第02章讲 质点动力学-精品课程-大学物理=厦门大学.pptx

第二章 质点动力学§2.1 牛顿运动定律一. 牛顿运动三定律1. 牛顿第一定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态, 直到其他物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。 物体的惯性：物体具有保持其运动状态不变的性质。 力与运动的关系：力的作用是改变物体的运动状态（运动速度），而不是维持物体的运动状态（运动速度）；力是使物体运动状态发生变化的物体间的相互作用。 力与运动的定量关系： 质量：物体惯性大小的量度：2. 牛顿第二定律 物体受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，并与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同，即 牛顿第三定律 两物体间的相互作用力总是大小相等而方向相反，即 反映了力的来源：力来自物体与物体间的相互作用 作用力和反作用力同时存在 分别作用于两个物体上，不能抵消 属于同一种性质的力二. 力的分类1. 三种常见的力 重力：使物体产生重力加速度的力，即 重力来源于地球对物体的引力，但只是地球引力的一部分（另一部分提供物体随地球转动的向心力) 重力随物体所处高度和纬度而微小变化 2. 四种基本的力 宏观世界里除了重力来源于万有引力外，其它的力几乎都源于电磁力 三. 牛顿第二定律的应用 1. 牛顿第二定律的数学表达式 矢量式： 分量式： 2. 用牛顿第二定律解质点动力学问题1) 已知运动，求受力：求导过程 2) 已知受力，求运动：积分过程 m1m2图13?例 2-2 质量为m的小球最初位于A点，然后沿半径为R的光滑圆弧面下滑。求小球在任一位置时的速度和对圆弧面的作用。解：A?A??xO y动力学6讨论：§2-2 质心 质心运动定理动力学13zCyx一. 质心2. 质心的计算质量连续分布的物体 yOxx dx动力学30二．质心运动定理 系统质心加速度的大小与于所受的合外力大小成正比，与系统的总质量成反比，加速度的方向沿合外力的方向。 内力不影响系统质心的运动。 ymMxlyls刚体力学22例2-5 如图，求当人从小车的一端走到另一端时，小车相对与地面移动的距离。x§2.3 惯性系与非惯性系TF mg一．惯性参照系与非惯性参照系 牛顿定律成立的参考系。一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。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。非惯性系:二. 非惯性参照系中的牛顿运动定律 1. 惯性力2. 非惯性参照系中的牛顿运动定律 mM动力学10y Ox动力学11y Ox动力学11§2-4 动量定理 动量守恒定律Ft1titi+? tit2tO图14一. 冲量和动量 1. 冲量2. 动量 二．动量定理 1.牛顿第二定律的普遍形式2. 动量定理 动量定理反映了力对时间的积累效应 三. 质点系的动量定理1．质点系的动量2．质点系的动量定理 内力只是使系统内各质点产生动量的交换，但不改变质点系的总动量 3．动量守恒定律 若系统在某一方向所受的合力为零，则该方向动量守恒 12? s动力学15动力学16§2-5 功 动能定理P动力学19一．功与功率1．功恒力做功：变力做功：P动力学19直角坐标系：自然坐标系：一维运动：2.功率 直角坐标系： 自然坐标系： 一维运动： 合力的功和功率 ： 功和功率的关系： 功和功率都是标量，无方向，但有正负号。二．动能 动能定理 质点的动能：动能定理：三．质点系的动能定理 内力所做的总功一般不为零，即内力一般要改变系统的总动能 O动力学40 m Mm+M动力学21例： l x h动力学22§2-6 势能 功能原理 机械能守恒定律 yPx O动力学23一. 质点系的势能 1．保守力重力做功： km xO动力学24弹力作功：PmMP0动力学25 万有引力做功：或保守力：作功只与质点的前、后位置有关，而与运动路径无关的力；或质点沿任一闭合路径运动一周，做功都为零的力:2．势能重力势能:弹力势能: 万有引力势能: 3. 保守力与势能的关系1）保守力做功等于势能增量的负值： 2）保守力等于势能梯度的负值： 二．功能原理 机械能:功能原理: 封闭保守系统： 三．机械能守恒定律 四．能量的转化与守恒定律 自然界中，能量既不能消失，也不能创造，它只能从一种形式转化成另一种形式，或者从一个物体传给另一个物体。 自然界中有许多形式的能量。 封闭系统:能量守恒，但机械能不一定守恒； 封闭保守系统:能量守恒，机械能守恒。yOxm hM动力学26