408-第二章 牛顿定律.ppt

* * 第二章 牛顿定律 一、牛顿定律 二、物理量的单位和量纲 三、常见的几种力 四、惯性参考系 力学相对性原理 五、牛顿定律的应用举例 §2.1 牛顿运动定律 1、第一定律（惯性定律） 1686年，牛顿在他的名著《自然哲学的数学原理》一书中写道: 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。 其数学形式为： 关于该定律应明确以下几点： ①该定律是以实验实事为基础，通过思维、推理、想像而总结出来的规律。 古希腊哲学家亚里士多德(Aristotle，公元前384—322)：静止是物体的自然状态，要使物体运动，必须对它施加力的作用。 17世纪，意大利物理学家和天文学家伽利略（1564～1642）作了一系列斜面实验指出：力不是维持物体运动的原因，而是使物体运动状态改变的原因。 ② 该定律表明，任何物体都具有保持其运动状态不变的性质～称为惯性 牛顿总结了伽利略等人的重大发现加以普遍化，即一个物体保持静止或匀速运动，不需要任何“原因”。是任何物体具有保持其运动状态不变的特性 ③重要意义： 定性说明力和运动的关系。 物体的运动不需力去维持，只在物体运动状态发生变化时，即产生加速度，才要力的作用。 定义：力～一个物体对另一个物体的作用。 说明物体具有惯性。 在之前，认为力是维持速度的原因。即 保持静止。 ④该定律不是适合任何参照系。 定义： 惯性参照系～凡是符合牛顿第一定律的参照系 地球可近似惯性参照系 凡是相对地球静止或匀速直线运动的参照系均为惯性参照系 2、第二定律 动量为 的物体，在合外力 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，即。 ～牛顿力学质点动力学方程 即： 明确： (1)牛顿第二定律只适用于质点的运动。 特例：物体作平动时，物体上各质点的运动情况完全相同，可看作是质点的运动。 (2)牛顿第二定律所表示的合外力与加速度之间的关系是瞬时关系。 加速度只在外力有作用时才产生。外力改变了，加速度也随之改变。 (3)牛顿第二定律公式为矢量式，其分量与坐标系。 (4)牛顿第二定律仅适合惯性参照系。 (5)牛顿第二定律概括了力的独立性原理（或力的叠加性原理） 矢量具有的叠加性或独立性 平面运动： 曲面运动 3、第三定律 两个物体之间的作用力 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。 明确： (1)作用力和反作用力是矛盾的两个方面，它们互以对方为自己存在的条件，同时产生，同时消灭，任何一方都不能孤立地存在，没有主从、先后之分。 (2)作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的，因此它们不能相互抵消。 (3)作用力和反作用力总是属于同种性质的力。 (4)与参照系无关。 §2.2 物理量的单位和量纲 1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制(SI)为基础的法定单位制。 国际单位制规定，力学的基本量是长度、质量和时间，并规定： 长度的基本单位名称为“米”， 单位符号为m； 质量的基本单位名称为“千克”， 单位符号为kg， 时间的基本单位名称为“秒”， 单位符号为s． 其他力学物理量都是导出量． 用L、M和T分别表示长度、质量和时间三个基本量的量纲，其他力学量Q的量纲与基本量量纲之间的关系可按下列形式表达出来： 注：只有量纲相同的物理量才能相加减和用等号联接 在物理学中，导出量与基本量之间的关系可以用量纲来表示 §2.3 几种常见的力 1、万有引力： G=6.67?10-11Nm2/kg2 例、地球对物体的引力P＝mg=GMm/R2 所以g=GM/R2 2、电磁力：（库仑力） k=9 ?109Nm2/C2 注意：电磁力远远大于万有引力！ 3、强力：粒子之间的一种相互作用，作用范围在0.4?10-15米至10-15米。 4、弱力：粒子之间的另一种作用力，力程短、力弱（10－2牛顿） 四种基本自然力的特征和比较 力的种类 相互作用的物体 力的强度 力 程 万有引力 一切质点 10－34N 无限远 弱力 大多数粒子 10－2N 小于10－17m 电磁力 电荷 102N 无限远 强力