牛頓運(yùn)動(dòng)定律(關(guān).ppt

第二章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,2.2 SI 單位和量綱（自學(xué)）,2.3 常見力,2.4 基本自然力,2.5 應(yīng)用牛頓定律解題,2.6 慣性系和非慣性系,2.7 慣性力,一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律,二、牛頓定律的應(yīng)用,三、非慣性系,2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,一. 牛頓第一定律（慣性定律）,任何物體如果沒有力作用在它上面，都將保持靜止的或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。,1. 定義了慣性參考系,2. 定性了物體的慣性,3. 給出了力的概念,二. 牛頓第二定律,1、力的疊加原理,2、m 為慣性質(zhì)量,在受到外力作用時(shí)，物體所獲得的加速度的大小與外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比；加速度的方向與外力的矢量和的方向相同。,三. 牛頓第三定律(作用力與反作用力),作用力與反作用力大小相等、方向相反， 作用在不同物體上,以上是牛頓三大定律它們只在慣性系成立,兩個(gè)物體之間對(duì)各自對(duì)方的相互作用總是相等的，而且指向相反的方向。,2、3常見的幾種力,1重力：地球吸引使物體所受的力。大小為質(zhì)量與重力加速度的乘積，方向豎直向下。,2彈力：發(fā)生形變的物體，由于力圖恢復(fù)原 狀，對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力。 如壓力、張力、拉力、支持力、彈簧的彈 力。 在彈性限度內(nèi)f=-kx,方向總是與形變的 方向相反。,3、摩擦力：物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于接觸面粗糙 而 受到的阻礙運(yùn)動(dòng)的力。分滑動(dòng)摩擦 力和靜摩擦力。大小分別為fk= kN 及fsmax=sN。,4、流體阻力：物體在流體中與流體有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 時(shí)所受到的流體對(duì)它的阻力。其 方向與物體相對(duì)于流體的速度方 向相反，大小與相對(duì)速度的大小 有關(guān)。當(dāng)速度較小時(shí) 較大時(shí),在空氣中，物體所受的流體阻力為：,當(dāng)流體阻力與物體所受重力相等時(shí)，下落物體達(dá)到最大的終極速率，可以算出空氣中下落物體的終極速率為：,2.4基本的自然力,1、萬有引力：,G=6.6710-11Nm2/kg2,例、地球?qū)ξ矬w的引力 Pmg=GMm/R2 所以g=GM/R2,2、電磁力：（庫(kù)侖力） f=kq1q2/r2 k=9 109Nm2/C2,注意：電磁力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力！,3、強(qiáng)力：粒子之間的一種相互作用，作用范圍在0.410-15米至10-15米。,4、弱力：粒子之間的另一種作用力，力程短、力弱（102牛頓）,四種基本自然力的特征和比較,力的種類 相互作用的物體 力的強(qiáng)度 力 程,萬有引力 一切質(zhì)點(diǎn) 1034N 無限遠(yuǎn) 弱力 大多數(shù)粒子 102N 小于1017m 電磁力 電荷 102N 無限遠(yuǎn) 強(qiáng)力 核子、介子等 104N 1015m,2.5 應(yīng)用牛頓定律解題,一柔軟繩長(zhǎng) l ，線密度 r，一端著地開始自由下落，下落的任意時(shí)刻，給地面的壓力為多少？,設(shè)壓力為 N,例2、水平面上有一質(zhì)量為51kg的小車D，其上有一定滑輪C，通過繩在滑輪兩側(cè)分別連有質(zhì)量為m1=5kg和m2=4kg的物體A 和B。其中物體A在小車的水平面上，物體B被繩懸掛，系統(tǒng)處于靜止瞬間，如圖所示。各接觸面和滑輪軸均光滑，求以多大力作用在小車上，才能使物體A與小車D之間無相對(duì)滑動(dòng)。（滑輪和繩的質(zhì)量均不計(jì)，繩與滑輪間無滑動(dòng)）,解：建立坐標(biāo)系并作受力分析圖：,列方程：,解出：,=784N,例3、質(zhì)量為m的小球，在水中受的浮力為常力F，當(dāng)它從靜止開始沉降時(shí)，受到水的粘滯阻力為f=kv(k為常數(shù)為），證明小球在水中豎直沉降的速度v與時(shí)間t的關(guān)系,式中t為從沉降開始計(jì)算的時(shí)間,證明：取坐標(biāo)，作受力圖。,根據(jù)牛頓第二定律，有,初始條件：t=0 時(shí) v=0,得證。,例4、在傾角為的圓錐體的側(cè)面放一質(zhì)量為m的小物體，圓錐體一角速度繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。軸與物體間的距離為R，為了使物體能在錐體該處保持靜止不動(dòng)，物體與錐面間的靜摩擦系數(shù)至少為多少？并簡(jiǎn)單討論所得到的結(jié)果。,對(duì)給定的、R和，不能小于此值否則最大靜摩擦力不足以維持m在斜面上不動(dòng)。,討論：由0,可得：gcos- 2 Rsin0,所以：,時(shí)，物體不可能在錐面上靜止不動(dòng),當(dāng),2。6 慣性和非慣性參照系,一、加速平動(dòng)的非慣性系,甲：物體水平方向不受 力，所以靜止在原處。 乙：物體水平方向不受力，為什麼產(chǎn)生了加速度？,甲：物體水平方向受拉力，所以隨小車加速前進(jìn)。 乙：物體水平方向受拉力，為什麼靜止在原處？,二、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的非慣性系,A:質(zhì)點(diǎn)受繩子的拉力提供的向心力，所以作勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,B：質(zhì)點(diǎn)受繩子的拉力，為什麼靜止？,牛頓定律成立的參考系為慣性參考系，不成立的參考系為非慣性系。加速運(yùn)動(dòng)的參考系均為非慣性系。,2.7 慣性力,兩個(gè)平動(dòng)參考系之間，加速度變換,質(zhì)點(diǎn) m 在 S 系,在非慣性系引入虛擬力或慣性力,在非慣性系 S 系,牛二在非慣性系 形式上成立,1、平動(dòng)非慣性系中,2、在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的非慣性系中，慣性離心力,例、與水桶繞自身的鉛直軸以角速度旋轉(zhuǎn)，當(dāng)水與桶一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，水面的形狀如何？,mr2,解：在與桶共轉(zhuǎn)的參考系內(nèi)液塊m受力：重力mg和慣性離心力m2