运动定律与力学中的守恒定律.ppt

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1、第二章运动定律与力学中的守恒定律§2.1牛顿运动定律*§2.2非惯性系惯性力§2.3动量动量守恒定律*质心运动定理§2.4功动能势能机械能守恒定律§2.5角动量角动量守恒定律§2.6刚体的定轴转动自然和自然规律隐藏在黑暗之中，上帝说“让牛顿降生吧”，一切就有了光明；但是，光明并不久长，魔鬼又出现了，上帝咆哮说：“让爱因斯坦降生吧”，就恢复到现在这个样子。三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了动力学三大定律和万有引力定律。其实，没有后者，就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现，把牛顿力学推上荣耀的顶峰。魔鬼的乌云并没

2、有把牛顿力学推跨，它在更加坚实的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代，给牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。前　　言运动和物体相互作用的关系是人类几千年来不断探索的课题。力的作用既有瞬时效应，又有积累效应：前者由牛顿定律描述，后者则由三大守恒律所描述；在深一层次上，人们还发现，反映力在时、空过程中积累效应的三大守恒律是与时、空的某种对称性相联系的。在力学中，物体与物体间的相互作用称之为力。§2.1牛顿运动定律一、惯性定律惯性参照系在运动的描述中，各种参考系都是等价的。但实验表明，动力学规律并非是在任何参考系中都成立

3、。这就引出了惯性参考系的问题。1、惯性定律“孤立质点”的模型：不受其它物体作用或离其他物体都足够远的质点。例如，太空中一远离所有星体的飞船。惯性定律：一孤立质点将永远保持其原来静止或匀速直线运动状态。BA静止时AB②惯性运动：物体不受外力作用时所作的运动。问题的提出：惯性定律是否在任何参照系中都成立？惯性：任何物体都有保持其原有运动状态的特性，惯性是物质固有的属性。③惯性和第一定律的发现，使人们最终把运动和力分离开来。2、惯性系和非惯性系地面观察者和车中观察者对于惯性定律运用的认知相同吗？惯性和惯性运动①什么是惯性

4、系：孤立质点相对于其静止或作匀速直线运动的参照系，称为惯性系。②如何确定惯性系──只有通过力学实验。地球是一个近似程度很好的惯性系但是③相对于已知惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。④一切相对于已知惯性系作加速运动的参照系为非惯性系。太阳是一个精度很高的惯性系太阳对银河系中心的加速度为马赫认为：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。牛顿第二定律二、牛顿第二定律　惯性质量　引力质量数学式：四种基本相互作用1、关于力的概念力是物体与物体间的相互作

5、用，这种作用可使物体产生形变，也可使物体获得加速度。强力电磁力弱力万有引力相对强度110-210-1210-40作用力程10-15m长程＜10-17m长程力的叠加原理2、关于质量的概念3、牛顿第二定律给出了力和加速度二者间瞬时的定量关系①质量是物体惯性大小的量度：②引力质量与惯性质量的问题：适当选择引力常数G，使m引，m惯的比值为1惯性质量与引力质量等价是广义相对论的出发点之一。不同质点在同一位置自由下落的加速度相同，则三、牛顿第三定律牛顿第三定律只在实物物体之间，且运动速度远小于光速时才成立。数学式：四、牛顿定律

6、的应用1、牛顿定律只适用于惯性系；在平面直角坐标系在平面自然坐标系2、牛顿定律只适用于质点模型；3、具体应用时，要写成坐标分量式。4、要根据力函数的形式选用不同的方程形式5、运用举例：解：隔离物体，受力分析如所示例2.1一细绳跨过一轴承光滑的定滑轮，绳的两端分别悬有质量为和的物体()，如图2.2所示.设滑轮和绳的质量可忽略不计，绳不能伸长，试求物体的加速度以及悬挂滑轮的绳中张力.解①和②两式得容易证明由牛顿第三定律知：，又考虑到定滑轮质量不计，所以有建图示坐标系，应用牛顿定律列方程：解：隔离物体受力分析如图例2.2

7、升降机内有一光滑斜面，固定在底板上，斜面倾角为θ。当升降机以匀加速度竖直上升时，质量为m的物体从斜面顶端沿斜面开始下滑，如图2.3所示。已知斜面长为l，求物体对斜面的压力，物体从斜面顶点滑到底部所需的时间.以地为参考系，设物体相对于斜面的加速度为，方向沿斜面向下，则物体相对于地的加速度为解方程，得由第三定律知，物体对斜面的压力N′物体沿斜面向下作匀加速直线运动，所以解：例2.3跳伞运动员在张伞前的俯冲阶段，由于受到随速度增加而增大的空气阻力，其速度不会像自由落体那样增大.当空气阻力增大到与重力相等时，跳伞员就达到其

8、下落的最大速度，称为终极速度.一般在跳离飞机大约10s，下落约300～400m左右时，就会达到此速度(约50m/s).设跳伞员以鹰展姿态下落，受到的空气阻力为(k为常量)求：跳伞员在任一时刻的下落速度。显然，终极速度为对上式两边取定积分：积分并整理，得*§2.2非惯性系惯性力问题的提出牛顿定律仅适用于惯性系，但是，有些问题需要在非惯性系中研究；有些问题在非惯