質點動力學基礎

質點動力學基礎2.3幾種常見的力質點動力學：運動狀態(tài)改變原因，相互作用的內在聯(lián)系和規(guī)律。2.0教學基本要求2.1牛頓運動定律2.4牛頓定律的應用舉例第2頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2.0教學基本要求

一掌握牛頓運動三定律的物理內容及其適用條件，理解質量和重量的概念。

二理解力的概念和力學中常見的三種力（重力、彈性力和摩擦力）的基本作用規(guī)律，并掌握在這些力作用下典型運動的特征。

三熟練掌握隔離體法分析物體受力和解題的基本思路及方法，并運用隔離體法求解一般動力學問題。第3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天重點力的概念，受力分析，運用牛頓定律及隔離體法解題。難點動力學中有關摩擦力的分析。2.0本章教學重難點第4頁,共48頁，2024年2月25日，星期天英國物理學家,經(jīng)典物理學的奠基人.他對力學、光學、熱學、天文學和數(shù)學等學科都有重大發(fā)現(xiàn),其代表作《自然哲學的數(shù)學原理》是力學的經(jīng)典著作。牛頓是近代自然科學奠基時期具有集前人之大成的貢獻的偉大科學家。牛頓IssacNewton（1643－1727）牛頓簡介第5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天墓志銘（模仿《創(chuàng)世紀》）

“NatureandNature’slawlayhidinnight,GodsaidletNewtonbeandallwaslight”“我之所以能比別人看得遠些，是因為我站在巨人們的肩上?！?/p>

“我只不過是一個在海濱玩耍的小孩,不時地為比別人找到更光滑更美麗的卵石和貝殼而高興,而在我面前的真理的海洋,卻完全是個迷?！薄ｎD牛頓簡介第6頁,共48頁，2024年2月25日，星期天本節(jié)內容概要牛頓運動三定律慣性參考系力學相對性原理本節(jié)教學要求

掌握牛頓定律的基本內容及其適用條件。

理解慣性與力、慣性系與非慣性系的概念。理解質量和重量的概念。

2.1牛頓運動定律第7頁,共48頁，2024年2月25日，星期天“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?！币慌ｎD第一定律，恒矢量2.1牛頓運動定律第8頁,共48頁，2024年2月25日，星期天力：相互作用，改變運動狀態(tài)原因。慣性與力“物體”－－質點，運動－－平動。大量實驗事實的抽象概括?！八芎狭榱悖轿词艿狡渌矬w的作用”慣性：保持運動狀態(tài)不變的性質?！皯T性是每個物體按其一定的量而存在于其中的一種抵抗能力”。-----牛頓2.1牛頓運動定律第9頁,共48頁，2024年2月25日，星期天地面參考系：（小球保持勻速運動）車廂參考系：（小球加速度為)車廂由勻速變?yōu)榧铀龠\動慣性參考系慣性參考系：適用牛頓運動定律的參考系。靜止或作勻速直線運動參考系2.1牛頓運動定律第10頁,共48頁，2024年2月25日，星期天二牛頓第二定律：“質點所獲的加速度大小與合外力的大小成正比，與質點的質量成反比；加速度與和外力兩者方向相同”。2.1牛頓運動定律第11頁,共48頁，2024年2月25日，星期天注意事項1、適用范圍質點、慣性系、低速（v<<c）、宏觀運動2、瞬時關系方向相同，同一時刻的瞬時量不是力，只是運動的改變量m3、

：合外力2.1牛頓運動定律第12頁,共48頁，2024年2月25日，星期天力的疊加原理（力的獨立性）在直角坐標系中在自然坐標系中注意事項

分量形式2.1牛頓運動定律第13頁,共48頁，2024年2月25日，星期天一車輛沿彎曲公路運動，試問作用在車輛上的力是指向道路外側，還是指向道路的內側？討論（內側，公路彎曲處外側超高）

2.1牛頓運動定律第14頁,共48頁，2024年2月25日，星期天三牛頓第三定律當物體A以力作用在物體B上時，物體B也必定同時以力作用在物體A上，和在同一直線上，大小相等而方向相反。

A

B反作用力

作用力（物體間相互作用規(guī)律）2.1牛頓運動定律第15頁,共48頁，2024年2月25日，星期天1、力：相互作用。2、作用力與反作用力：瞬時關系，無主次、先后。第三定律指出：勝負的關鍵在于摩擦力2.1牛頓運動定律第16頁,共48頁，2024年2月25日，星期天第三定律指出：3、同一性質力4、作用效果不能相互抵消。GN地球桌面NG桌面2.1牛頓運動定律第17頁,共48頁，2024年2月25日，星期天討論將一質量略去不計的輕繩，跨過無摩擦的定滑輪。一只猴子抓住繩的一端，繩的另一端懸掛一個質量和高度均與猴子相等的鏡子。開始時，猴子與鏡在同一水平面上。猴子為了不看到鏡中的猴像，它作了正面三項嘗試：（1）向上爬；（2）向下爬；（3）松開繩子自由下落。這樣猴子是否就看不到它在鏡中的像？（猴子一直能看到它在鏡中的像。）

2.1牛頓運動定律第18頁,共48頁，2024年2月25日，星期天本節(jié)內容概要萬有引力和重力彈性力摩擦力*流體阻力本節(jié)教學要求

知道力學中常見的三種力（重力、彈性力和摩擦力）的基本作用規(guī)律。

掌握在重力、彈性力和摩擦力作用下典型運動的特征。2.2力學中常見的力第19頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

