力学.第2章.运动与力796605123.pptVIP

* 第二章 运动与力 △§2.1 牛顿运动定律 △§2.2 SI单位和量纲 △§2.3 常见的几种力 △§2.4 基本的自然力 §2.5 牛顿定律应用举例 §2.6 非惯性系中的动力学问题 第二章 运动与力 △§2.1 牛顿运动定律 第一定律 的意义： 惯性系： 力： 而并非维持物体运动状态的原因。 定义了“惯性系” 定性给出“力”和“惯性”的概念 ▲ 第一定律（惯性定律） 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， ▲ 第二定律 物体所受合外力 m ：质量，也称惯性质量，度量惯性大小 若 m = const. ，则有： 物体加速度 运动的变化与所加的动力成正比，并且发生在这力所沿的直线的方向上。 动量，质量与速度的乘积 对牛顿定律的说明： 1. 牛顿定律只适用于惯性系； 2. 牛顿定律使用对象是质点。 一般物体可看 成质点的集合， 故牛顿定律具有普遍意义。 m1 m2 ▲ 第三定律 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。 △§2.2 SI 单位和量纲 ▲ 国际单位制（SI）的力学基本量和单位 保存在巴黎度量衡局的 “kg标准原器”的质量 kg 千克 质量 光在真空中（1/299 792 458）s 内所经过的距离 m 米 长度 138Cs原子某特征频率光波周期 的9 192 631 770 倍 s 秒 时间 单位的定义 单位符号 单位名称 基本量 ▲ 量纲 基本量以外的其他量和单位都可根据一定的关系式由 基本量及其单位导出，分别称为导出量和导出单位。 为定性表示导出量和基本量间关系， 在SI中，基本力学量是长度、质量、时间， 常不考虑关系式 中的数字因数， 这样的式子称为该物理量的量纲式，简称量纲。 某物理量 Q 的量纲通常表示为 ?Q ?。 而将物理量用若干基本量的乘方之积 表示， 它们的量 纲分别用 L、M、T 表示。 这样，导出量如速度和力 的量纲分别为 ?v ? = LT?1 和 ?F ? = MLT?2。 只有量纲相同的项才能进行加减或用等式联接。 2. 弹性力 物体弹性形变引起的恢复力，垂直于接触面指向对方 3. 摩擦力 与接触面相切,与相对运动方向(或趋势)相反 1) 固体—固体之间 ?0－－静摩擦系数; N－－正压力 △§2.3 常见的几种力 （自学书第二章2.2节） 1. 重力 滑动摩擦力： 与相对运动方向相反 ?－－滑动摩擦系数(近似常数), ???0 (2) 流体阻力 －－固体在粘滞流体中运动所受阻力 加润滑剂 f?，但 f ? 0 与 无关 低速时, 无旋,单纯粘滞阻力 高速时, 有旋,湍流压差阻力 △§2.4 基本的自然力 （自学书第二章2.3节） 解题思路: ·认物体（选定研究对象，质点模型m） ·看运动（选定对象的运动状态） ·查受力（分析质点所受合外力） ·列方程（选参考系，定坐标系，图示矢量，坐标轴投影，列分量方程） 自学教材例题2.1~2.6，熟悉解题思路 §2.5 牛顿定律应用举例 水 z0 ? z r O m mg z r N 例 已知：桶绕 z 轴转动，? 恒定，水相对桶静止。 求：水面形状（z – r 关系） 解： ▲ 选对象（隔离体 ）： 水面呈旋转对称形状，取纵向截面。任选液体表面上一小块水体积dv，视作质点，质量为m ； ▲ 看运动： m 作匀速率圆周运动， ▲ 查受力： 受重力 及其余水的压力 ， · ▲ 列方程： z 方向： r 方向： 几何关系： (3) (1)(2)(3)得： 分离变量： 两边积分： ? 水 z0 ? z r O m mg z r N · ? (1) (2) 解得： （旋转抛物面） 则由旋转前后水的体积不变，可得: 得： 设桶不旋转时水深为 h，桶半径为 R ， ▲ 验结果： ? 量纲分析： [?] = T–1，[r] = L，[g] = LT–2 正确 ? 特殊情形： ? = 0，有 z = z0 = h， 正确 ? 变化趋势： r 一定时，?? ? (z-z0)? ， 合理 注意：除动力学方程外，常需补充运动学方程，或几何约束方程，如(3)式斜率关系。 简述开普勒行星运动三定律 开普勒在其老师第谷.布拉赫长期观测数据基础上，依据哥白尼日心假说总结出: (1)行星沿椭圆轨道绕太阳运行，太阳位于椭圆的一个焦点上(1609年) (2)行星矢径在相等时间内扫过相等面积(1609年) (3)