大學(xué)物理-第二章課件

1、大 學(xué) 物 理質(zhì)點動力學(xué)/02本章導(dǎo)讀3質(zhì)點運動學(xué)只研究質(zhì)點的運動狀態(tài)隨時間的變化規(guī)律，而未涉及其運動狀態(tài)變化的原因。研究質(zhì)點之間的相互作用，以及這種作用所引起的質(zhì)點運動狀態(tài)變化規(guī)律的學(xué)科稱為質(zhì)點動力學(xué)。質(zhì)點動力學(xué)最基本的定律是牛頓運動定律。本章將主要介紹牛頓運動定律及其應(yīng)用，并介紹一些運動的守恒量和守恒定律。2.1 牛頓運動定律2.1.1 牛頓第一定律牛頓第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。慣性：物體在不受外力時，都具有保持其靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變的特性。 慣性是物體本身所具有的屬性，它與物體是否受力、是否運動無關(guān)，也與物體的運動速度無關(guān)。力是

2、使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。 由于物體具有慣性，所以要使其運動狀態(tài)發(fā)生變化，必須有其他物體對它作用。2.1 牛頓運動定律2.1.2 牛頓第二定律牛頓第二定律：運動的變化與所受的合外力成正比，其方向為合外力作用的方向。牛頓將“運動”一詞定義為物體（應(yīng)理解為質(zhì)點）的質(zhì)量和速度的乘積，我們將這一乘積稱為物體的動量。2.1 牛頓運動定律2.1.2 牛頓第二定律2.1 牛頓運動定律2.1.2 牛頓第二定律應(yīng)用牛頓第二定律時需注意：牛頓第二定律只適用于質(zhì)點的運動，且只適用于慣性系。牛頓第二定律所表示的合外力F與加速度a之間的關(guān)系是瞬時對應(yīng)關(guān)系。牛頓第二定律體現(xiàn)力的疊加原理。2.1 牛頓運動定律2.1.2

3、 牛頓第二定律2.1 牛頓運動定律2.1.2 牛頓第二定律2.1 牛頓運動定律2.1.3 牛頓第三定律應(yīng)用牛頓第三定律時需注意：作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，任何一方不能孤立地存在。作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，其效果不能相互抵消。作用力和反作用力是屬于同種性質(zhì)的力。2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.1 萬有引力萬有引力：宇宙中任何物體之間都存在著一種相互吸引力。萬有引力定律：在兩個相距為r，質(zhì)量分別為 的質(zhì)點間有萬有引力，其方向沿著它們的連線，大小與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間距離r的平方成反比。2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.1 萬有引力2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2

4、.1 萬有引力2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.2 重力2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.3 彈力彈力：發(fā)生彈性形變的物體，其內(nèi)部產(chǎn)生的欲使其恢復(fù)形狀的力。彈力產(chǎn)生在直接接觸且發(fā)生彈性形變的物體之間，它的方向總是垂直于接觸面指向?qū)Ψ?。常見的彈力有：彈簧被拉伸或壓縮時作用于物體上的力，繩索被拉緊時所產(chǎn)生的張力，重物放在支承面上所產(chǎn)生的正壓力（作用在支承面上）和支持力（作用在重物上）等。2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.3 彈力2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.4 摩擦力摩擦力：兩個相互接觸的物體做相對運動或有相對運動趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。在平動的情況下，摩擦力分

5、為靜摩擦力和滑動摩擦力。2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.4 摩擦力2.2 力學(xué)中常見的幾種力2.2.4 摩擦力2.3 慣性系和非慣性系慣性參考系：適用于牛頓定律的參考系，簡稱慣性系；非慣性系：不適用于牛頓定律的參考系。判定原則：一個參考系是否為慣性系一般要由實驗和觀察的結(jié)果來判定。我們習(xí)慣于用地球作為慣性系來對一般宏觀物體的運動進行研究，這是因為以地球為參考系，牛頓定律成立。2.3 慣性系和非慣性系小球受到的合外力不等于零，但是卻處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果那位觀察者堅信牛頓定律是正確的話，那么他能夠作出的唯一解釋是：還有一個未知力作用在小球上，三個力相互平衡。2.3 慣性系和非慣性系2.3 慣性系和

6、非慣性系2.3 慣性系和非慣性系慣性參考系：適用于牛頓定律的參考系，簡稱慣性系；非慣性系：不適用于牛頓定律的參考系。判定原則：一個參考系是否為慣性系一般要由實驗和觀察的結(jié)果來判定。我們習(xí)慣于用地球作為慣性系來對一般宏觀物體的運動進行研究，這是因為以地球為參考系，牛頓定律成立。2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用，問題一般分為兩類已知物體的受力情況，求解物體的運動狀態(tài)已知物體的運動狀態(tài)，求解物體的受力情況選定研究對象，分析已知條件采用“隔離法”進行正確的受力分析，畫出受力分析圖。分析研究對象的運動狀態(tài)，包括其運動軌跡、速度和加速度建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，運用牛頓運動定律列方程，然后求解。基本步驟求解問題2.4

7、牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 1，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 1，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 1，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 2，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 3，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 3，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 3，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 4，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 4，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 4，2.5 功和能2.5.1 功和功率力對質(zhì)點所做的功：作用于質(zhì)點的力對空間的積累效應(yīng)，用W表示。定義：作用于質(zhì)點上的力與質(zhì)點沿力的方向所發(fā)生的位移的乘積。，2.5 功和能2.5.1 功和功率，2.5 功和能2.

