第02章 质点动力学基础.ppt

解法 二 以作加速平动的升降机为参考系，是非惯性系。 物体受力：重力 斜面对它的正压力 惯性力 动力学方程为： 沿斜面向下方向和垂直斜面向上方向的分量式为： 解得 所得结果与解法 一 相同。 F惯 ? 三、转动参考系中的惯性力 ?1 ?2 拉力 T 为向心力， 对地面观察者1： 对圆盘上的观察者2： 物体 m 还须受一附加的惯性力，才能保持 对圆盘相对静止，称此惯性力为惯性离心力。 惯性离心力 匀角速转动参考系中静止物体所受的惯性力。 ★几个与惯性力有关的实际现象： ☆失重：在绕地球旋转的飞船中(非惯性系中观察)， 引力被惯性离心力完全抵消，出现失重。 在飞船中 可验证 惯性定律 宇航员将水果摆放在立圆的圆周上，不受力，维持图形不变 真正验证惯性定律的参考系恰恰是相对牛顿惯性系的加速系。 飞船中验证了惯性定律 认识上的飞跃！ ☆重力 你如何理解重力? 重力就是物体所受的地球的引力吗? m r · F引 R o ? ? *2.5 宇宙速度 牛顿的《自然哲学的数学原理》插图 抛体的运动轨迹取决于抛体的初速度 A 2.5.1 第一宇宙速度 人造卫星环绕地球运行所需的最小速度 式中 当 由牛顿第二定律和万有引力定律得 Re 为地球半径 Me 为地球质量 结合关系式 第一宇宙速度 2.5.2 第二宇宙速度 从地球上发出的物体能脱离地球引力的最小速度 设飞船从地面竖直向上发射,在运动过程中只受地球引力作用 将 代入 由牛顿定律列Oy方向运动的分量式 积分： 所以，当 、 时， 飞船脱离地球引力所需的最小发射速度： 若 ， 则飞船可能脱离地球引力范围 2.5.3 第三宇宙速度 从地面上发射的物体不仅脱离地球引力,而且脱离太阳引力的最小速度 大学物理学 * 第2章 质点动力学基础 本章主要是研究物体之间的相互作用和引起物体运动状态变化的原因。 —— 力学三大定律和万有引力定律是宏观物体运动遵从的基本物理定律 人类文明史上第一次自然科学的大综合 * 惯性系：牛顿第一定律在其中严格成立的参考系。 2.1.1 牛顿第一定律（惯性定律） 表述：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直至其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。 惯性：物体保持静止状态或匀速直线运动状态的特性。 力：物体在惯性系中运动状态发生变化的一个原因。 牛顿第一定律表明：任何孤立物体具有恒定的速度。 2.1 牛顿运动定律 这条定律包含以下重要概念: 惯性是维持原运动状态的属性 ◆推论：凡相对已知惯性系作静止或匀速直线运动的参考 系也是惯性系，而相对已知惯性系作加速运动的 参考系为非惯性系。 * 2.1.2 牛顿第二定律 表述：物体受到外力作用时，所获得的加速度a大小与合外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比；加速度方向与合外力方向相同。 其中： 在SI制中, 其数学表达式为 单位：牛顿（N） 1N=1kg?m?s-2 力的叠加原理 m称为惯性质量 牛顿第二定律更一般的表述：物体受到的合外力等于物体动量对时间的变化率 适用: 宏观、低速物体；惯性系。 分量式 直角坐标系中: 自然坐标系中： 反映了力的瞬时效应 指出质量是物体惯性大小的量度 只适用于惯性系 加速度与合外力同向 是矢量式 注意： * * 2.1.3 牛顿第三定律 表述：对于每一个作用，总有一个相等的反作用与之相反；或者说，两个物体对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。 说明： 说明力是相互的 作用力和反作用力同生同灭 适用于惯性参考系 作用力和反作用力同性质 作用与反作用 A B 思考：马拉车时， 为什么是马把车拉动，而不是车把马拉动？ * 2.2.1 万有引力 重力 万有引力大小： 在自然界中，任何两个质点之间都存在引力，其中任一质点所受引力的大小与两质点的质量乘积成正比，与它们的距离的平方成反比，引力的方向在两质点的连线上。 万有引力恒量: 　公式中的质量称为引力质量，是物体与其它物体相互吸引性质的量度。 2.2 力学中常见的力 矢量式: 万有引力定律 式中 为 方向的单位矢量 * 万有引力定律 引力场 任何具有质量的物体，在他周围都存在着某种特殊形式的物质，称为引力场。 地球表面附近的万有引力场称为重力场。 重力：地球对地面附近物体所作用的万有引力。 其中： 为重力加速度。 重力的大小称为重量。 物体间的万有引力是通过引力场来实现的。 * 2.2.2 弹性力 弹性力产生在直接