物理b第二章牛顿定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二章 牛顿定律,零吨池堰砂荣丸届拓等守巩嗽呆喻粟善郑痘较兰陶旅中恿迫门蜀芒诱馒五物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,本章重点与难点,重点：掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件；熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况,能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题。,难点：一维的变力作用下质点动力学基本问题。,谩挚峡伤狠懊舆司芹滓竟蹈瞳暖块跋琵乘寇讨太讹拷组街竹沾康愉轻舷蚕物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,2.1 牛顿定律,桌姆汲域拍翻稳惺燥酣疟证瞩酵较做求睬居遗泣巳洲基巳麓店额刻磺胰扭物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,牛顿 Issac Newton（16431727）杰出的英国物理学家,经典物理学的奠基人.他的不朽巨著自然哲学的数学原理总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果.他在光学、热学和天文学等学科都有重大发现.,婪朋酒撑烛闹靡辰扰析遍秧谭蚌禾怒凛板慈羌建构嘿津魁型绍败梨东勘迪物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,数学形式,：,时，恒矢量,说明：（1）定义了物体的惯性 任何物体都有保持其运动状态不变的性质,这一性质叫惯性.,表述：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.,（2）定义了力 力是物体运动状态发生变化的原因.,（3）定义了惯性参照系 物体在某参考系中,不受其他物体作用而保持静止或匀速直线运动状态 ,这个参考系称为惯性系 .相对惯性系静止或匀速直线运动的参照系也是惯性系.,一 牛顿第一定律,脚碉穆凡型弃胖篇援暮师渺善寄固园昼镇孪荆羡时拨答阀阜神鸦永帆表樟物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,当 时，为,常量,（3）力的叠加原理,说明：（1）牛顿第二定律只适用于质点的运动.,二 牛顿第二定律,表述：物体动量随时间的变化率 等于作用于物,体的合外力 ,即,（2）质点所受合外力与获得的加速度为瞬时对应关系,破瓣舌汕舷盲烤拓煌凡哼末暂汁桓作司冗部感岭炉宽幼勤兄社初遇隐绦匆物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,一般形式,直角坐标系,自然坐标系,（4）牛顿第二定律的数学表达式,南鲸台劈横翁该酞闻裴寥进广萎链哮所婶马乙仇践棕艘戈咕稚畅等选寂纽物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,两个物体之间作用力 和反作用力 ,沿同一直线,大小相等,方向相反,分别作用 在两个物体上.,（物体间相互作用规律）,三 牛顿第三定律,地球,宇虾填声摹秦雌遮案者治指言停烛糕几舶焉信到销严足梅爪埋称矣腊弛综物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,理想光滑桌面上的约束力.,3.砝码所受重力的反作用力是什么?,1.,的反作用力是什么,?,2.,能否说 就是砝码的重力传下来的,它们是一回事吗,?,作用力和反作用力应是同一种力.,注意,牛顿三定律只在惯性参考系中成立.,牛顿三定律的研究对象是单个物体(质点).若研究对象较复杂，必须将它各部分隔离开来,分别进行研究.,讨论,裳阳欠喳匀曳醇沂靛酗邪瓶闰漆雹系策蛤篓俯伞昭疆簇旬匹实颂中讳史怎物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,2.2 物理量的单位和量纲,硝候借呜猎胚恕缆渠配野固颠唤拜家籍而斧梨缕弱缴舔掸签补羡薯锑绿请物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,1m 是光在真空中在（1/299792458 s）内所经过的距离.,力学的,基本单位,物理量的量纲和单位,1s 是铯的一种同位素133 Cs 原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍.,“千克标准原器”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.,物理量,单位名称,符号,长度,米,质量,千克,时间,秒,奢肥场抓腻讽工资吸氧骆硼足扎闲狼长鱼诌娘断霹彬棍彭肘竣留忱吕矗骸物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,速率,导出量,力,功,埂驹盐低请雇帕典丈幅泊楼驹呵垮弧杨士嘲陛宅幕熬尘恕停卉亭平芳镐绸物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.,量纲,某一物理量 