牛顿运动定律_免费下载.ppt

三百年前，牛顿在前人的基础上建立了动力学三大定律和万有引力定律。他第一次把地上的运动规律和天上的运动规律统一了起来. 内容预复习题 1、为什么说牛顿把地上的运动规律和天上的运动规律统一了起来？ 2、质点作各种各样机械运动的原因是什么？ 3、简述应用牛顿定律解题的基本方法？ 4?、简述惯性、惯性系、惯性力的概念？ 5、思考力学与科学文化的关系？ 一、惯性定律(牛顿第一定律) 惯性参考系 1、惯性定律 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。 (2). 定义了惯性参照系 (1). 包含两个重要概念：惯性和力 2、惯性参照系 惯性参照系——牛顿定律严格成立的参照系。 地面参照系，用于一般的力学现象 地球参照系，用于分析地面上物体的运动 太阳参照系，用于分析与地球自转有关的现象 §2-1 牛顿定律 2-1-1 牛顿三大定律 问题 a=0小球的状态符合牛顿定律 结论：在有些参照系中牛顿定律成立，这些系称为惯性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。 a≠0小球的状态不符合牛顿定律 3、惯性系与非惯性系 二．牛顿第二定律（牛顿运动方程） 物体所受的合外力等于物体动量的瞬时变化率。 数学形式： 质量不变时: 特点：瞬时性；迭加性；矢量性；惯性的定量量度. 1.瞬时性： 之间一一对应 2.叠加性： 3、矢量性：具体运算时应写成分量式 直角坐标系中： 自然坐标系中： 4、惯性的量度： 质量 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。 作用力、反作用力，分别作用于二物体，各产生其效果； (2) 作用力和反作用力是性质相同的力。 两点说明： 牛顿定律适用范围： （1）适用于惯性系； （2）适用于低速运动，是相对论力学的低速近似； （3）适用于宏观物体，是量子力学的宏观近似； （4）适用于实物，不完全适用于场。 2-1-2 力学中常见的几种力 一切物体之间都存在互相吸引的万有引力。 1.万有引力 引力的方向在连线方向，相互吸引。 质点之间万有引力的基本规律 如果抛射速度足够大，则物体将绕地球转动，而永不落地。 ME为地球质量 R 为地球半径 地球表面物体受到地球的吸引作用，这种因地球吸引而物体受到的力，称为重力。 2.重力 令 则 重力是物体所受地球引力的一个分量。 引力 重力 ★ 弹簧的弹力：F= - kx ★ 正压力： ★ 拉力: 3.弹力 4.摩擦力 ★ 静摩擦力 ★ 滑动摩擦力 F f 静摩擦系数 正压力 滑动摩擦系数 2-1-3 应用牛顿定律解题 (1)确定研究对象,隔离物体 (2)分析运动情况，判断加速度 (3)使用隔离法分析受力情况，作出受力图 (4)建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程 (5)求解，必要时进行讨论 解题步骤： 1. 恒力作用下的连结体问题 物体受恒力作用，物体间互相牵连、约束。可用初等数学方法解题。 2. 变力作用下的单体问题 物体受变力作用，要用微积分方法求解。 直角坐标 自然坐标 例1 由地面沿铅直方向发射质量为m的宇宙飞船。求宇宙飞船能脱离地球引力所需的最小初速度。（不计空气阻力及其他作用力，设地球半径为6378000m） 解： 设地球半径为R，地球表面的重力近似等于引力： 宇宙飞船受的引力： 运动方程： y 两边积分： 飞船脱离地球引力时： 令 v = 0 ≥ 0 例题2 计算一小球在水中竖直沉降的速度。已知小球的质量为m，水对小球的浮力为B，水对小球的粘性力为R=-Kv，式中K是和水的粘性、小球的半径有关的一个常量。 m 解：以小球为研究对象，分析受力： 小球的加速度 极限速度为： 运动方程变为： 分离变量，积分得到： 物体在气体或液体中的沉降存在极限速度。 o t x y 例3 质量为m的小球最初位于A点，然后沿半径为R的光滑圆弧面下滑。求小球在任一位置时的速度和对圆弧面的作用。 mg ? FN 解： A ? x y A ? ? 例4 如图所示，两木块质量分别为mA=1.0kg, mB= 2.0kg。A、B间的摩擦因数?1= 0.20。B与桌面的摩擦因数?2= 0.30。若木块滑动后它们的加速度大小均为0.15 m·s-2。求作用在B物上的拉力？ 解： mAg FT Ff1 FN1 mBg FN1 Ff1 Ff2 B F T FN2 A A y x F B A： B： 由A式： 由B式： 解得：