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第2章牛顿运动定律(Newton’slawsofmotion)§2.1牛顿三定律§2.2常见的几种力§2.3应用牛顿定律解题牛顿§2.4流体的稳定流动§2.5伯努利方程河北经贸大学信息技术学院陈玲1
本章要求?1、掌握牛顿三定律及其适用条件。?2、了解常见的几种力和基本的自然力。?3、了解惯性系和非惯性系力的概念。?4、了解流体的连续性方程。?5、掌握伯努利方程教学重点与难点?掌握牛顿运动定律,运用牛顿运动定律解决力学问题。教学方法?讲授和自学。河北经贸大学信息技术学院陈玲2
第2章牛顿运动定律(Newton’slawsofmotion)§2.1牛顿三定律第一定律任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。问题:1.第一定律涉及了哪两个基本概念?答:惯性和力。2.第一定律定义了一个什么样的参考系?答:惯性参考系。3.一艘船在一个风平浪静的海面上匀速的航行,某人站在船尾纵身向上一跃,问此人能否掉入海里?河北经贸大学信息技术学院陈玲3
第二定律运动的变化与所加的合动力成正比,并且发生在这合力所沿的直线的方向上。问题:1.第二定律中“运动”一词指什么?答(质量与速度的乘积即动量)2.怎样理解第二定律中“变化”一词?答(对时间的变化率)第二定律的数学表达式:河北经贸大学信息技术学院陈玲4注意:力与加速度同生同灭。
在直角坐标系下:X方向:Y方向:Z方向:在自然坐标系下:切向:aτ法向:aan5河北经贸大学信息技术学院陈玲
第三定律对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体对各自的对方的作用总是相等的,而且指向相反的方向。F21F1221第三定律的数学表达式:注意:1.作用力与反作用力同生同灭。2.作用力与反作用分别作用于两个不同的物体,各产生其效果。3.作用力与反作用力性质相同。T问题:物体受到绳的拉力和受到的重力是否是作用力与反作用力?河北经贸大学信息技术学院陈玲P6
SI单位和量纲1SI单位—国际单位制SI的力学单位:时间单位秒(符号s)的定义:1s是铯的同位素133Cs原子发出的一个特征光波周期的9192631779倍。长度单位米(符号m)的定义:1m是光在真空中(1/299782458)s内所经过的距离。质量单位千克(符号kg)的定义:保存在巴黎度量局的地窖中的一个铂铱制造的一个金属圆柱体。河北经贸大学信息技术学院陈玲7
2量纲为了定性地表示导出量和基本量之间的联系,不考虑数字因素而将一个导出量用若干基本量的乘方之积表示出来。这样的表示式称为该物理量的量纲。在以SI单位制中长度的量纲:L质量的量纲:M?只有量纲相同的物理量才能相加减或用等号相连接;时间的量纲:T速度的量纲:[v]=LT-1?量纲可以用来帮助记忆与推导河北经贸大学信息技术学院陈玲公式。8
§2.2常见的几种力1、重力:重力:p=mg地球表面附近的物体受地球的引力作用。地球2、弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体产生的作用力。弹力的三种形式:N支持力(1)正压力或支持力:物体通过一定面积相接触而产生的相互作用。张力T’拉力T(2)拉力和张力:拉力是绳或线对物体的作用力;张力是绳子内部各段之间的作用力。弹力f河北经贸大学信息技术学院陈玲(3)弹簧的弹力:9
3、摩擦力:摩擦力分三种情况:(1)滑动摩擦力;(2)静摩擦力;(3)最大静摩擦力。4、流体阻力(新版叫流体曳力)流体阻力分两种情况:(1)相对速率较小:(2)相对速率较大,后方出现漩涡:河北经贸大学信息技术学院陈玲10
5引力(万有引力):任何两个物质质点之间的吸引力。河北经贸大学信息技术学院陈玲11
*表面张力(1)定义:液体表面总是处于一种绷紧的状态,这归因于液面各部分之间存在着相互拉紧的力,这种力叫做表面张力。(2)公式:例如:河北经贸大学信息技术学院陈玲12
*基本的自然力1引力(万有引力):任何两个物质质点之间的吸引力。2电磁力:带电的粒子或带电的宏观物体之间的作用力。3强力:质子、中子、介子等强子之间的作用力。4弱力:各种粒子之间的一种相互作用力。但仅在粒子间的某些反应才表现出来。如β衰变。河北经贸大学信息技术学院陈玲13
§2.3应用牛顿定律解题应用牛顿定律解题的一般步骤:(1)确定研究对象:取一个整体或分别取多个物体,并确定它们质量。(2)选参照系:分清是惯性系还是非惯性系。(3)在参照系上建立坐标系;(4)分析物体的运动状态;如它们的轨迹、速度和加速度,确定各个量之间的关系。(5)隔离物体分析力并画出示力图;(6)运用牛顿第二定律列方程;(7)解方程组求未知量;河北经贸大学信息技术学院陈玲14(8)讨论结果
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