大学物理B1_第2章_1课程.ppt

* 第二章 牛顿定律 第二章 牛顿定律 陈子栋 第二章 牛顿定律 2-1 牛顿定律 2-2 物理量的单位和量纲 2-3 几种常见的力 2-4 牛顿定律的应用举例 *2-5 力学相对性原理 惯性系和非惯性系 牛顿 （1643－1727） 第二章 牛顿定律 教学基本要求 二、掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件； 三、熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况，能熟 练地求解质点动力力学中的两大类问题。 一、理解力、质量、惯性参考系等概念； 以牛顿定律为基础的经典力学，从建立（1687年 《自然哲学的数学原理》牛顿）至今已有三百多 年，它仅适用于宏观低速物体的运动，更普遍的情 况需要用相对论和量子力学取代。那么，是不是有 了相对论和量子力学,经典力学就没有本身存在的价 值了呢？请看爱因斯坦的一段话： 爱因斯坦-----人们不要以为牛顿的伟大工作真的能够 被这一理论或者任何别的理论所代替。作为自然哲学 （指物理学）领域里我们整个近代概念结构的基础， 他的伟大而明晰的观念，对于一切时代都将保持着它 的独特的意义。 一、关于牛顿第一定律 1.表述：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态， 直到其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。 （1）定性地阐明了力的涵义，力是改变物体运动状态 （2）指明了任何物体都具有保持其原有运动状态不变 2.讨论： 的原因。 的特性――惯性，因此又称第一定律为惯性定律。 实际上第一定律所描述的是力处于平衡时物体的 运动规律。 2-1 牛顿定律 第一定律定义了惯性参照系。惯性系：满足牛顿 （3） （4）牛顿第一定律的独立性问题： 当 时， ； 答：否。牛顿第二定律可用实验验证； 第一定律的参照系(相对于惯性系作匀速直线运动 的参照系）。否则叫非惯性系。 牛顿第二定律中， 质点保持静止或匀速直线运动，是否说明牛顿第一定 律是第二定律的推论？ 由于物体实际上不可能不受力，故牛顿第一定律， 不能用实验验证。 二、牛顿第二定律 1.表述：物体受到外力作用时，所获得的加速度的大 数学形式： 2.讨论： （1）定量地描述了力的效果，说明的是力的瞬时作 用规律。 （2）定量地量度物体惯性的大小，m是物体平动惯性 的量度。 （3）牛顿第二定律是矢量式、瞬时式。 小与合外力的大小成正比，与物体的质量成反比， 其方向与合外力的方向相同。 直角坐标式 自然坐标式 （4）第二定律的适用范围：惯性系，研究宏观低速物 体的运动 注意：牛顿本人在《自然哲学的数学原理》中对第 二定律的定义是： 当 时，m为常量， 力的叠加原理： 三、牛顿第三定律 1.表述：两个物体之间的作用力 数学表达式 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。 2.讨论： （1）指出了力的起源：力是物体间的相互作用。 （2）力是成对出现，同时产生、消失，没有主从之分。 （3）作用力与反作用力大小相等，方向相反，分别作 （4）第三定律不涉及物体的运动，与参照系无关，无论 在惯性系还是非惯性系中均成立。 用在两个不同的物体上。 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。 SI制共有7个基本单位米、千克、秒、安培、开尔 文、摩尔、坎德拉，其余都是导出单位。 一、SI单位 力学的 基本单位 物理量 单位名称 符号 长度 米 质量 千克 时间 秒 1m是光在真空中在（1/299792458 s ）内所经过 的距离。 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。 速率 导出单位 力 功 二、量纲 1.定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成 某一物理量Q的量纲 2.量纲作用 1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系。 3）从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位。 2）量纲可检验文字结果的正误 。 的式子 。 2-3 几种常见的力 一、力学中常见的力 1.万有引力 引力常量 重力是万有引力和地球自转的惯性力合力，但万有 引力起主要作用。忽略地球自转的影响时，处于地球 表面附近的物体所受的重力等于地球的万有引力，方 向指向地心，表示为 其中 2.重力 相互接触的物体彼此发生形变而产生的相互作用力。 3.弹性力 （压力，张力，弹簧弹性力等） 若是弹簧弹性力 要注意的是x是变形的量(伸长或压缩) 4.摩擦力 两个物体相互接触有相对运动或相对运动趋势而产 生的一对与相对运动方向相反（滑动摩擦力）或相对 运动趋势方向相反的力（静摩擦力）。 滑动摩擦力 一般 静摩擦力 摩