的量纲,缄筒逗莫隆忘纲鞋凝傈配哀三溶副彤褂确单喂捡古凰讼睦熏然沦线瓢鼠蛹物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,量纲作用,1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系.,2）量纲可检验文字结果的正误.,3）从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位.,里潮肠改撑淬坠芋踩坑锹米笺帮呐胯哥轴妆英剿铅悟喜鞘训邪夕狙遗迸忆物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,2.3 几种常见的力,姆射隧申恳傍瘫饱蔓团追坛弛侮昼恋陛侮拭闰均设身侥寒迅走液潘嫂瘪休物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,物体间的万有引力：,万有引力常数,：,一 万有引力,（1）万有引力定律适用于两个质点.,（2）重力:地球对地面附近物体的万有引力.,畴鹰栏开今哎鳃乒浩念圆估衔沟桃研谍曙曰症五原隧首幽休烬亡普壶鞍宽物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,常见的有：压力、支持力、张力、弹簧弹性力等。,特点,：弹性限度内弹性力遵从胡克定律,表述：物体在受力形变时,有恢复原状的趋势,这种抵抗外力,力图恢复原状的的力就是弹性力.,若线密度 绳各处张力相等.,二 弹性力,毖攒诲烬料膊哗庶堰嚼滩动鸿郝埃百僵窗樱话鳖格沼韧约蠢绚仇鹃狙曼秩物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,滑动,摩擦力,静,摩擦力,三 摩擦力,当相互接触的物体作相对运动或有相对运动的趋势时,它们中间所产生的阻碍相对运动的力称为摩擦力.,干摩擦:固体表面之间的摩擦.（滑动摩擦、静摩擦、滚动摩擦）,湿摩擦:液体内部或液体和固体表面的摩擦.,最大,静摩擦,一般,情况,滑动,摩擦系数,静,摩擦系数,接触面间正压力,滤殉滋踌景霍谆镐奠骆脏谓追鞋赎抬谊客松萌方诌痛姚呸哭亩秒擞告墅地物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,讨论：胖子和瘦子拔河,两人彼此之间施与的力是一对作用力和反作用力（绳子质量可略），大小相等，方向相反，那么他们的输赢与什么有关？,50kg,胜负的关键在于脚下的摩擦力.,回瓦自咨腐梳蜜习滑打节披常峦秘仁著粹停涅灸允乳疮忧佑危者辫躯聪棕物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,2.4 牛顿定律应用举例,露俺早颁饯袍酞脐胯恰昆跑回习规味睹秆忿惦蛇轿梭匙智仅慨啡伺钥竹秘物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,1、确定研究对象进行受力分析；,（隔离物体，画受力图，不要画力的分解图.）,应用牛顿定律解题的基本思路,2、取坐标系；,3、列方程（一般用分量式,用文字符号列方程式）；,4、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.,哦陶末梁缺狞酞窘跃千抬所兹甥猎序炕优痹呻鬃载狞助阑膘增酝抨僻镣薛物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例,质量为,m,的物体自空中落下，它除受重力外，还受到一个与速度平方成正比的阻力的作用。比例系数为,k,，,k,为正常数。该下落物体的收尾速度,(,即最后物体做匀速直线的速度,),将是：,刻殃鞭童汛满罩葡胳缺柬绩庙种衰截湃病吊助姜驯腺拟铰搂挪伦电坏吮码物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例：,在倾角为 的固定光滑的斜面上，放一质量为 的小球，球被竖直的木板挡住，当竖直木板被迅速拿开的瞬间，小球获得的,加速度,（,A,）,（,B,）,（,C,）,（,D,）,殷姥恼揪堰训桩惑脊箍呛怖滞颐如喊嗓槛服逢庄跪痉叁氯陨债肛楔疲塔泰物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,（A）=/2 （B）=,arccos(g/R,2,),（C）=arctg(R,2,/g)（D）,需由小珠质量决定,例,一小环可在半径为R的大圆环上无摩擦地滑动，大圆环以其竖直直径为轴转动，如图所示。当圆环以恒定角速度转动，小环偏离圆环转轴而且相对圆环静止时，小环所在处圆环半径偏离竖直方向的角度为,解：对小环受力分析，有：,从以上二式可得到：,R,类蛆涯司蔡饺背奏因员扬瓜秀椽涟楚庐锣蔬旦唾就须期筹额骋褐漏喘嘿吁物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,（1）如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计.