牛顿定律及其应用习题.ppt

二、力学相对性原理 考虑两参考系S、S′ S′相对S 平动，速度为 u 两个相对平动参考系 o r r′ .P R o′ x x′ y′ y S S? u (x, y, z ) (x?,y?,z? ) 当两参考系相对运动满足： 在牛顿力学中，相互作用力与参考系无关 质量在不同参照系中测量是相同的 若 S 中 成立， 必有S′中 。 S′一定也是惯性系 一切相对于惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性参照系。 设两参考系中的物理量分别为： * 第2章 牛顿定律及其应用 1. 牛顿第一定律（惯性定律） 任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体作用的力迫使它改变这种状态为止。 (1) 定义了惯性参考系的概念 物体静止或匀速直线运动，相对哪个参照系? (2) 定义了物体的惯性和力的概念 物体保持运动状态的特性——惯性 惯性参考系 一、牛顿运动三定律 改变物体运动状态的原因——力 （物体间的相互作用） 在牛顿第一定律中： 2. 牛顿第二定律 实验表明：力满足矢量的平行四边形叠加定则。即质点所受的合力为所有作用在质点上的力的矢量和： 在合力作用下，质点的加速度 有以下性质： (1) 加速度方向同合力 (2) 注意：牛顿第二定律同时定义（a）力的量度 （b）物体（惯性）质量 力的量度和物体质量通过牛顿第二定律协调定义。 在国际单位制中： (1) 加速度方向同合力 (2) 在国际单位制中： 注意：牛顿第二定律同时定义（a）力的量度 （b）物体（惯性）质量 力的量度和物体质量通过牛顿第二定律协调定义。 牛顿第二定律的瞬时性 牛顿第二定律的矢量性 质点的加速度与其所受的力同时出现或同时消失！ 在直角坐标系中： 牛顿第二定律的瞬时性 牛顿第二定律的矢量性 质点的加速度与其所受的力同时出现或同时消失！ 在直角坐标系中： 在自然坐标系中： 3. 牛顿第三定律(作用力与反作用力定律) 作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在不同物体上。 第三定律定义了相互作用的性质! 除上述性质外 作用力与反作用力本质相同 四种基本相互作用 （1）（万有）引力作用 （2）电磁作用 （3）弱相互作用 （4）强相互作用 二、相互作用与力 四种基本的相互作用： 自然界中常见力 M m 1. 万有引力 二、相互作用与力 引力常数， 引力质量 受力 若以 和 表示物体的引力质量和惯性质量，则按照引力定律和牛顿运动定律，应有 实验表明，对一切物体： 误差不超过比值本身的 ， 所以可令： 3. 弹性力 2. 重力 可以证明： 劲度系数。 端点的位移。 为平衡位置。 以地球为参照系 r 4. 摩擦力 阻止两个相接触物体之间相对运动（滑动）趋势的力?摩擦力 ?最大静摩擦力 ?滑动摩擦力 滑动摩擦系数与物体相对运动速度有关（如上图示） 式中N为两物体接触面的正压力。 5. 流体阻力 ? 湍流（旋涡） 物体在流体中运动时，会受到流体的阻力。 物体运动速度大时： 物体运动速度更大时： c 与流体及物体的性质有关 三、牛顿定律应用 主要指牛顿 第二定律的应用 （1）选取研究对象 （2）对研究对象隔离，分析受力情况 （3）选择适当坐标系，列出相应方程 （4）解方程，并对结果进行分析和讨论 关键步骤 [例 2-1] 研究如图所示系统的运动规律。 mB mA 研究对象：A、B，受力分析如下图。 解： mB mA A: B: mB mA 附加方程 A: B: 讨论 （1） 当 时, A、B加速运动。 （a）从静止开始 （b）从某运动状态开始 （2） 当 时, 。 （a）若A、B 原为静止，则不可能！ （b）若A、B 原处运动状态，A、B的运动均为减速运动。 出现上述情况的原因是： 当 时, 摩擦力为静摩擦情况。 mB [例 2-2] 讨论雨滴下落过程中受到空气粘滞力作用时 的运动规律。 解： 设雨滴初始时刻静止于原点（如图）。 O x 根据雨滴受力分析（如图），列出牛顿方程： （1）当 时，