大學物理課件 3、牛頓定律

同學們好！1運動學的兩類基本問題二.已知加速度（或速度）及初始條件，求質(zhì)點任一時刻的速度和運動方程(積分法）。一.已知質(zhì)點運動方程，求任一時刻的速度、加速度（微分法）；；2第二類問題已知：質(zhì)點沿直線運動，

求：解：3思考若加速度a

=恒量，上面三個*式成為什么形式？4用類比方法寫出用角量表示的圓周運動公式和

=恒量時的形式思考5相對運動一.運動的絕對性和描述運動的相對性只有相對確定的參考系才能具體描述物體的運動，選擇的參考系不同，對同一物體運動的描述不相同。一個坐標系中的描述另一個坐標系中的描述變換二.低速下的變換分別從系和系描述質(zhì)點的運動6設(shè)系相對于系沿方向以速率運動，以和重合時為計時起點////伽利略坐標變換伽利略速度變換7第二章力動量能量§2.1牛頓運動定律8教學基本要求1.牢固掌握牛頓運動定律的基本內(nèi)容。2.正確理解力、慣性的涵義。3.明確牛頓第二定律F=ma是力、質(zhì)量、加速度三者之間的定量關(guān)系；理解這種關(guān)系的矢量性和瞬時性。4.根據(jù)力是物體間的相互作用這一概念，能正確、熟練運用隔離體法分析物體的受力情況。5.掌握運用牛頓運動定律解決思路和方法。9一牛頓運動定律分析10任何物體都要保持其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.1牛頓第一定律時，恒矢量明確幾點：1.牛頓第一定律給出力的概念；力的起源：物體間的相互作用；力的效果：改變了物體的運動狀態(tài)。2.牛頓第一定律給出慣性的概念；維持物體運動的是慣性，改變物體運動的是力。113.牛頓第一定律定義了慣性參照系。定義：適用牛頓運動定律的參考系叫做慣性參考系；反之，叫做非慣性參考系

.在這種參考系中觀察，一個不受力作用的物體將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變。122牛頓第二定律物體受外力作用時，所獲得的加速度與物體所受的合外力成正比，與物體質(zhì)量成反比，加速度方向與合外力的方向一致。在國際單位制（SI制）中，k=1寫成等式：單位：m

千克，kg

;F

牛頓，N

。13動量為

的物體，在合外力的作用下，其動量隨時間的變化率應(yīng)當?shù)扔谧饔糜谖矬w的合外力.牛頓第二定律的另外一種表述定義物體的動量：14兩個物體之間作用力和反作用力

沿同一直線,大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上.

（物體間相互作用規(guī)律）3牛頓第三定律地球15明確幾點：1.牛頓第三定律對力的性質(zhì)加以補充，力的來源為物體間的的相互作用。4.F與F’大小相等方向相反，但作用在兩個不同物體上，不是一對平衡力；2.F與F’

性質(zhì)相同，作用力為彈力，反作用力也為彈力。3.F與F’

同時產(chǎn)生、同時消失，無前后、主次之分；5.牛頓第三定律適用于任何參照系。16二力學中常見的幾種力171萬有引力引力常量物體間的萬有引力：r用矢量表示為182彈性力

當兩宏觀物體有接觸且發(fā)生微小形變時，形變的物體對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力叫彈性力。彈力可分為壓力、張力和彈簧的彈力等。壓力產(chǎn)生條件物體發(fā)生接觸；接觸面發(fā)生形變。彈力的方向與接觸面垂直。19彈簧彈力

彈簧的勁度系數(shù)為k,伸長量為x，由胡克定律可知，彈簧的彈力為：xF彈xOOx原長“—”號表示彈力的方向與物體位移的方向相反。繩子的拉力繩子在受到拉伸時，其內(nèi)部也同樣出現(xiàn)彈性張力。20設(shè)繩子MN兩端分別受到的拉力和想象把繩子從任意點P切開，使繩子分成MP和NP兩段，其間的作用力大小T叫做繩子在該點P的張力。如圖所示。MNP?一般情況下，繩子上各處的張力大小是不相等的，但在繩子的質(zhì)量可以忽略不計時，繩子上各處的張力相等。213摩擦力

