注意辨别静摩的擦力与滑动摩擦力.ppt

§22力学中常见的力 自然界存在四种基本力,即万有引力、电磁力 强力和弱力或者叫做强相互作用和弱相互作用。 电磁相互作用:除万有引力外,几乎是所有宏观 力的缔造者。长程力(弹性力,摩擦力,静电力) 万有引力相互作用:强度仅是电磁力的1/1037 强相互作用:在原子核内部表现出来,强度是 电磁力的百倍。力程为1015m 弱相互作用:存在于基本粒子之间,强度是强 力的一百万亿分之一。力程为1017m 宇宙四种基本力能否统一? 爱因斯坦的梦想:将宇宙中所有的力用一个简洁的公式 统一起来 1955年4月17日,爱因斯坦从普林斯顿医院的病榻上坐 起来,开始了他一生的最后一次计算。 他的床边放着他最后的,也是失败的一项努力,即创造 自己的统一场理论一一对于宇宙中所有已知力量的一项单 一的、条理清晰的解释。 温伯格(1967年)和萨拉姆(1968年),成功地建立了 个优美的理论,把电磁力和弱相互作用力看做是一个单 一的力--电弱力,从而把它们统一起来。 一种新的统一理论正在兴起,称为超弦( super-string) 理论。这理论认为微观粒子不是一个点,而是一条一维弦 自然界中的各种不同粒子都是一维弦的不同振动模式,并 在弦的基础上形成一套量子化方法。这理论宣称这是第一 次得到的可重整化引力理论。 万有引力 Gravitational force 宇宙中的一切物体都在相互吸引着。万有引力 是自然界的基本力之 有万有引力的空间内存在一种特殊媒介物质——引力场 粒子物理学认为引力相互作用通过引力子传递。 在量子力学中,引力子被定义为一个自旋为2、质量 为零的玻色子 引力子是否存在,引力 子是怎样传递引力? m 1.万有引力定律: 任意两质点间都存在引力,方向沿着两质点连线; 大小与两质点的质量的乘积成正比,与两质点间距离 r12的平方成反比: n,mn G=667259×10-1N·m2·kg2 12 引力常量 矢 n,o r 量 F 12 21 形 式F21=G m, m2 r2 21 21712F12 12 在应用该定律时,应注意以下几点 (1)定律中的物体是对质点而言的; 对于具有一定大小的物体之间的万有引力,下 列三种情况可以用上式来表示 a)当两个物体的线度远小于它们之间的距离时, 可以将它们看为质点; b)质量均匀的球体 c)质量按同心球壳方式分层分布的球体。 (2)定律中的质量为引力质量; 引力质量与在牛顿运动定律中引入的惯性质量 一样,也是物体自身的一种属性的量度,它表征了 物体之间引力作用的强度 虽然引力质量和惯性质量代表了物体的两种不同 的属性,然而精确的实验研究和理论分析表明,对于 任一物体来说,这两个质量都是相等的。这一重要结 论正是爱因斯坦创立广义相对论的实验基础。 质量的起源? 世界的本源? 2.重力 把地球近似为质量均匀分布的球体,则地面上 个质量为m的物体与地球间万有引力大小 F=GMm由牛二律F=mg…=C R 两个结论:(1)g的数值与物体本身的质量无关; (2)g的数值随着离开地面高度增加而减小。 地球半径很大(约为637×105m),当高度不太大时,g的数值 变化可忽略。由于地球自转,地面各处的g值有明显差异。 g与纬度φ经验公式: g=9780×(1+0025y+0007021)0m-s2 g的标准值:980665m2,北京地区为98011ms2。 ① 思考题:重力与万有引力是否是一回事? 答:重力和万有引力不是一回事,并且在数值上也 不相等。这是因为地球表面的物体都随地球自转, 而作圆周运动需要向心力。向心力是万有引力的 个分力,同样重力也是万有引力的一个分力。 例1:应以多大速度发射,才能使人造地球卫星绕地球 作匀速圆周运动? 解:地球近似半径为R的均匀球 体,卫星离地面高度为h,绕地球F,=m== mv 作匀速圆周运动所需向心力为 rr+h 若卫星只受地球引力作用,引力就是卫星作匀速圆周 运动的向心力。地球的引力 Mm Mm GM G 由F1=F2得p (R+h) R+h 在半径等于地球半径的圆形轨道上运行的卫星 的速度,就是发射卫星所需的速度