牛顿定律full2009.ppt

* 第二章 牛顿定律 * 　　英国物理学家, 经典物理学的奠基人 . 他对力学、光学、热学、天文学和数学等学科都有重大发现, 其代表作《自然哲学的数学原理》是力学的经典著作. 牛顿是近代自然科学奠基时期集前人之大成的科学家 . 牛顿 Issac Newton （1643－1727） 2.1 牛顿定律 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止 . 牛顿第一定律 惯性和力的概念 牛顿第二定律 时， 恒矢量 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 . 当 时， 为常量 力的叠加原理 瞬时关系 牛顿定律的研究对象是单个物体（质点） 两个物体之间作用力 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 .　　　　　 （物体间相互作用规律） 牛顿第三定律 地球 万有引力 重力 引力常量 摩擦力 弹性力 一般情况 （压力，张力，弹簧弹性力等） 弹簧弹性力 滑动摩擦力 静摩擦力 常见的力 四种基本相互作用 ＊ 以距源 处强相互作用的力强度为 1 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 无限远 弱力 大多数粒子 小于 电磁力 电荷 无限远 强力 核子、介子等 ＊ 温伯格 萨拉姆 格拉肖 弱相互作用 电磁相互作用 电弱相互 作用理论 三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 . 鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用， 1984年获诺贝尔奖 . 电弱相互作用 强相互作用 万有引力作用 “大统一”（尚待实现） 例1 质量为 、长为 的柔软细绳，一端 系着放在光滑桌面上质量为 的物体，如图所示 . 在绳的另一端加如图所示的力 . 绳被拉紧时会略 有伸长（形变），一般伸长甚微，可略去不计 . 现 设绳的长度不变，质量分布是均匀的 . 求：（1）绳 作用在物体上的力；（2）绳上任意点的张力 . 其间张力 和 大小相等，方向相反 （1） 设想在点 将绳分为两段 解 （2） 例2 如图绳索绕圆柱上，绳绕圆柱张角为 ，绳与圆柱间的静摩擦因数为 ， 求绳处于滑动边缘时 , 绳两端的张力 和 间关系 .（绳的质量忽略） 圆柱对 的摩擦力 圆柱对 的支持力 解 取一小段绕圆柱上的绳 取坐标如图 两端的张力 ， 的张角 若 0.46 0.21 0.00039 1）确定研究对象进行受力分析； （隔离物体，画受力图） 2）取坐标系； 3）列方程（一般用分量式）； 4）利用其它的约束条件列补充方程； 5）先用文字符号求解，后带入数据计算结果. 解题的基本思路 2.2 牛顿定律应用 （1）如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计.且 . 求重物释放后，物体的加速度和绳的张力. 解 以地面为参考系 画受力图、选取坐标如图 例1 阿特伍德机 （2）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度 相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力. 解 以地面为参考系 设两物体相对于地面的加速度分别为 ，且相对电梯的加速度为 解 例2 如图长为 的轻绳，一端系质量为 的小球,另一端系于定点 ， 时小球位于最低位置，并具有水平速度 ，求小球在任意位置的速率及绳的张力. 例3 如图所示（圆锥摆），长为 的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为 的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心 的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动 . 问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计. 解 越大， 也越大 利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.