當兩相互接觸的物體彼此之間保持相對靜止，且沿接觸面有相對運動趨勢時，在接觸面之間會產(chǎn)生一對阻止上述運動趨勢的力，稱為靜摩擦力。靜摩擦力說明1靜摩擦力的大小隨引起相對運動趨勢的外力而變化。靜摩擦力的大小有一定變化范圍，最大靜摩擦力為

fmax=μ0N(μ0為最大靜摩擦系數(shù)，N為正壓力)22說明2靜摩擦力的方向與物體間相對運動趨勢方向相反。討論下列幾種情況的靜摩擦力的方向。23滑動摩擦力兩物體相互接觸，并有相對滑動時，在兩物體接觸處出現(xiàn)的相互作用的摩擦力，稱為滑動摩擦力。(μ為滑動摩擦系數(shù))方向：與物體間相對運動方向相反。大?。夯瑒幽Σ亮Φ扔谀Σ料禂?shù)與正壓力的乘積。一般情況滑動摩擦力靜摩擦力24牛頓運動定律的適用范圍牛頓力學只適用于解決物體的低速運動（指遠小于光速的運動）問題，而不適用于處理物體高速運動的問題，物體高速運動服從相對論力學的規(guī)律；牛頓力學只適用于宏觀物體，而一般不適用于微觀粒子，微觀粒子的運動遵循量子力學規(guī)律。也就是說，牛頓力學只適用于宏觀物體的低速運動。應(yīng)當指出，從天體運動、氣象現(xiàn)象、地殼運動、航空航天、材料、機械、建筑、水利等極其廣闊的領(lǐng)域中，人們遇到的實際問題，絕大多數(shù)都屬于宏觀、低速的范圍，因此，牛頓力學仍然是一般技術(shù)科學的理論基礎(chǔ)和解決工程實際問題的重要工具。25三牛頓運動定律的應(yīng)用261）確定研究對象進行受力分析；（隔離物體，畫受力圖）2）取坐標系；3）列方程（一般用分量式）；4）利用其它的約束條件列補充方程；5）先用文字符號求解，后帶入數(shù)據(jù)計算結(jié)果.解題的基本思路27例1、【2－18】水平面上有一質(zhì)量為51kg的小車D，其上有一定滑輪C，通過繩在滑輪兩側(cè)分別連有質(zhì)量為m1=5kg和m2=4kg的物體A和B。其中物體A在小車的水平面上，物體B被繩懸掛，系統(tǒng)處于靜止瞬間，如圖所示。各接觸面和滑輪軸均光滑，求以多大力作用在小車上，才能使物體A與小車D之間無相對滑動。（滑輪和繩的質(zhì)量均不計，繩與滑輪間無滑動）DCBA28解：建立坐標系并作受力分析圖：XYOBm2gT列方程：解出：=784NAm1gN1TDMgN2FTT29例題：一艘質(zhì)量為的潛水艇，全部浸沒水中，并由靜止開始下沉。設(shè)浮力為，水的阻力，式中為潛水艇水平投影面積，為常數(shù)。求潛水艇下沉速度與時間的關(guān)系。解：以潛艇為研究對象，受力如圖：在地球系中建立如圖坐標由牛頓第二定律：fomgFc+30討論潛艇運動情況：極限速率（收尾速率）31非慣性系32一

慣性系1定義：適用牛頓運動定律的參考系叫做慣性參考系；反之，叫做非慣性參考系

.2

慣性系的性質(zhì)相對于一慣性系作勻速直線運動的參照系都是慣性系。反之，相對于一慣性系作加速運動的參照系一定不是慣性參考系，即一定是非慣性參考系

.牛頓運動定律只適用慣性參照系。牛頓第二定