第3讲牛顿运动定律牛顿运动定律及其应用.doc

第3讲：牛顿运动定律——牛顿运动定律及其应用 内容：§2－1，§2－2，§2－3，§2－4，§2－5，*§2－6 1．牛顿运动定律的内容 2．力学量的单位和量纲 3．几种常见的力 4．牛顿运动定律应用举例 （60分钟） 5．力学相对性原理 6．惯性系、非惯性系、惯性力 （40分钟） 要求： 1．掌握牛顿运动定律的内容； 2．理解国际单位制的物理量的单位和力学量的量纲； 3．掌握力学中常见的几种力； 4．会用牛顿运动定律来解动力学问题； 5．理解惯性参考系的概念； 6．理解力学相对性原理； 7．了解非惯性系和惯性力的概念。 重点与难点： 1．牛顿运动定律的内容； 2．力学中常见的几种力； 3．牛顿运动定律的应用； 4．惯性系的概念和惯性力。 作业： 问题：P53：1，5，6，8 习题：P54：1，6，11，16 预习：§3-1，§3-2，§3-3 第二章 牛顿定律 第一章讨论了质点运动学，介绍了描述质点运动的四个物理量：位置矢量、位移、速度和加速度，并且讨论了直线运动与曲线运动，抛体运动与圆周运动的一般规律，但是没有涉及质点运动状态发生变化的原因。 本章讨论物体之间的相互作用，以及这种相互作用所引起的物体的运动状态发生变化的规律。力学中的这部分内容叫做动力学。 动力学的任务：研究物体之间的相互作用，以及由于这种相互作用所引起的物体运动状态变化的规律。动力学的研究对象：质点（组）§2－2 力学量的单位和量纲 §2－3 几种常见的力 §2－4 惯性参考系 力学相对性原理 §2－5 牛顿运动定律的应用举例 *§2－6 非惯性系 惯性力 *牛顿(Isaac Newton，1642—1727) 杰出的英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人，是科学发展史上举世闻名的巨人。他奠定了近代科学理论基础。在数学方面，牛顿是微积分的创始人之一，同莱布尼兹一道名垂千古。在物理学方面，牛顿取得了力学、热学、光学等多方面的巨大成就。 重要贡献： 《自然科学的数学原理》 万有引力定律：总结伽利略和开普勒的理论和经验，用数学方法描述天体运动的规律。 牛顿运动三大定律：经典力学的基石 热学：确立了冷却定律 光学：光的色散、色差及牛顿环、光的微粒说、反射式望远镜 微积分 我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。 1642年12月25日出生，1661年进入剑桥大学三一学院，1665年获文学学士，1668年获硕士学位，1669年晋升为数学教授，1670年担任了卢卡斯讲座教授，1672年被选为皇家学会会员，1689年被选为代表剑桥大学的国会议员。1696年他被任命为造币厂督办，1699年担任了造币厂厂 长。1701年牛顿辞去剑桥大学教授职位，退出三一学院。1703年被选为皇家学会会长。1705 年受封勋爵，成为贵族。1727年3月20日逝世于肯辛顿村，终年85岁，终生未娶。 §2－1 牛顿定律 引言：1687年，牛顿在他的名著《自然哲学的数学原理》（Principia Methemetica Philosophia naturalis）一书中，发表了三条运动定律，这三条运动定律构成了质点运动学的基础，也开始了牛顿力学时代，在行星运动以及其它很多方面取得了巨大的成功，预言海王星的存在可以说是牛顿力学的辉煌顶点。但是牛顿力学也存在本质的困难：水星的近日点进动的周期的计算无法与观察值吻合。 数学上的微积分方法就是牛顿为了解决动力学问题而引进的一种数学方法。 一、牛顿第一定律（Newton First Law）——惯性定律 “凡运动着的物体必然都有推动者在推动它运动。”古希腊哲学家Aristotle（公元前384—公元前322）的这个论断，在2000年的时间内被认为是不可怀疑的经典。直到300多年前，G. Galileo（1564—1642）在实验与观察的基础上，作了大胆的假设与推理，向这个论断提出了挑战。Galileo注意到，当一个球沿斜面向下滚动时速度增大，沿斜面向上滚动时速度减小。他由此推论，当球沿水平面滚动时，其速度应该是即不增大又不减小。在实验中球之所以会越来越慢直到最后停下来，他认为这并非是球的“自然本性”，而是由于摩擦力的缘故。Galileo观察到，表面越光滑，球会滚