2.08牛顿运动定律.ppt

［例］ 如图所示，质量为m的人乘电梯上升，若电梯以数值为a的加速度启动 ，求此时人对电梯的压力. ［例2.9］ 皮带绕在滑轮上，它与轮相接触的一段对轮心的张角为θ，如图所示.其间的静摩擦系数为μ.求皮带处于将要滑动的临界状态时，皮带两端的张力T1和T0之间的数量关系.设皮带的质量可忽略不计. 例2-3 一质量为m的质点t=0时自坐标原点以初速 做平抛运动，运动过程中受到空气阻力 ， 求: 1、t时刻质点的速度； 2、质点的运动方程。 * 牛顿运动定律 （Newton?s Laws of Motion） 牛顿的生平与主要科学活动 当时在各学科研究领域已出现很多重要人物和重要的科学成就，如伽利略在力学上的发现，开普勒对天空的立法，笛卡儿在数学上的发明……真是各路英雄风云际会，各个领域百花齐放。 少年时代的牛顿，天资平常，但很喜欢制作各种机械模型，他有一种把自然现象、语言等进行分类、整理、归纳的强烈嗜好，对自然现象极感兴趣。 这时也实在需要一个更高的伟人出来，将这些新成果总结一番，归纳出一个解释自然世界的总法则。说也奇怪，就刚好在伽利略逝世的1642年，牛顿(公元1642－1727)来到人间。 牛顿末出娘腹，父亲便去世；不到两岁，母亲又改嫁。在舅舅和外祖母的抚养下，他从小体弱多病。 1661年6月，他以“减费生”身份考入剑桥大学三一学院。他比一般同学都大四、五岁，但他从小有个好习惯，就是爱亲自动手做小机械之类的玩艺儿，手极巧。入学后遇着一个叫巴罗的好老师的悉心栽培，这迟熟的牛顿茅塞顿开，学业进步很大，经常提出一些自然和数学方面的问题，使巴罗又惊又喜。谁知好景不长，学习不到三年，便发生了席卷全国的大瘟疫，伦敦在1665年一个夏天便死了二万多人。学校只好放假，牛顿卷着铺盖又回到老家沃尔斯索普村。 1667年，可怕的瘟疫刚消失，牛顿便重返校园，翌年获硕士学位。不知是胆怯还是出于慎重，他对自己在乡间从苹果落地而得出的万有引力定律，再未张扬。 事物彼和此，都有相似点。 可贵在联想，举一可反三。 在这时，伦敦物理界的几个优秀人物也在做同类研究。他们是胡克(1635-1703)、波义耳(1627-1691)、哈雷(1656-1742)，还有雷恩等。这里面胡克是当时皇家学会的负责人，又算当时物理界赫赫有名的权威、泰斗。哈雷，则迷恋于研究慧星。 一天，大家又凑到一块，讨论那令人伤脑筋的天体运行问题。雷恩拍拍手中一本价值40先令的厚书说：“谁能把行星轨道证明出来，我愿以这本书为酬谢。”胡克说：“我想，我们居住的这一部分宇宙，太阳一定是有一种引力，将地球和其它星球吸引权绕它旋转。地球也有这种引力。” 1684 12月，在哈雷的鼓动下，牛顿的《论运动》送到皇家学会，二年后公布有万有引力的巨著《自然哲学的数学原理》第一编也送到皇家学会。 《原理》刚刚出版就被抢购一空，以后又接连再版三次这本书的问世可以与欧几里德的《几何》，伽利略的《对话》媲美。许多人争相购买，有人买不到书，竟将这五百页的巨著亲手来抄一遍。人们狂热地希望弄懂牛顿提出的新道理。有一位贵族问牛顿：“要读懂这本书，是不是一定要懂数学？”牛顿答：“除此外，别无它法。”这位贵族立即花钱雇了一位数学教师。《原理》热一时遍及欧洲。  1 牛顿运动定律 第一定律 的意义： 惯性系： 力： 物体运动状态的原因）。 定义了“惯性系”（inertial frame） 定性给出了“力”与“惯性”的概念 ▲ 第一定律（惯性定律） （First law，Inertia law） 除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态， 牛顿第一定律成立的参考系。 改变物体运动状态的原因 （并非维持 ▲ 第二定律（Second law） 物体所受的合外力。 m ：质量（mass）， 度，也称惯性质量（inertial mass）。 若m = const. ， 物体的加速度。 它是物体惯性大小的量 则有： 惯性演示实验 当锤子敲击在一大铁块上时，铁块下的手不会感到有强烈的冲击；而当用一块木头取代铁块时，木块下的手会感到明显的撞击。 ▲ 第三定律（Third Law） m1 m2 · · F12 F21 对牛顿定律的说明： 1.牛顿定律只适用于惯性系； 2.牛顿定律是对质点而言的， 而一般物体可认 为是质点的集合， 故牛顿定律具有普遍意义。 2 SI单位和量纲 ▲ 国际单位制（SI）的力学基本量和单位： 质量 9 192 631 770 倍 时间 秒 s 138Cs