第二章 质点动力学-1课件.pptVIP

phy421@zju.edu.cn phy421@zju.edu.cn 例：物体高速运动时的空气阻力 ρ是空气密度，A是物体截面 任意时刻物体的速度是多少？ 作业： 2.3 2.8 2.14 2.15 2.16 §3.力学相对性原理 非惯性系中的力学定律 一、力学的相对性原理 伽利略变换 在所有的惯性系中，牛顿定律都成立。 一切惯性系都是等价的。 在任何惯性系中，力学定律具有相同的形式。（力学定律对惯性系具有不变性。） 不可能在惯性系内部进行任何力学实验来确定该参照系的速度。 这就是力学的相对性原理，它的数学表达即为伽利略变换： 二、非惯性系中的力学定律 1 定义：相对惯性系作加速运动的参照系。 a 对车上的观察者，球不受力而动。 a 对车上的观察者，球受力而不动。 2、 惯性力 平动加速非惯性系 若一非惯性系相对惯性系有加速度ai， 牛顿定律在K′系也成立了。 惯性力的大小等于物体质量m与参考系的加速度ai的乘积，方向与参考系加速度ai的方向相反。 不受力而动，是因为F惯=-ma存在。 受力而不动，也是因为F惯=-ma存在，它抵消了棱给球的力。 惯性力是虚拟的力。它来自参照系的加速度。它无施力者，无反作用力。它的大小与物体质量成正比。 失重与超重 在加速度为a的升降机里人的受力： 人对台秤的作用力 与 等大反向。 例2.2：如图，求加速度。 解：以地面为参考系， 设a′为m1和m2相对滑轮的加速度，则 若以滑轮为参考系，则 3 匀速转动非惯性系 惯性离心力 惯性系中看，小球受向心力，作匀速圆周运动。向心力由绳提供。F=mω2r。 非惯性系中看，小球静止，受力而不动。这是因为小球受到惯性力的作用。F+F惯=0，∴ F惯= mω2r，方向离心。 此为惯性离心力，简称离心力。　 在向左转弯的汽车中的乘客靠右车门而坐。关于乘客受到的水平方向的力，下面哪一个说法是正确的？（a）乘客受到的向左和向右的真实的力等大反向。（b）乘客只受到向右的真实的力。（c）乘客只受到向左的真实的力。（d）都不对。 课堂练习 三、地球是个非惯性系 1 重力与纬度的关系 2 潮汐* 3 科里奥利力* 相对转动参照系运动的物体，除受离心力外，还受到另一个惯性力—科里奥利力的作用。 这里v是物体的相对速度，ω是转动参照系的角速度。 特征：⑴ fc∝v， ⑵ fc∝ω，（离心力∝ω2） ⑶ fc⊥v，在北半球指向运动方向的右侧。 4 科里奥利力在地球上的表现 ⑴ 傅科摆 巴黎：摆长67m，质量28kg，32小时摆面转一圈。 北京：摆长10m，37小时摆面转一圈。 ⑵ 气旋和飓风 ⑶ 落体偏东 作业： 2.21 2.22 §4. 动量 一、质点的动量定理 质点动量定理: 物体所受合外力的冲量等于物体动量的增量。 －－冲量：力对物体作用的时间积累效果。 冲量曲线与平均冲力 例2.11(P70) 冲力沿x方向，改变了x方向的动量，动量的y分量不变。 平均冲力 例2.12(P71) 小球与地面碰撞，速度从v0变为v。由动量定理 地面给小球的冲量 质点和质点系，内力和外力 对两个质点的质点系， 二、质点系动量定理 对开放系统而言，每一个质点， 质点系的动量定理 三、动量守恒定律 注意：守恒定律在惯性系中成立，故所有速度v均相对同一惯性系！ 对孤立系统而言， , 系统总动量守恒。 可以写成分量式。 例：计算枪的反冲速度，如果枪的质量为5.0kg，子弹质量为0.050kg，出射速度为120m/s。 解：枪和子弹为系统，水平方向外力为零，系统动量守恒。 例：子弹射入光滑水平面上的木块。如果木块的质量为m1，子弹质量为m2，子弹的速度为v0，求子弹和木块的共同速度。 解：枪和子弹为系统，水平方向外力为零，系统动量守恒。 例：保龄球的二维碰撞，球1的速度v1＝3.0m/s，沿x方向。与相同的球2碰撞后，球1和球2均与x轴成45度角互相垂直运动。球两球碰撞后的速度。 v1 解：两个球为系统，水平方向外力为零，系统动量守恒。 分析书上例题2.13, 2.14 例2.13（p74) M m N Mg mg v′ V 以地面为参考系，炮车和炮弹为质点系，系统所受外力：Mg