牛顿运动定律与其应用ppt课件.ppt

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1、1.2牛顿运动定律及其应用1.2.1牛顿运动定律1.2.2自然界中的力1.2.3牛顿运动定律的应用1.2.4非惯性系与惯性力11.2.1牛顿运动定律一.牛顿第一定律（惯性定律）任何物体如果没有力作用在它上面，都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。1.定义了惯性参考系2.定义了物体的惯性和力惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态不变.惯性---物体本身要保持运动状态不变的性质.力---迫使一个物体运动状态改变的一种作用.（Newtonslawsofmotion)2给出了运动的变化与所加的动力之间的定量关系二.牛顿第二定律牛顿第二定律的更准确

2、表示:这种表示无论是高速(m可变)还是低速运动都正确.低速时质量不变3三.牛顿第三定律(作用力与反作用力)作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在不同物体上。牛顿定律只适用于惯性系。同时受几个外力作用分量形式注意：上式的瞬时性　矢量性自然坐标系直角坐标系41.2.5牛顿定律的应用利用牛顿定律解题步骤一、选定对象，隔离物体二、受力分析，画示力图三、分析运动四、选坐标系，列方程五、讨论5例：一柔软绳长l，线密度r，一端着地开始自由下落，下落的任意时刻，绳子给地面的压力为多少？解：建坐标，地面为原点,整根绳子为研究对象0yly设压力为N6例：物体A，质量为m，通过不可伸长的绳子，跨过

3、定滑轮与水平轻弹簧(k)相联，当弹簧为自然伸长时，将A从静止释放，求:A下落任一距离x时的速度和加速度。mk解：以A为研究对象mmgT=kxAx07例:有阻力的抛体问题.己知:质量为m的炮弹,以初速度v0与水平方向成仰角射出.若空气阻力与速度成正比,即求:运动轨道方程y[x]=?解:二维空间的变力情况.1.选m为研究物体.3.分析受力:xyom2.建坐标xoy.t=0时,x=0,y=0vx0=v0cosf,vy0=v0sinf8列方程:分离变量xyom分别积分9再次积分消去t,得轨道方程:得得10Dm例：一匀质细绳，质量为m，长度为L,一端固定在O点，另一端有一质量为M的小

4、球。当小球在光滑平面上以角速度w绕O点旋转时，求绳中各点的张力。Mw解：设绳中张力为T(r)以Dm为研究对象O11MwDmO12MwDm1.T（r)随r的增大而减小2.撤掉小球T（L)=03.忽略绳子质量m=0O13例：质量为m的物体A在光滑平面上紧靠着固定在地面上的圆环R的内壁做圆周运动，物体与环壁间的摩擦系数为μ，已知物体的初速度为v0，求：任一时刻的速率v和路程s。Nfsv=μN解：以A为研究对象，自然坐标系14Nfsv=μN151.2.4非惯性系与惯性力(Inertialreferenceframe)什么是非惯性系?相对惯性系作加速运动的参照系为非惯性系.在惯性系中与在非

5、惯性系中观测物体运动有何区别?一.在惯性系中㆙A甲观测A,A物静止.A物受合外力18满足牛顿第二定律16乙在相对地匀速运动的车中观测A物为匀速运动。A物受合外力惯性系---在该参照系中观察,一个不受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动状态不变.19A满足牛顿第二定律17二.在非惯性系中可见在惯性系中与在非惯性系中观测同一物体运动,其结论却不相同.在非惯性系中牛顿定律不再成立.丙在相对地以加速向右运动的车上,看A物沿反向加速运动.大地丙非对惯对非惯_A18三惯性力（Inertialforce)(一)平动参照系中的惯性力设S系为惯性系，S'系为非惯性系两个平动参考系之间，加速度变换S

6、S’质点m在S系不随参考系变化在S'系牛二在非惯性系不成立在非惯性系引入虚拟力或惯性力在非惯性系S'系牛二在非惯性系形式上成立结论可推广到非平动的非惯性系，如转动参考系。注意：惯性力不是物体间的相互作用力，没有施力物体，因而也就没有反作用力。19例.质量为M,倾角为的斜面放在光滑的水平桌面上,斜面光滑,长为l,斜面顶端放一个质量为m的物体,开始时斜面和物体都静止不动,求物体从斜面顶端滑到斜面底端所需时间.aMmaMN其中maM就是惯性力.而mg和N是真实力.物体相对于斜面有沿斜面方向的加速度a'分析物体受力当m滑下时，M加速度方向如图解：以斜面为参考系(非惯性系）mg20沿斜

7、面方向:mgsin+maMcos=ma'垂直于斜面方向:N-mgcos+maMsin=0分析M(相对惯性系):Nsin=MaM水平方向由此解得相对加速度a'=(m+M)sing/(M+msin2)列方程:aMmaMNmg21例：在一匀加速运动的车厢内，观察单摆，其平衡位置和振动周期如何变化（加速度a0,摆长l，质量m）a0SS'mgma0解：在S'系平衡位置周期22例如图示情况，设M>>m，当去掉支撑物后，在M参考系中观察m的运动：O在M参考系中观察·mvmg-