大学物理下册2-牛顿定律课件

第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止力迫使它改变运动状态为止.一一 牛顿第一定律（惯性定律）牛顿第一定律（惯性定律）惯性惯性:任何物体都有保持其原有运动状态的特性；任何物体都有保持其原有运动状态的特性；力：力是物体之间的一种相互作用，他是改变物体运力：力是物体之间的一种相互作用，他是改变物体运动状态的原因；动状态的原因；对牛顿第一定律的理解：对牛顿第一定律的理解：牛顿第一定律只适用于牛顿第一定律只适用于惯性系；惯性系；时，时，恒矢量；恒矢量；任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律二二 牛顿第二定律牛顿第二定律 动量动量为为 的物体，在合外力的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力的变化率应当等于作用于物体的合外力.当当 时，时，为为常量常量二二 牛顿第二定律牛顿第二定律 动量为动量为 的物体，在的物体，在第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 力的叠加原理（若某质点同时受多个力作用，则）力的叠加原理（若某质点同时受多个力作用，则）瞬时瞬时关系关系牛顿定律的研究对象是单个物体（牛顿定律的研究对象是单个物体（质点）质点）对牛顿第二定律的理解：对牛顿第二定律的理解：牛顿第二定律也只适用于惯性系牛顿第二定律也只适用于惯性系 力的叠加原理（若某质点同时受多个力作用，则）瞬时关系牛顿力的叠加原理（若某质点同时受多个力作用，则）瞬时关系牛顿第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作和反作用力用力 ,沿同一直线沿同一直线,大小相等大小相等,方向相反方向相反,分别作用分别作用 在两个物体上在两个物体上.（物体间相互作用规律）（物体间相互作用规律）三三 牛顿第三定律（作用力与反作用牛顿第三定律（作用力与反作用 力定律）力定律）地球地球 两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作用力和反作用力 第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律对牛顿第三定律的理解：对牛顿第三定律的理解：作用力和反作用力同时存在，同时消失；作用力和反作用力同时存在，同时消失；两个力属于同种性质的力；两个力属于同种性质的力；作用在两个物体上；作用在两个物体上；对牛顿第三定律的理解：作用力和反作用力同时存在，同时消失；两对牛顿第三定律的理解：作用力和反作用力同时存在，同时消失；两第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律四四 惯性参考系惯性参考系地面参考系（考察小球的地面参考系（考察小球的运动）运动）（小球保持匀速运动）（小球保持匀速运动）车厢参考系：车厢参考系：定义：定义：适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系；反之，叫做适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系；反之，叫做 非惯性参考系非惯性参考系.（在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系（在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系）（小球加速度为（小球加速度为 ）车厢由匀速变为加速运动车厢由匀速变为加速运动四四 惯性参考系地面参考系（考察小球的运动）（小球保持匀速运惯性参考系地面参考系（考察小球的运动）（小球保持匀速运第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律五五 力学相对性原理力学相对性原理2 2）对于对于不同不同惯性系，牛顿力学的规律都具有惯性系，牛顿力学的规律都具有相同相同的形式，与的形式，与 惯性系的运动无关惯性系的运动无关.1 1）凡相对于惯性系作凡相对于惯性系作匀速直线运动匀速直线运动的一切参考系都是惯性系的一切参考系都是惯性系.伽利略相对性原理伽利略相对性原理 结结论论为常量为常量五五 力学相对性原理力学相对性原理2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 1m1m 是光在真空中在（是光在真空中在（1/299792458 s 1/299792458 s）内所）内所经过的距离经过的距离.力学的力学的基本单位基本单位 19841984年年2 2月月2727日，我国国务院颁布实行以国际日，我国国务院颁布实行以国际单位制（单位制（SISI）为基础的法定单位制）为基础的法定单位制 .1s1s 是铯的一种同位素是铯的一种同位素133 CS 133 CS 原子发出的一原子发出的一个特征频率光波周期的个特征频率光波周期的91926317709192631770倍倍.“千克标准原器千克标准原器”是用铂铱合金制造的一个是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中 .物理量物理量单位名称单位名称符号符号长度长度米米质量质量千克千克时间时间秒秒 1m 是光在真空中在（是光在真空中在（1/299792458 s）内）内第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律速率速率导出量导出量力力功功宇宙年龄宇宙年龄 约约 （140亿年）亿年）地球公转周期地球公转周期 人脉搏周期人脉搏周期 约约最短粒子寿命最短粒子寿命速率导出量力功宇宙年龄速率导出量力功宇宙年龄 约约 第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.