大学物理-牛顿运动定律.ppt

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1、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。魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨，她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。一、牛顿运动定律的表述牛顿第一定律（Newtonfirstlaw)(惯性定律)任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到力的作用迫使它改变这种

2、状态为止。包含两个重要概念：惯性和力1-3牛顿运动定律固有特性牛顿第二定律（Newtonsecondlaw）在受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与外力成正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与外力的矢量和的方向相同。2、迭加性：特点：瞬时性；迭加性；矢量性；定量的量度了惯性1、瞬时性：之间一一对应3、矢量性：具体运算时应写成分量式直角坐标系中：自然坐标系中：4、定量的量度了惯性惯性质量：牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量质量是物体平动惯性大小的量度引力质量：式中被称为引力质量经典力学中不区分引力质量和惯性质量任一时刻物体动量的变化率总是等于物体所受的合外力。当<

3、时：m=const或牛顿第二定律的另一种形式（牛顿当年发表形式）第三定律（Newtonthirdlaw）两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。作用力与反作用力：1、它们总是成对出现。它们之间一一对应。2、它们分别作用在两个物体上。绝不是平衡力。3、它们一定是属于同一性质的力。问题a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律结论：在有些参照系中牛顿定律成立，这些系称为惯性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。a≠0时单摆和小球的状态为什麽不符合牛顿定律？二惯性系与非惯性系惯性参照系——牛顿定律严格成立的参照

4、系。根据天文观察，以太阳系作为参照系研究行星运动时发现行星运动遵守牛顿定律，所以太阳系是一个惯性系。地球可以看作近似的惯性系例：质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=kv(k为常数），证明小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系为fFmgax式中t为从沉降开始计算的时间证明：取坐标，作受力图。根据牛顿第二定律，有四、牛顿定律的应用初始条件：t=0时v=01)恒力的功定义：力在位移方向上的投影与该物体位移大小的乘积。1-4动能定理机械能守恒定律一、功和功率2)变力的功ab功——力的空间积累外力作功是外界对系统过程的一个作用

5、量微分形式直角坐标系中3)功的几何意义abo4)合力的功物体同时受的作用结论：合力对物体所做的功等于其中各个分力分别对该物体所做功的代数和。注意：1、功是过程量，与路径有关。2、功是标量，但有正负。3、合力的功为各分力的功的代数和。例1作用在质点上的力为在下列情况下求质点从处运动到处该力作的功：1.质点的运动轨道为抛物线2.质点的运动轨道为直线XYO做功与路径有关XYO例2、一陨石从距地面高为h处由静止开始落向地面，忽略空气阻力，求陨石下落过程中，万有引力的功是多少？解：取地心为原点，引力与矢径方向相反abhRo例3、质量为2kg的质点在力(SI)的作用下，从静止出发，沿x

6、轴正向作直线运动。求前三秒内该力所作的功。解：（一维运动可以用标量）5)功率力在单位时间内所作的功平均功率：瞬时功率：瞬时功率等与力与物体速度的标积6)作用力和反作用力做功之和m1、m2组成一个封闭系or1r2m1m2dr1dr2r12F2F1在经典力学中，两质点的相对位移不随参考系改变。重力的功m在重力作用下由a运动到b，取地面为坐标原点.初态量末态量二、势能和势能曲线1、保守力的功两个质点之间在引力作用下相对运动时，以M所在处为原点,M指向m的方向为矢径的正方向。m受的引力方向与矢径方向相反。Mmrab初态量末态量万有引力的功弹力的功弹簧振子初态量末态量某些力对质点所做

7、的功只与质点的始末位置有关，而与路径无关。这种力称为保守力。典型的保守力：重力、万有引力、弹性力与保守力相对应的是耗散力典型的耗散力：摩擦力2、势能在受保守力的作用下，质点从A-->B，所做的功与路径无关，而只与这两点的位置有关。可引入一个只与位置有关的函数，A点的函数值减去B点的函数值，定义为从A-->B保守力所做的功，该函数就是势能函数。AB定义了势能差保守力做正功等于相应势能的减少；保守力做负功等于相应势能的增加。选参考点（势能零点），设质点在某一点的势能大小等于在相应的保守力的作用下，由所在点移动到零势能点