8、5.1 功和功率，2.5 功和能2.5.1 功和功率，2.5 功和能2.5.2 動能，1動能的定義定義：物體由于運動而具有的能。2.5 功和能2.5.2 動能，1動能的定義2.5 功和能2.5.2 動能，2動能定理動能定理:合外力對質(zhì)點所做的功等于質(zhì)點動能的增量.2.5 功和能2.5.2 動能，2動能定理2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 5，2.4 牛頓運動定律的應(yīng)用例題講解 6，2.5 功和能2.5.3 勢能，勢能：與物體（或物體各部分）間的相對位置有關(guān)的能。舉高的重錘所具有的勢能稱作重力勢能；物體發(fā)生彈性形變后具有的勢能稱作彈性勢能。勢能的單位是焦耳。2.5 功和能2.5.3 勢能，1重

9、力勢能重力勢能與重力做功有密切聯(lián)系：將一個物體舉高，需克服重力做功，同時物體的重力勢能會增加；物體從高處下落，重力做功，同時重力勢能會減少。2.5 功和能2.5.3 勢能，1重力勢能2.5 功和能2.5.3 勢能，3保守力與非保守力保守力：物體沿任一閉合路徑運動一周，這些力所做的功為零。非保守力：做功多少與物體運動路徑有關(guān)的力。保守力做功的結(jié)果總是等于一個由相對位置決定的函數(shù)增量的負(fù)值，而功總是與能量改變量相聯(lián)系的。2.5 功和能2.5.4 機械能守恒定律，1功能原理功能原理：質(zhì)點系的外力和非保守內(nèi)力的總功等于系統(tǒng)機械能的增量2.5 功和能2.5.4 機械能守恒定律，2機械能守恒定律機械能守恒

10、定律：如果外力不做功，非保守內(nèi)力也不做功，或者說，只有保守內(nèi)力做功時，質(zhì)點系內(nèi)的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)換，但機械能保持不變。2.5 功和能2.5.4 機械能守恒定律，2機械能守恒定律能量轉(zhuǎn)換與守恒定律：自然界的能量既不能消滅，也不能創(chuàng)造，只能從一個物體傳遞給另一個物體，或者從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。機械能守恒定律：如果外力不做功，非保守內(nèi)力也不做功，或者說，只有保守內(nèi)力做功時，質(zhì)點系內(nèi)的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)換，但機械能保持不變。2.5 功和能，例題講解 72.5 功和能，例題講解 72.5 功和能，例題講解 72.6 沖量和動量2.6.1 沖量和動量的定義，一定質(zhì)量的物體在力的作用下從靜止開始

11、所獲得的速度，不僅與力的大小有關(guān)，還與力的作用時間有關(guān)。只要力和時間的乘積一定，它們產(chǎn)生的效果（使一定質(zhì)量的物體達到一定的速度）也是一定的。2.6 沖量和動量2.6.1 沖量和動量的定義，2.6 沖量和動量2.6.1 沖量和動量的定義，2.6 沖量和動量2.6.1 沖量和動量的定義，2.6 沖量和動量2.6.1 沖量和動量的定義，2.6 沖量和動量2.6.2 動量定理，2.6 沖量和動量2.6.2 動量定理，2.6 沖量和動量，例題講解 8使用一個質(zhì)量為5.0 kg的鐵錘將鐵路道釘打進枕木里。鐵錘和道釘接觸時的速度是5.0 m/s。如果打擊時鐵錘和道釘?shù)淖饔脮r間是0.02 s，求打擊時的平均作

12、用力（不計鐵錘所受的重力）。2.6 沖量和動量，例題講解 8使用一個質(zhì)量為5.0 kg的鐵錘將鐵路道釘打進枕木里。鐵錘和道釘接觸時的速度是5.0 m/s。如果打擊時鐵錘和道釘?shù)淖饔脮r間是0.02 s，求打擊時的平均作用力（不計鐵錘所受的重力）。2.6 沖量和動量2.6.3 質(zhì)點系的動量定理，2.6 沖量和動量2.6.4 動量守恒定理， 將兩個完全相同的小車A，B靜止地放在光滑的水平面上，它們之間有彈簧（彈簧處于壓縮狀態(tài)），并用細線拴在一起。在水平面上記下兩個小車內(nèi)側(cè)的位置。此時兩個小車的總動量為零。2.6 沖量和動量2.6.4 動量守恒定理，2.6 沖量和動量2.6.4 動量守恒定理，兩個小車

13、分開前的總動量與分開后的總動量是相等的。2.6 沖量和動量2.6.4 動量守恒定理，在物理學(xué)中，通常將發(fā)生相互作用的一組物體稱為系統(tǒng)。外力：受到系統(tǒng)外部物體的作用力，內(nèi)力：受到系統(tǒng)內(nèi)部其他物體的作用力。動量守恒定律：一個系統(tǒng)不受外力或受到的外力之和為零時，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.6 沖量和動量2.6.4 動量守恒定理，2.6 沖量和動量2.6.4 動量守恒定理，應(yīng)用動量守恒定律分析解決問題時，應(yīng)該注意以下幾點。2.6 沖量和動量，例題講解 92.6 沖量和動量，例題講解 92.7 質(zhì)點的碰撞碰撞：兩個或兩個以上的物體在運動中相遇，在極其短暫的時間內(nèi)，通過相互作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生急劇變化的過程。，2.7 質(zhì)點的碰撞1完全彈性碰撞，2.7 質(zhì)點的碰撞1完全彈性碰撞，2.7 質(zhì)點的碰撞1完全彈性碰撞，2.7 質(zhì)點的碰撞2完全非彈性碰撞，2.7 質(zhì)點的碰撞3非彈性碰撞，本章小結(jié)1牛頓三大定律，（1）牛頓第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。（2）牛頓第二定律：物體受到外力作用時，它所獲得的加速度a的大小與合外力F的大小成正比，與物體的質(zhì)量m成反比；加速度a的方向與合外力F的方向相同。（3）牛頓第三定律：兩物體之間的作用力F和反作用力