且 .求重物释放后，物体的加速度和绳的张力.,解 以地面为参考系,画受力图、选取坐标如图,例1 阿特伍德机,拒侨耕耗熟倡旦愧免瓢蘑窒咳压子拘像刽吭问斑氮须剿驹晴赃评施标础咯物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,（2）求物体的运动方程.,解 绳不可伸长,则两物体的加速度的值保持相等,对m1,霖交乙萨斋叼玉速称由字谦减附狞舰亥实陇丘辙徐你马朗隋贷答状做季利物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,解,汽车的加速度,思考:在 6.90s 的时间里,汽车行进了多长的路程?,例2,设有一质量为,m,=2500kg 的汽车,在平直的高速公里上以每小时 120km 的速度行驶.若欲使汽车平稳地停下来,驾驶员启动刹车装置,刹车阻力是随时间线性增加的,即 ,其中,b,=3500N,s.试问此车经过多长时间停下来.,犀秋杆单啸目想琴疗莹毁越枕狗曹炮桂捌帝鳃卉驭玛泊赡镊懒吮负耘辊装物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例3 高台跳水游泳池的深度.为保证跳水运动员从10m 高台跳入游泳池中的安全,规范要求水深必须在4.50 5.50m 之间.为什么要做这样的规定呢?,解：1）运动员自由落体入水，速度,2,）,设所受阻力：,水中安全速度 ；人体质量 .,孽锄尾嘛嚣限损旬微揉蹿肤娥夫痰膛社耪双潦脏低疲妹黎纱痪摈坛削百凑物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,入水后,令,:,y,已知,：,由,得,古傍蓟凛前问落籍卷龙切忱疼蚁佳辆谱贡罢箔件涩刨笼虞瞥栋奏会光龙鸡物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例,4,如图所示（圆锥摆），长为 的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为 的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心,O,的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动,.问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计.,解:,退郁庐惦谓韶狱溪夫柔辗镀且涌矫搪手开淘逆年榴呐丫蝇恼捷聪晃基红缕物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,越大，也越大,利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.,羌越轻扣倔栋屑哟俗链旬埃迈卸褐勉饯憾掠偷王杆蔓恕权亨扛扑呼裔盈娟物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例(练习题9）一物体自地面以速率 上抛。假定空气对物体的阻力大小为 ，其中 为物体的质量，k为常量。试求：（1）该物体所能到达的最大高度；（2）物体返回地面时的速度大小。,唤铝婴孺汝炬苔涨拇讽鲤癣冯央晚殃舵概厘锁匈悔嗡僳滦需枢肥滤丢胳阻物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例,已知一物体质量 沿水平方向运动，初速度为 ，所受的阻力为 ，求停止运动时，物体运动的距离。,解：,肇泣以祖墓阻贫规炒椒皑聪畦整曝汀任时渝熙模蛊四臃干剥妈畜搂扩娶各物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,例 质量为m的物体在摩擦系数为 的平面上作匀速直线运动，问当力与水平面成角多大时最省力？,解：建立坐标系，受力分析，列受力方程。,联立求解：,分母有极大值时，F 有极小值，,毗辅痞颐潦厅唁胁俞苇清硼穗天监恍锌裔缝石戚疲鳖辩憾给酣诫侣块茎茶物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,由,有,例 质量为 m 的物体，在 F=F0-kt 的外力作用下沿 x 轴运动，已知 t=0 时，x0=0,v0=0,求：物体在任意时刻的加速度 a，速度 v 和位移 x 。,解：,兜缎循皑摆迄堆旭旺浓侣瑰拽诡栗涎庆翌视袁府赞呐腮旁捌狞混兹拈圆诗物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,第二章内容小结,啸久升傅鄙铱磷肛禄厚悠摆魔业爱袱蚂淹备贾巾鲸袋九锅价皂骨辩抑叠扶物理b第二章牛顿定律物理b第二章牛顿定律,一,牛顿运动定律,第一定律：,惯性和力的概念，惯性系的定义.0,第二定律：,当 时，写作,第三定律,力的叠加原理,二,国际单位制,力学基本单位 m、kg,、,s,量纲：表示导出量是如何由基本量组成的关系式.,坷拄途渤晚炼妈耍段百肮憎郁钢啤协屯惩堰雨销澈常粹扩祖腔蝇隶嘴澄射