ch1-2 质点动力学专用课件.ppt

* * * * 目 录 1、牛顿三定律 2、力学量的单位及量纲 3、几种常见的力 4、牛顿定律的运用 §1.5 牛顿运动定律 牛顿在1687年 发表了具有里程碑意义的《自然哲学的数学原理》一书.牛顿的主要功绩是把考察物体周围所有的物体群（环境）对该考察物体的作用归结为力，而该物体则在力的作用下按一定的规律运动。即 环 境 物 体 力 力的定律 运动 运动定律 由此可见，动力学的根本任务就是回答在周围其他物体的 作用下，所考察的物体如何运动。 在牛顿以后，拉格朗日（J。L。Lagrange）和哈密顿（W。 Hamilton）等人以能量和作用量为基础，从另一途径建立了解 决动力学问题的方法，这就是分析力学。分析力学和牛顿力学 是等效的。 　㈠ 牛顿三定律 牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中，把运动规律归纳为三条定律，现分别叙述如下. 一、第一定律（惯性定律） 该定律最初是伽利略提出的，他设计了两个理想实验： 理想实验之一：当一个球沿斜面向下滚时，其速度增大，向上滚时速度减小.由此推论，当球沿水平面滚动时，其速度应不增不减. ？ 理想实验之二： 说明： (1) 笫一定律是大量观察和实验事实的抽象与概括； (2) 第一定律定性提出了“力”和“惯性”两个重要概念:力是迫 使物体改变静止或匀速直线运动状态的一种作用；惯性是 每个物体按其一定的量（质量）而存在的一种抵抗能力。 (3) 第一定律定义了一类重要的参考系－惯性系； 惯性定律： 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动的状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。 爱因斯坦说：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人 类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端”. 当球沿斜面的顶端向下滚后，即沿对面的斜面向上滚，达 到与原来差不多的高度.他推论，若没有摩擦力，减少后一斜 面的斜率，球仍达到同一高度，但这时球要滚得远些.斜率愈 小，球滚得愈远.若将后一斜面放平，球要永远滚下去. 二、牛顿第二定律 牛顿表述：运动的改变与所加的动力成正比，并发生在所加的力的那个直线方向上。确切的表述应为动量的变化率与（动）力成正比。 即 说明： （★）惯性质量——惯性的量度 如图 若取 的质量为标准质量（可取 ＝1），由于 和 都是可测量的，故 的质量可以完全确定。这样，作为导出量 的作用力F也就完全确定。 用惯性大小定义的质量称为惯性质量。是一个绝对量，具 有可加性。其单位称千克（kg）。千克的标准是保存在巴黎国 际计量局中的一个铂铱圆柱体。 1原子质量单位＝ kg （1）笫二定律适用的参考系是惯性系; （2）笫二定律是瞬时关系式 ; （3）笫二定律是矢量式,使用时可用分量式 （4）笫二定律适用于“质点”（或平动物体） 数学表达： 三、牛顿第三定律 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。 （★ ★ ）： ①作用力与反作用力的性质相同； ②作用力和反作用力是作用在不同的物体上,各产生其效果；同时产生,同时存在,同时消失,永不抵消. ③ 适用范围：笫三定律不涉及运动，不要求参考系是惯性系；对于接触力，笫三定律总是正确的，而对于非接触力，该定律则不一定正确。 说明： 笫三定律是关于力的性质的定律，而不是动力学本身的定律。 物理学中的抽象和定义：伟大的科学理论及其形式常常起始 于卓越的抽象与精当的定义，它们源于科学家对未知的复杂事 物包括实验现象，一番深邃的缜密的反复的思考和分析。牛顿 力学逻辑严谨的理论体系，是物理学理论首创的典范，三百多 年来对物理学和自然科学乃至人类文明，一直有着深刻的影响。 ㈡ 力学量的单位和量纲 一、基本量和导出量 被选作独立规定单位的物理量称为基本量，它们的单位叫基本单位；其他量叫导出量，其单位叫导出单位。 长度L(m) 时间T(s) 质量M(kg) 电流I(A) 物质的量(mol) 热力学温度C(k) 发光强度(cd) 国际单位制(SI)七个基本量及基本单位： 二、单位制 绝对单位制：先规定质量的单位，从而导出力的单位的单位制。 三、量纲 应用： ① 在基本量相同的单位制之间进行单位换算. ② 验证公式，检查等式的正确性. ③ 为推导某些复杂公式提供线索，或直接推导公式. 表示一个物理量如何由基本量（包括这