牛顿运动定律课件

一、基本的自然力一、基本的自然力F四种基本力四种基本力弱力弱力强力强力3-1物体运动状态变化的原因物体运动状态变化的原因电磁力电磁力万有引力万有引力二、技术中常见力二、技术中常见力1.重力：重力：2.万有引力：万有引力：-万有引力常万有引力常量量质量为质量为m的物体所受重力为的物体所受重力为M：地球的质量地球的质量 R：地球的半径地球的半径3.弹性力：弹性力：-胡克定律胡克定律4.摩擦力：摩擦力：F当当 时时静摩擦力静摩擦力最大静摩擦力最大静摩擦力：静摩擦系数：静摩擦系数当当 时，时，滑动摩擦力滑动摩擦力：滑动摩擦系数：滑动摩擦系数3-2 牛顿运动定律牛顿运动定律F牛顿牛顿：自然哲学的数自然哲学的数学原理学原理(1687年年),),提出提出三大运动定律三大运动定律-牛顿运动定律牛顿运动定律第一定律第一定律：时，时，恒矢恒矢(包括零包括零)(2)力是物体运动状态变化的原因力是物体运动状态变化的原因内涵内涵(1)物体具有惯性物体具有惯性-惯性定律惯性定律第二定律：第二定律：m为常量时为常量时(1)运动状态变化与力的瞬时关系运动状态变化与力的瞬时关系内涵内涵(2)m:物体惯性的量度物体惯性的量度-惯性质惯性质量量力的作用是相互的力的作用是相互的(同时存在，同同时存在，同时消失时消失)第三定律：第三定律：内涵内涵说明说明:(1)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于质点质点或或可看着质点可看着质点的物体的物体(2)力满足叠加原理力满足叠加原理-是各外力是各外力分别作用分别作用时所产生的加速时所产生的加速度的矢量和度的矢量和(3)求解具体问题，用分量形式求解具体问题，用分量形式第一类问题第一类问题:已知质点的运动情况求已知质点的运动情况求 作用力作用力3-3质点动力学的两类问题及解题方法质点动力学的两类问题及解题方法第二类问题第二类问题:已知作用力已知作用力,求质点的运动求质点的运动 情况情况.基基 本本 步步 骤骤一、一、隔离物体隔离物体二、二、分析受力（作图）分析受力（作图）四、四、建立坐标系建立坐标系五、将各个矢量向坐标轴上投影，五、将各个矢量向坐标轴上投影，列方程列方程六、六、解方程解方程三、三、列牛顿第二定律的矢量形式列牛顿第二定律的矢量形式例例1如图，半径为如图，半径为R的光滑圆环可绕其的光滑圆环可绕其竖直直径旋转。在环上套有一珠子，今竖直直径旋转。在环上套有一珠子，今从静止开始逐渐增大圆环转速从静止开始逐渐增大圆环转速。试求。试求在不同转速下珠子能静止在环上的位置在不同转速下珠子能静止在环上的位置(以夹角以夹角 表示表示)设珠子质量为设珠子质量为m，受力如图受力如图解：解：建立如图坐标系，珠子静止时建立如图坐标系，珠子静止时y方向方向x方向方向-环上最低点环上最低点-环上最高点环上最高点得得 例例2质量为质量为m的小球系在线的一端，线的小球系在线的一端，线的另一端固定在墙壁钉子上，线长为的另一端固定在墙壁钉子上，线长为l。拉动小球使线保持水平静止后松手，求拉动小球使线保持水平静止后松手，求线摆下线摆下 角时小球的速率和线中的张力角时小球的速率和线中的张力解：解：小球受力如图小球受力如图切向切向得得法向法向又又例例3一物体由静止下落，下落时受到的一物体由静止下落，下落时受到的阻力正比于速度，即阻力正比于速度，即 ，试求物体，试求物体的运动方程的运动方程解：解：物体受重力和阻力作用物体受重力和阻力作用即即得得建立坐标系建立坐标系得得有有讨论：讨论：终极速度：终极速度：例例4如如图图，一一单单位位长长度度质质量量为为 的的匀匀质质绳绳子子，盘盘绕绕在在一一张张光光滑滑的的水水平平桌桌面面上上。今今以以一一恒恒定定加加速速度度a竖竖直直向向上上提提绳绳，当当提提起起高高度度为为y时时，作作用用在在绳绳端端的的力力F为为多多少少？若若以以一一恒恒定定速速度度v竖竖直直向向上上提提绳绳，情情况况又又如如何？何？(设设t=0时，时，y=0，v=0)解：解：建立如图的坐标系建立如图的坐标系(1)恒定加速度恒定加速度a：当提起当提起 y 长度长度时时因绳作初速为零的匀加速直线运动因绳作初速为零的匀加速直线运动(2)恒定速度恒定速度v：当提起当提起 y 长度时长度时例例5质量为质量为M的三角形劈置于光滑桌面的三角形劈置于光滑桌面上，质量为上，质量为m的木块沿劈的光滑斜面下的木块沿劈的光滑斜面下滑。