性原理廣義相對(duì)論廣義相對(duì)論igmm ag 當(dāng)當(dāng)在自由下落的電梯中在自由下落的電梯中本章重點(diǎn)：掌握牛頓定律及其應(yīng)用條件。了解慣性力的概念和非慣性系中應(yīng)用牛頓定律的方法。 明確問(wèn)題中所求運(yùn)動(dòng)的物體；明確問(wèn)題中所求運(yùn)動(dòng)的物體； 考察物體所受的力及其性質(zhì)；考察物體所受的力及其性質(zhì)； 畫(huà)