四種基本相互作用＊以距源處強相互作用的力強度為1種類相互作用的物體強度力程萬有引力一切質點無限遠弱力大多數(shù)粒子小于電磁力電荷無限遠強力核子、介子等＊2.2力學中常見的力第20頁,共48頁，2024年2月25日，星期天溫伯格薩拉姆格拉肖弱相互作用電磁相互作用電弱相互作用理論（1979年獲諾貝爾物理學獎

）魯比亞、范德米爾實驗證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎

。電弱相互作用強相互作用萬有引力作用“大統(tǒng)一”（尚待實現(xiàn)）2.2力學中常見的力第21頁,共48頁，2024年2月25日，星期天一萬有引力和重力萬有引力定律2.2力學中常見的力第22頁,共48頁，2024年2月25日，星期天G的測定卡文迪許，1798年，扭秤實驗，第一個：（第一個“稱”出地球質量的人?。?986年，國際科學聯(lián)盟理事會科技數(shù)據(jù)委員會（CODATA）推薦的數(shù)值：2.2力學中常見的力第23頁,共48頁，2024年2月25日，星期天重力萬有引力定律2.2力學中常見的力第24頁,共48頁，2024年2月25日，星期天彈性力：形變，恢復原來形狀。二彈性力彈簧的彈性力繩索的張力正壓力與支持力常見彈性力2.2力學中常見的力第25頁,共48頁，2024年2月25日，星期天胡克定律：彈性限度內，大小與伸長量成正比，方向指向平衡位置。彈簧的彈性力2.2力學中常見的力第26頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

摩擦力：相接觸，相對運動（或趨勢），接觸面處，阻礙相對運動。1、靜摩擦力：相對運動趨勢最大靜摩擦力三摩擦力2、滑動摩擦力：相對運動一般情況

2.2力學中常見的力第27頁,共48頁，2024年2月25日，星期天靜摩擦力的判斷水平光滑BA2.2力學中常見的力第28頁,共48頁，2024年2月25日，星期天本節(jié)內容概要兩類動力學問題解題的基本思路本節(jié)教學要求熟練掌握用隔離體法分析物體的受力情況。掌握運用牛頓運動定律解題的基本思路及方法。

能用微積分方法求解變力作用下的簡單質點動力學問題。2.3牛頓運動定律應用示例第29頁,共48頁，2024年2月25日，星期天1）已知力，確定運動情況或平衡狀態(tài)；2）已知運動情況或平衡狀態(tài)，求力。質點動力學問題的基本特征在外力作用下，質點具有加速度。兩類動力學問題2.3牛頓運動定律應用示例第30頁,共48頁，2024年2月25日，星期天1）認物體（隔離體法）

；2）選參考系；3）分析受力，畫示力圖；4）列方程求解（分量式）；5）補充方程（約束條件）；6）先文字符號，后代入數(shù)據(jù)。

解題的基本思路2.3牛頓運動定律應用示例第31頁,共48頁，2024年2月25日，星期天1）受力為恒力

分析力，列方程，求加速度和某些未知力。2）受力隨位置、時間或速度變化

重點：微分方程的求解。本課程涉及問題2.3牛頓運動定律應用示例第32頁,共48頁，2024年2月25日，星期天例1（1）如圖所示滑輪和繩子的質量均不計，滑輪與繩間的摩擦力以及滑輪與軸間的摩擦力均不計.且。求重物釋放后，物體的加速度和繩的張力。解受力為恒力(阿特伍德機)

2.3牛頓運動定律應用示例第33頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（2）若將此裝置置于電梯頂部，當電梯以加速度相對地面向上運動時，求兩物體相對電梯的加速度和繩的張力。解

相對地面：，相對電梯：2.3牛頓運動定律應用示例第34頁,共48頁，2024年2月25日，星期天例2質量

的物體，在一光滑路面上作直線運動，時，

,求：在作用下，t=3s時物體的速度。（F

/N，t/s）解力隨時間變化

2.3牛頓運動定律應用示例第35頁,共48頁，2024年2月25日，星期天例3質量為m的子彈以速度v0水平射入沙土中。子彈所受阻力與速度大小成正比，比例系數(shù)為k，忽略子彈重力的影響，求：(1)子彈射入沙土后,速度隨時間的變化規(guī)律;(2)子彈射入沙土的最大深度。解(1)力隨速度變化

2.3牛頓運動定律應用示例第36頁,共48頁，2024年2月25日，星期天(2)法1解得2.3牛頓運動定律應用示例第37頁,共48頁，2024年2月25日，星期天解例4質量

的物體，在一光滑路面上作直線運動，

時，

，求在

作用下，物體運動到x=3m時的速度大小。（F

/N，x/m）力隨位置變化

2.3牛頓運動定律應用示例第38頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

例5質量為、長為的柔軟細繩，一端系著放在光滑桌面上質量為的物體，如圖所示。在繩的另一端加如圖所示的力。繩被拉緊時會略有伸長（形變），一般伸長甚微，可略去不計.現(xiàn)設繩的長度不變，質量分布是均勻的。求：（1）繩作用在物體上的力；（2）繩上任意點的張力。2.2力學中常見的力第39頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（1）解：大小相等方向相反2.2力學中常見的力第40頁,共48頁，2024年