试求劈相对于地的加速度和木块相滑。试求劈相对于地的加速度和木块相对于劈的加速度对于劈的加速度解：解：设设aM为为M相对于地的相对于地的加速度，加速度，amM为为m相相对于对于M的加速度的加速度对对M对对m又又解得解得基基 本本 步步 骤骤一、一、隔离物体隔离物体二、二、分析受力（作图）分析受力（作图）四、四、建立坐标系建立坐标系五、将各个矢量向坐标轴上投影，五、将各个矢量向坐标轴上投影，列方程列方程六、六、解方程解方程三、三、列牛顿第二定律的矢量形式列牛顿第二定律的矢量形式对地对地F参考系的选取是任意的参考系的选取是任意的，但牛顿定律但牛顿定律并不是对任何参考系都成立并不是对任何参考系都成立一一、惯性系和非惯性系惯性系和非惯性系3-4 非惯性系非惯性系对车对车对地对地对车对车-牛顿定律不成立牛顿定律不成立F牛顿定律适用的参考系称为牛顿定律适用的参考系称为惯性系惯性系，反之称为反之称为非惯性系非惯性系说明：说明：(1)参考系是否是惯性系参考系是否是惯性系，要靠实验判断要靠实验判断(2)对惯性系作对惯性系作匀速直线运动匀速直线运动的参考系都的参考系都是惯性系是惯性系，否则为非惯性系否则为非惯性系对于不同的惯性系，牛顿力学规律都对于不同的惯性系，牛顿力学规律都具有相同的形式具有相同的形式力学相对性原理力学相对性原理或或伽利略伽利略相对性原理相对性原理(3)K：惯性系惯性系K：非惯性系非惯性系(车车)：K相对于相对于K的加的加速度速度 ：小球相对于小球相对于K的加速度的加速度小球相对小球相对K系系的加速度的加速度在在K系系二、惯性力二、惯性力即即定义：定义：-惯性力惯性力-牛顿第二定律的形牛顿第二定律的形式式(1)惯性力不是物体间的相互作用，惯性力不是物体间的相互作用，与真与真实力有本质区别实力有本质区别讨论：讨论：(2)惯性力是由于非惯性系相对于惯性系惯性力是由于非惯性系相对于惯性系作加速运动而产生的作加速运动而产生的(3)大小等于质量与非惯性系加速度的乘大小等于质量与非惯性系加速度的乘积；方向与非惯性系加速度的方向相反积；方向与非惯性系加速度的方向相反例例6如图，试以车为参考系求如图，试以车为参考系求解：解：小球相对于车静小球相对于车静止，即止，即惯性力惯性力对对K系系x方向方向y方向方向即即讨论：讨论：以地面为参考系有以地面为参考系有结果相同结果相同例例7用惯性力的方法解用惯性力的方法解例例5解：解：以劈为参考系以劈为参考系劈和木块的惯性力如图劈和木块的惯性力如图对对m水平方向水平方向垂直方向垂直方向对对M即可解得即可解得例例8人站在一转盘边缘随盘以人站在一转盘边缘随盘以 转动，转动，分别以转盘和地面为参考系，求盘与人分别以转盘和地面为参考系，求盘与人间的静摩擦力间的静摩擦力解：解：(1)在转盘上观察，人在转盘上观察，人静止，即静止，即即即-惯性离心力惯性离心力(2)从地面观察，人作匀速圆周运动，向从地面观察，人作匀速圆周运动，向心加速度心加速度向心力由摩擦力提供向心力由摩擦力提供惯性系惯性系 非惯性系非惯性系一、隔离物体一、隔离物体二、二、二、二、分析受力（分析受力（分析受力（分析受力（真实力真实力真实力真实力）四、四、建立坐标系建立坐标系五、将各个矢量向坐标轴上投影，五、将各个矢量向坐标轴上投影，列方程列方程六、六、解方程解方程三、列牛顿第二定律的矢量形式三、列牛顿第二定律的矢量形式二、二、二、二、分析受力（分析受力（分析受力（分析受力（真实力真实力真实力真实力+惯性力惯性力惯性力惯性力）潮汐现象潮汐现象地心参考系内的太阳引力和惯性力地心参考系内的太阳引力和惯性力 农历农历 初一初一十五十五初八初八二十三二十三一个月内大潮小潮各出现两次一个月内大潮小潮各出现两次复习题复习题1简述牛顿定律内容及其物理意义。简述牛顿定律内容及其物理意义。2重力、弹性力、摩擦力的定义。重力、弹性力、摩擦力的定义。3什么是惯性系？什么是非惯性系？什么是惯性系？什么是非惯性系？4力学相对性原理的内容是什么？力学相对性原理的内容是什么？5什什么么是是惯惯性性力力？引引入入惯惯性性力力的的目目的的是是什什么？么？6如如何何运运用用牛牛顿顿运运动动定定律律求求解解质质点点动动力力学学问题？问题？