量纲作用量纲作用1 1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系可定出同一物理量不同单位间的换算关系.3 3）从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位.2 2）量纲可检验文字结果的正误量纲可检验文字结果的正误.量量 纲纲则任意力学物理量则任意力学物理量 的量纲为的量纲为:如力的量纲为：如力的量纲为：MLT-2L、M、T分别表示分别表示长度长度、质量质量和和时间时间的三个基本量的量纲，的三个基本量的量纲，定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.量纲量纲第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律一一 万有引力万有引力 重力重力引力常量引力常量三三 摩擦力摩擦力二二 弹性力弹性力一般情况一般情况 （压力，张力，弹簧弹性力等）（压力，张力，弹簧弹性力等）弹簧弹性力弹簧弹性力滑动滑动摩擦力摩擦力静静摩擦力摩擦力 一一 万有引力万有引力 重力引力常量三重力引力常量三 摩擦力二摩擦力二 弹性力一般情况弹性力一般情况第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 四种基本相互作用四种基本相互作用 以距源以距源 处强相互作用的力强度为处强相互作用的力强度为 1力的种类力的种类 相互作用的物体相互作用的物体 力的强度力的强度力程力程万有引力万有引力一切质点一切质点无限远无限远弱力弱力大多数粒子大多数粒子小于小于电磁力电磁力电荷电荷无限远无限远强力强力核子、介子等核子、介子等 四种基本相互作用四种基本相互作用 以距源以距源 第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律1 1）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）解题的基本思路解题的基本思路2）取坐标系；取坐标系；3）列方程（一般用列方程（一般用分量式分量式）；）；4）利用其它的约束条件列补充方程；利用其它的约束条件列补充方程；5）先用文字符号求解，后代入数据计算结果先用文字符号求解，后代入数据计算结果.1）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）解题的基）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图）解题的基第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律解解:作受力分析，将重力沿切向与法向分解，则作受力分析，将重力沿切向与法向分解，则 例例1 1 如图长为如图长为 的轻绳，一端系质量为的轻绳，一端系质量为 的小球的小球,另一端系于定点另一端系于定点 ，时小球位于最低位置，并具时小球位于最低位置，并具有水平速度有水平速度 ，求，求小球在任意位置的速率及绳的张力小球在任意位置的速率及绳的张力.因为角度和速度都是变量，所以先统一变量。因为角度和速度都是变量，所以先统一变量。解解:作受力分析，将重力沿切向与法向分解，则作受力分析，将重力沿切向与法向分解，则 例例1 第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 例例2 2 如图所示（圆锥摆），长为如图所示（圆锥摆），长为 的细绳一端固的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为定在天花板上，另一端悬挂质量为 的小球，小球经的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心推动后，在水平面内绕通过圆心 的铅直轴作角速度的铅直轴作角速度为为 的匀速率圆周运动的匀速率圆周运动.问绳和铅直方向所成的角问绳和铅直方向所成的角度度 为多少？空气阻力不计为多少？空气阻力不计.解：解：先做受力分析，先做受力分析，例例2 如图所示（圆锥摆），长为如图所示（圆锥摆），长为 的细绳一端固定在的细绳一端固定在第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律越大，越大，也越大也越大利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.越大，越大，也越大利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图也越大利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律解解 取坐标如图取坐标如图 令令 例例3 3 一质量一质量 ，半径，半径 的球体在水中静止释的球体在水中静止释放沉入水底放沉入水底.已知阻力已知阻力 ,为粘滞系数，为粘滞系数，求求 .为浮力为浮力解解 取坐标如图取坐标如图 令令 例例3 一质量一质量 ，半径，半径 第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律（极限速度）（极限速度）当当 时时一般认为一般认为（极限速度）当（极限速度）当 时一般认为时一般认为第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 1 1 牛顿定律牛顿定律 若球体在水面上是具有竖直向若球体在水面上是具有竖直向下的速率下的速率 ，且在水中的重力与，且在水中的重力与浮力相等，浮力相等，即即 .则球体则球体在水中仅受阻力在水中仅受阻力 的作用的作用 若球体在水面上是具有竖直向下的速率若球体在水面上是具有竖直向下的速率