大学 牛顿运动定律.ppt

§2.1 牛顿定律与惯性参考系 § 2.10 潮汐（tide） 连立求解得 由 得 （1）在 M 参考系（非惯性系）中观察，重力被惯性力抵消，m作速率为v 的圆周运动。 【例】M 自由下滑，讨论 m 对地面的运动情况。 直接讨论 m 对地面的运动较困难 （2）M 对地作自由落体运动。 （3）m 对地面的运动，是以上两种运动的叠加。 M m 光滑 v 地面 g m M 弹力 真实弹力 还受惯性力 惯性离心力 惯性系S 设圆盘匀速转动，物体m相对圆盘静止 二、转动系中的惯性力、科里奥利力 转动系S 这时，惯性力只是惯性离心力。 物体相对圆盘运动时还要受科里奥利力： 向心加速度 科里奥利加速度 代入S系牛顿第二定律 ，得圆盘系中形式上的牛顿第二定律 科里奥利力： 真实力 惯性离心力 科里奥利力 【例】圆盘匀速转动，物体m相对圆盘沿径向运动的情况 【演示实验】科里奥利力 弹簧真实力 槽壁真实力 离心力 科里奥利力 1851年傅科在巴黎（北半球）的一个大厅里悬挂摆长 67 米的摆。发现摆动平面每小时沿顺时针方向转过11?15’角度。 傅科摆摆面的旋转 东 西 南 北 东 西 南 北 w 在地面系看：地球不转，摆面转。 在恒星系看：地球转，摆面不转。 恒星 科里奥利力来源于恒星的引力! ？ 物体的惯性依赖于宇宙及其分布 ?马赫原理 不同意见： 宇宙物质分布不对称?惯性不对称 ？ 河岸冲刷，单轨磨损。 北半球右，南半球左。 赤道附近的信风 强热带风暴旋涡 科里奥利力例： 旅行者2号拍摄的木星表面的旋涡气流 2.8 惯性质量和引力质量的等同性 牛顿分析大量包括天文学方面的实验结果， 1687年总结出万有引力定律： 一、引力和引力质量 自然界中任何两个质点都以一定的力互相吸引着，这个力同两个质点的质量乘积成正比，同它们之间的距离的平方成反比。 在万有引力定律中质量是表现一个物体吸引其它物体或被其它物体吸引能力的量，称为引力质量（gravitational mass）。 对于自由下落的物体，由万有引力定律和牛顿定律 因g对一切物体都相同，则mi与mg的比为常数，与物体的具体性质无关， 适当选择单位使 ? 惯性质量等于引力质量 比萨斜塔 在19世纪，匈牙利物理学家厄缶（B.R.V. E?tvos）用扭秤实验以10-9的精度直接证实，对于可以在实验室里测量的物体，惯性质量等于引力质量。到20世纪70年代初，厄缶实验的精度已经达到10-12. 在广义相对论中，爱因斯坦把惯性质量等于引力质量作为一个基本假设，因此一切与广义相对论有关的观测结果都可以看成是对这两种质量相等的验证。 惯性质量等于引力质量是一个精确成立的实验事实，因此对它们不作区分而统称为质量。 * * 非惯性系 惯性力 科里奥利力 牛顿运动定律 惯性参考系 SI单位和量纲 常见的几种力 基本自然力 应用牛顿定律解题 牛顿相对性原理 潮汐（具体推导课下做） ? ? ? 目 录 惯性质量和引力质量的等同性（补充） 第三节 牛顿运动定律 1 - 2 Newton’s law of motion and its application 若物体 不受外力作用，其运动状态不变 ( ) 。 a = 0 两物体间的相互作用力总是等值反向， 且在同一直线上。 1–2 2–1 物体所获得的加速度 的大小与物体所受的 a 加速度的方向与合外力的方向相同。 合外力 的大小成正比， 与物体的质量 反比， a 定律表达式 a Isaac Newton(1642-1727) 一、牛顿定律 物体保持静止或匀速直线运动不变，除非作用在它上面的“力”迫使它改变这种状态。 1、第一定律（惯性定律） “自由粒子”总保持静止或匀速直线运动状态。 更现代化的提法： “惯性”的概念－物体保持静止或匀速直线运动不变的属性，称为惯性。 惯性参考系（惯性系） 总能找到特殊的物体群（参考系），在这个参考系中牛顿第一定律成立。这个参考系称为惯性系。 相对一个惯性系作匀速直线运动的另一个参考系也是惯性系。 牛顿第二、三定律只在惯性系中成立。 在非惯性系中通过引入“惯性力”，牛顿第一、二定律才形式上成立。 1、FK4系：以1535颗恒星平均静止位形作为基准—目前最好。 2、太阳系：太阳中心为原点，坐标轴指向恒星—绕银河中心的向心加速度～1.8?10-10m/s2 3、地心系：地心为原点，坐标轴指向恒星—绕太阳的向心加速度～6?10-3m/s2（g的10－3） 4、地面系（实验室系）：坐标轴固定在地面上—赤道处自转向心加速度～3.4?10-2m/s2 实用的惯