《Lec03牛顿运动定律基本相互作用惯性力》-课件设计（公开）.ppt

作业 2.T7.T8.T9.T10 * Newton’s Laws of Motion 第1节 牛顿运动定律 1. 牛顿第一定律: 惯性定律（the law of Inertia) 任何物体都保持静止或沿一直线作匀速运动的状态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态。 静止 匀速直线运动 惯性系：牛顿第一定律（惯性定律）成立的参考系叫做惯性参考系 牛顿第一定律不成立的参考系称为非惯性 参考系，简称非惯性系。 惯性（inertia） 地球？ 2. 牛顿第二定律 运动的改变和所加的力成正比;并且发生在这力所沿直线的方向上。 ：运动的量， 动量 质量不变 力的度量（force）？ 质量的度量（mass）？ m x 1 Kg 惯性质量 质量（mass）的度量 kg原器 BIPM 1983年第十七届国际计量大会通过：米是光在真空中1/299,792,458秒的时间间隔内走过的长度。 1967年第十三届国际计量大会通过：1秒是铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的辐射周期的9,192,631,770倍。 力（force）的度量 1 Kg x 定义：1 N = 1 Kg m/s2 测量x，得到力 1m 是光在真空中在（1/299792458 s ）内所经过的距离 . 力学的 基本单位 1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制 . 1s 是铯的一种同位素133 CS 原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍 . “千克标准原器” 是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中 . 物理量 单位名称 符号 长度 米 质量 千克 时间 秒 力学量的基本单位 速率 导出量 力 功 实际时间过程的时间 宇宙年龄 约 （140亿年） 地球公转周期 人脉搏周期 约 最短粒子寿命 实际长度 实际质量 可观察宇宙半径 宇宙 地球半径 太阳 说话声波波长 地球 可见光波波长 宇宙飞船 原子半径 最小病毒 质子半径 电子 夸克半径 光子，中微子 （静） 力的叠加原理 瞬时关系 牛顿定律的研究对象是单个物体（质点） 3. 牛顿第三定律 每一个作用总有一个相等的反作用与它对抗；或者说，两个物体之间的相互作用永远相等，且指向对方。 牛顿第一定律指出力的作用是改变物体的 运动状态, 第二定律进一步给出了力和运动的 定量关系，第三定律则明确了力是物体间的相 互作用。 注意：牛顿运动定律适用于惯性系。 例1、 有一长为R的细绳, 一端固定在o点,另一端系 一质量为m的小球.今使小球在铅直平面内绕 o点作圆周运动。小球的角位置?从绳铅直下 垂处算起。当? = 0?时，小球的速度为v0。 求: 在任意角度?处小球的速度v和绳的张力T。 解 : 研究对象：小球 代入(2)式并积分 分析小球受力 可得 代入(1)式得 小球恰可通过最高点时 代入(3)式，得 这是使小球恰可完成圆周运动所需的最小初速度 例2、一质量为m的物体以v0的初速度沿与水平方向成?角的方向抛出。空气的阻力与物体的动量成正比, 比例系数为k。 求: 物体的运动轨迹。 解：建立坐标系如图 物体受力 牛顿第二定律 分量式 (1) (2) 对(1) (2)分别积分可得 再分别积分可得 (1) (2) 运动轨迹 例3、t=0时刻, 一根长为L的均匀柔软的细绳通过 光滑水平桌面上的光滑小孔由静止开始下滑. 设绳刚开始下滑时下垂部分长为a。 求: 在任意时刻t, 绳自桌边下垂的长度。 解： 设绳开始下滑后t 时刻下垂部分的长度为x (a)， t=0, x=a 根据牛顿第二定律得: 分离变量积分 于是 故任意时刻自桌边下垂的绳长 例4、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）. (1) 确定研究对象 运用牛顿定律解决动力学问题的大致步骤： (2) 分析研究对象的运动状态，包括它的轨迹、 速度和加速度等. (4) 隔离物体, 仔细分析每个物体的受力情况。 (3) 选择合适的参考系, 并在其上建立坐标系。 (5) 把上面由分析得出的质量、加速度和力 按牛顿第二定律或其分量形式列出方程。 (6) 求解