大学物理学--质点动力学教案.doc

大 学 物 理 学 教 案 PAGE 1 大学物理学 授课章节 第2章 质点动力学 教学目的 1.理解牛顿运动定律的内容及实质，明确牛顿运动定律的范围及条件。对牛的运动定律的应用要求掌握两点： （1）牛顿运动定律只在惯性系中成立； （2）会用微积分的方法处理变力作用下的简单力学问题。 2. 掌握动量定理，动量守恒定理。 3. 理解功的概念，会计算变力所作的功。 4. 掌握动能定理、功能原理、机械能守恒定律。 教学重点、难点 1. 理解牛顿运动定律只在惯性系中成立。 2. 运用微积分处理力学问题，一是根据力函数的形式选择运动定律的形式；二是正确地分离变量。 3. 在运用动量定理解题时，必须把系统内各量统一到同一惯性系中。 4. 计算变力的功注意如何选取积分元。 5. 掌握质点系的动能定理和质点系的功能原理在解题中的区别。 教学内容 备注 §2.1 牛顿运动定律 一、牛顿运动定律 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到受其他物体作用的力迫使它改变这种状态为止。 牛顿第二定律：物体受外力作用时，它所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，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 , 比例系数由单位制确定，在（SI）中。 牛顿第三定律：当物体A以力作用在物体B上时，物体B也必定同时以力作用在物体A上，和大小相等，方向相反，且力的作用线在同一直线上。即 , 从牛顿定律我们已经清楚：力是物体与物体间的相互作用，这种作用可使物体产生形变，也可使物体获得加速度，即力是改变物体运动状态的原因。 二、惯性系和非惯性系 1、什么是惯性系？ 所谓惯性系，其实质应是相对于整个宇宙的平均加速度为零的参照系。因此，惯性系只能无限逼近，而无最终的惯性系。经常取地球为惯性系。 2、相对于已知惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。 一切相对于已知惯性系作加速运动的参照系为非惯性系。 三、力学中常见的三种力： 万有引力: , ，为万有引力恒量。 注意公式的适应范围： （1）万有引力所指的物体是为质点模型。 （2）均匀球体（或有规则形状的物体），此时可把物体的质量看成集中于球心。 r r 万有引力 mM R例2-1 图 m M R 例2-1 图 000 得 弹性力: F1 2 F 1 2 1 2 F 有接触，无形变 有形变 弹性力 弹性力 方向：垂直于接触点的切面。（也叫正压力） f2 f2 T2 f1 T2 f1 绳的张力 f1 -= , - T2 = 如果绳的质量为零（轻绳），或者加速度a为零，则有= T2 = f1。 摩擦力: 物体在外力作用下，产生了运动趋势，但并没有动 — 静摩擦力。 Ff静摩擦力 F f 静摩擦力 此时，f = - F，如F增大，f也变大；F = 0， f = 0。但F可以无限大，而f到一定程度就没有了（变为滑动摩擦力），物体开始运动。f可以从0fmax，究竟f = ？ 要根据平衡条件决定。，称静摩擦系数。 Ff F f f 皮带传送物体 火车分别启动法 f v 主动轮 G f1 地面 f2 墙 N2 N1 静摩擦力的作用 静摩擦力的作用：如 v