2第2章牛顿定律.ppt

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1、第二章牛顿定律2.1牛顿定律2.3国际单位制与量纲2.4几种常见的力2.6惯性系力学相对性原理2.2牛顿定律的应用举例2.7非惯性系惯性力2.8科里奥利力1惯性系2.1牛顿定律一、牛顿第一定律惯性力惯性定律定义的参考系。任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动的状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。2二、牛顿第二定律运动物体动量动量定义:变化对时间的变化率物体所受的合外力等于物体动量对时间的变化率。运动的变化与所加的动力成正比；并且发生在这力所沿直线的方向上。牛顿认为：质量与速度无关。力的叠加原理m为惯性质量3三、牛顿第三定律分量式分量式平面曲线运动对

2、于每一个作用，总有一个相等的反作用与之相反；或说，两个物体对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。42.2牛顿定律的应用举例（2）看运动：考察该物体所受的力和运动的参考系。（3）分析力（4）列方程（5）解方程（6）讨论1.牛顿第一定律（惯性定律）2.牛顿第二定律3.牛顿第三定律（常采用直角坐标分量式）一般解决两类问题:1.已知求和2.已知求（1）认物体：单个质点，多体问题（用隔离法），在惯性参考系中。52.3国际单位制与量纲基本单位导出单位国际单位制SI制SI制力学基本单位时间秒s长度米m质量千克kg量纲[T][L][M]SI制力学导出单位例：力1千

3、克米/秒21牛[顿]=6一、重力2.4几种常见的力二、弹力（垂直接触面）正压力支持力拉力张力弹簧的弹力（虎克定律）三、摩擦力（平行接触面，与相对运动或相对运动趋势方向相反）滑动摩擦力静摩擦力大小可变最大静摩擦力万有引力7基本的自然力1.万有引力2.电磁力3.强力4.弱力规范相互作用Higgs粒子汤川相互作用力非规范相互作用四、流体阻力（与相对运动方向相反）相对速率较小时相对速率较大时8例1.已知流体阻力求：物体在流体中下落的最大速率（终极速率）解：y建坐标系t=0时终极速率9例2.已知：细绳l，O点，质量m的小球。初速度解：分析小球受力建立坐标系（1）（2）讨论

4、小球将在竖直平面内作圆周运动。求：小球在任意位置的速率及绳的张力。10例3.圆柱形容器以作匀速旋转，求液体的自由表面形状。解：（1）认物体：变形的水：质点系，以m为研究对象目的：求曲线方程。（2）分析力：（3）看运动：m作匀速圆周运动。（4）列方程：坐标系的选择：x=0时，y=0，得c=0。表面形状：旋转抛物面Fnyx112.6惯性系力学相对性原理一、惯性系：惯性定律定义的参考系。相对已知惯性系静止或做匀速直线运动的参考系都是惯性参考系。两个惯性参考系S和S如图所示，t=0时，OO重合。S′系沿x轴方向以匀速运动坐标变换:二、力学相对性原理：yxzOSS

5、Op12（力学相对性原理）力学定律在所有惯性系中都是相同的。速度变换:加速度变换:由变换可见：经典力学建立在绝对时空观的基础之上。相对已知惯性系做加速运动的参考系都是非惯性参考系。S系中：S系中：S系中牛顿定律也适用。S系是惯性系，三、非惯性参考系如果不是常矢量，S系相对S系以加速度运动，则S系中：S系中：S系中牛顿定律不适用。S系不是惯性系，13运动学中参考系是任意选的，（1）选地面作参考系小球保持静止，符合牛顿第二定律（2）选车厢作参考系小球向人运动，加速度为不符合牛顿第二定律。但小球水平方向不受力2.7非惯性系惯性力一、加速平动参考系：

6、而动力学不能，因为牛顿定律只适用于惯性参考系。小球m，放在光滑桌面上14惯性力:在非惯性系（加速度a0）中，物体除受外力作用外，还受一个由于非惯性系而引起的惯性力。大小为方向与反向惯性力质点在非惯性系中受力非惯性系中的牛顿第二定律式中:是物体受的真实合外力是惯性力，是物体相对于非惯性系的加速度S系中：S系中：S系中牛顿定律不适用，所以S系不是惯性系。是非惯性系本身的加速度惯性力是为了在非惯性系中形式地应用牛顿第二定律而人为引入的一种虚拟力。15二、转动参考系：物体（m）静止在以转动的圆盘上地面观察：转动的圆盘上观察：物体静止合外力应该为0惯性离心力物体随

7、圆盘转动，受摩擦力xyzOmr16在飞船中，可验证惯性定律宇航员将水果摆放在立圆的圆周上，不受力，维持图形不变17飞船中验证了惯性定律（真正验证惯性定律的参考系恰恰是相对牛顿惯性系的加速系，认识上的飞跃）18*2.8科里奥利力物体在以转动的圆盘上以沿径向运动。在转动参考系上观察：在垂直运动方向上受的惯性力叫科里奥利力。ABt很小时，BB可以认为是初速为0的匀加速运动O科里奥利力19佛科摆20潮汐太阳引力在质点与太阳的连线方向惯性力为假设平移惯性力强度处处相等地球表面海水形状21地球月亮涨潮落潮月球对地面上海水的引潮力落潮涨潮月日地大潮月地小潮大潮与小

8、潮日引潮力常触发地震地震