牛頓定律2演示教學(xué)

杰出的英國物理學(xué)家，經(jīng)典物理學(xué)的奠基人．他的不朽巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》總結(jié)了前人和自己關(guān)于力學(xué)以及微積分學(xué)方面的研究成果，其中含有三條牛頓運(yùn)動定律和萬有引力定律,以及質(zhì)量、動量、力和加速度等概念．在光學(xué)方面，他說明了色散的起因，發(fā)現(xiàn)了色差及牛頓環(huán)，他還提出了光的微粒說．牛頓IssacNewton（1643－1727）1任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動狀態(tài)為止.一牛頓第一定律如物體在一參考系中不受其它物體作用，而保持靜止或勻速直線運(yùn)動，這個參考系就稱為慣性參考系．時，恒矢量(第一定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式)慣性和力的概念(保持其運(yùn)動狀態(tài)不變的特性)(使運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的作用)2二牛頓第二定律動量為

的物體，在合外力的作用下，其動量隨時間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谧饔糜谖矬w的合外力．當(dāng)時，為常量合外力3直角坐標(biāo)中：4(1)

瞬時關(guān)系(2)

牛頓定律只適用于質(zhì)點(diǎn)(平動)注意(3)

力的疊加原理6兩個物體之間的作用力和反作用力

，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）三牛頓第三定律7地球例分析物體間的相互作用力8作用力與反作用力特點(diǎn)：

(1)大小相等、方向相反，分別作用在不同物體上，同時存在、同時消失，它們不能相互抵消．

(2)是同一性質(zhì)的力．注意9四力學(xué)相對性原理

為常量10

(2)

對于不同慣性系，牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有相同的形式，與慣性系的運(yùn)動無關(guān)

(1)

凡相對于慣性系作勻速直線運(yùn)動的一切參考系都是慣性系．伽利略相對性原理．強(qiáng)調(diào)11牛頓力學(xué)的適用條件：1.只適用于慣性參照系2.只適用于運(yùn)動速度遠(yuǎn)小于光速的情況;3.只適用于宏觀物體運(yùn)動規(guī)律的描述；4.僅適用于實(shí)物，不完全適用于場。12一萬有引力引力常數(shù)m1

m2r

上式中的表征了兩個物體產(chǎn)生與感受引力的量度，稱它們?yōu)橐|(zhì)量。引力質(zhì)量可用彈簧秤測量。13重力地表附近在地球表面附近，物體受地球的引力稱為物體的重力中的稱為慣性質(zhì)量，它表征物體保持其原有運(yùn)動狀態(tài)的能力，和引力質(zhì)量是兩個不同的概念。當(dāng)考查在引力作用下物體的運(yùn)動狀態(tài)的改變時，可以把引力質(zhì)量與慣性質(zhì)量聯(lián)系起來。14二彈性力常見彈性力有：正壓力、張力、彈簧彈性力等．彈簧彈性力——胡克定律由物體形變而產(chǎn)生的．15

例1

質(zhì)量為、長為的柔軟細(xì)繩，一端系著放在光滑桌面上質(zhì)量為的物體，在繩的另一端加力．設(shè)繩的長度不變，質(zhì)量分布是均勻的．求：(1)繩作用在物體上的力；(2)繩上任意點(diǎn)的張力．16解（1）繩對物體的作用力：17（2）在距物體為的繩上取一線元1819三摩擦力一般情況

滑動摩擦力最大靜摩擦力靜摩擦力

≤(有滑動趨勢但尚未滑動)20一解題步驟

已知力求運(yùn)動方程已知運(yùn)動方程求力二兩類常見問題隔離物體受力分析建立坐標(biāo)列方程解方程結(jié)果討論21解取坐標(biāo)如圖例1一質(zhì)量

，半徑的球體在水中靜止釋放沉入水底．已知阻力,為粘滯系數(shù)，求．浮力令22浮力23（極限速度）當(dāng)時一般認(rèn)為≥24

若球體在水面上具有豎直向下的速率，且在水中，則球在水中僅受阻力的作用25例2

有一密度為

的細(xì)棒，長度為l，其上端用細(xì)線懸著，下端緊貼著密度為

的液體表面?，F(xiàn)剪斷懸線，求細(xì)棒在恰好全部沒入水中時的沉降速度。設(shè)液體沒有粘性。xl解：以棒為對象，受力如圖：xo棒運(yùn)動在豎直向下的方向，

取豎直向下建立坐標(biāo)系。當(dāng)棒的最下端距水面距離為時x，

浮力大小為：26利用牛頓第二定律建立運(yùn)動方程：要求出速度與位置的關(guān)系式，利用速度定義式消去時間此時棒受到的合外力為：27得到兩邊積分于是28

例3如圖長為的輕繩，一端系質(zhì)量為的小球，另一端系于定點(diǎn)，時小球位于最低位置，并具有水平速度，求小球在任意位置的速率及繩的張力．29解30

例4設(shè)空氣對拋體的阻力與拋體的速度成正比，即