[教育]第2章牛顿运动定律.ppt

力 学（Mechanics） *五、急动度或加加速度j（jerk） A.Transon 1845年 方向 质点所受力随时间改变时，质点才有急动度 加速度效应 450m/s2 急动度效应 20000m/s3 加速时间不能小于0.023s 应用： 1、交通设施 2、学科研究（研究混沌理论，猝变动力学） G称为引力常量；引力的方向在连线方向，相互吸引。 G称为引力常量；引力的方向在连线方向，相互吸引。 严格的惯性系是关于参照系的一种理想模型。 例1、皮带运输机，已知：静摩擦系数 ,求皮带向上匀速传送砖块时，砖块所受的静摩擦力。 认物体 看运动 查受力 列方程 m x y x 方向: 沿x 轴正方向 ？X最大静摩擦力 例2、求线摆下 角时珠子的速率和线的张力 O L m 认物体 看运动 查受力 列方程 切向： 法向： 例3、求m下滑时相对于M 及地面的加速度。（接触面均为光滑平面） 认物体 看运动 查受力 列方程 y M m x 例4、质量为m 1的夹子，以压力P 夹着m2 的木板，已知两者间摩擦系数为 ，问以多大力向上拉才会使木板脱离夹子？ 解：设夹子m1的加速度为a1，木板m2 的加速度为a2 木板脱离夹子要求： 生产实际中注意利用摩擦力提升重物速度过快时，重物有脱落的危险。 例5 如图所示（圆锥摆），长为 的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为 的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心 的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动 . 问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计. 解 越大， 也越大 利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）. 惯性系：牛顿运动定律适用的参照系 一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。 非惯性系：相对于惯性系作加速运动的参考系。 在非惯性系内牛顿定律不成立。 2.5 非惯性系和惯性力 站台上静止的小车,E参考系，小车符合牛顿第二定律 a S E 加速运动的火车,S参考系，小车不符合第二牛顿定律。 一、惯性系和非惯性系 地面参考系，自转加速度 地心参考系，公转加速度 太阳参考系，绕银河系加速度 牛顿定律在惯性系成立，相对一个惯性系作匀速直线运动的参考系一定也是惯性系， 近似惯性系 a=3.4 ?10-2 m/s2 对时间不长的运动 a=1.8?10-10 m/s2 行星 a=0.6 ?10-2 m/s2 人造卫星 二、惯性力 mg T 惯性力： 为了要使牛顿第二定律在非惯性系内成立而引进的一个虚构的力。 惯性力是虚拟力，没有施力者，也没有反作用力。不满足牛顿第三定律。 设S 系为惯性系，S系为非惯性系 质点 m 在 S 系 在 S系 在非惯性系引入虚拟力或惯性力 在非惯性系S 系 牛顿第二律在非惯性系不成立 牛顿第二律在非惯性系形式上成立 o x y x′ y′ S S′ o′ 等效原理 加速系中的惯性力和惯性系中的引力是等效的 太空船 船内的物体m 转动加速系 ? F’ 盘上人观察： 球受力F’却静止，不满足牛顿定律。 地面人观察： 球受力F’，加速运动，满足牛顿定律 假设在非惯性系中的物体受到一个惯性力 解决的办法： 盘上人观察： 球受拉力和惯性力而静止，满足牛顿定律。 非惯性系中的牛顿定律： r 惯性离心力: Fs Fi 例 小铁块静止在一转盘上 转动参考系 y’ N Z’ mg x’ 注意： 与r方向相同，惯性离心力，但不是向心力的反作用力 2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关 . 1）凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系 . 伽利略相对性原理 结论 例、求以车厢为参考系时摆线与竖直方向的夹角（摆长l ，质量m）。 ? x y M ? m 【例】在光滑水平面上放一质量为M、底角为?、斜边光滑的楔块。今在其斜边上放一质量为m的物体，求物体沿楔块下滑时对楔块和对地面的加速度。 x y ：物体对楔块 ：物体对地面 ：楔块对地面 以楔块（非惯性系）为参考系求解： 除真实力外，物体和楔块还分别受惯性力 和 Mg ? x y mg ? ? 作用和反作用 对物体： 对楔块： 方向： 方向： 方向： Mg ? x y mg ? ? 连立求解得 由 得 作业 2.2 2.6 2.8 2.13 2.17 第2章 牛顿运动定律(Newton’s Laws of Motion) 【学习目的】 1）理解牛顿运动定律的内容，明确牛顿运动定律的适用范围； （2）理解力和惯性这两个重