高二物理竞赛牛顿运动定律课件.ppt

动力学是研究物体与物体之间的相互作用以及由于这种相互作用而引起的物体运动状态的变化规律。,牛顿三个基本运动定律是整个动力学的基础。,1-4 牛顿运动定律(质点动力学),牛顿三个基本运动定律研究对象：质点。,一、牛顿第一定律(惯性定律),任何物体都保持静止或匀速直线运动，直到其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。,数学形式：,指出任何物体都具有惯性，又叫惯性定律；仅当物体受到其它物体作用时才会改变其运动状态；只在惯性参考系中才成立。,二、牛顿第三定律,单独孤立的力不存在；同时存在，同时消失；分别作用在两个相互作用的物体上；属同种性质的力。,举例,万有引力,摩擦力,弹性力,三、牛顿第二定律(牛顿运动方程),物体受外力作用时，它所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。,注意：,1. 是物体所受合外力；,受合外,受力，不包含施力,外力，不包含内力,合力，,2.牛顿第二定律中 为瞬时关系；,3.力是产生加速度的原因；,4.无合外力则无加速度，但不意味无速度。,适用范围,牛顿三大定律只适用于宏观、低速领域，当物体的运动速度接近光速或研究微观客体的运动时，需要分别应用相对论力学和量子力学规律。,四、牛顿运动定律的应用,质点动力学基本运动方程,解题步骤：,(1)确定研究对象。对于物体系，画出隔离图。,(2)进行受力分析，画出受力图。,(3)建立坐标系。,(4)对各隔离体建立牛顿运动方程(分量式)。,(5)解方程。进行运算，然后代入数据。,或,例1 如图所示，两木块质量分别为mA=1.0kg, mB=2.0kg。A、B间的摩擦系数1=0.20。B与桌面的摩擦系数2=0.30。若木块滑动后它们的加速度大小均为0.15ms-2。求作用在B物上的拉力？,受力分析：,B,A,A：,得,得,解得：,B：,例2 质量为m的小球最初位于A点，然后沿半径为R的光滑圆弧面下滑。求小球在任一位置时的速度和对圆弧面的作用力。,解：,例3(P38 例1-11) 一重物m用绳悬起，绳的另一端系在天花板上，绳长l=0.5m，重物经推动后，在一水平面内作匀速率圆周运动，转速n=1r/s。这种装置叫做圆锥摆。求这时绳和竖直方向所成的角度。,解：以小球为研究对象，对其进行受力分析。,小球的运动情况，竖直方向平衡，水平方向作匀速圆周运动，建立坐标系如图：,拉力的沿两轴进行分解，竖直方向的分量与重力平衡，水平方向的分力提供向心力。利用牛顿定律，列方程：,x方向,y方向,由转速可求出角速度：,求出拉力：,可以看出，物体的转速n愈大，也愈大，而与重物的质量m无关。,例4 (p38 例1-12) 质量为 m 的小球在水中由静止开始下沉。设水对小球的粘滞阻力与其运动速率成正比，即 ，k 为比例系数，水对小球的浮力为 B。求小球在水中任一时刻的沉降速度。(设 t = 0 时，v = 0),m,解：,建立坐标系，小球的加速度为 a。,小球受力为如图所示。,由牛顿第二定律得:,即,即,两边积分：,得,由初始条件：,讨论：,终极速度,(1),小球以终极速度匀速下降。,(2),选矿,例5 密度为1的液体，上方悬一长为l，密度为2的均质细棒AB，棒的B端刚好和液面接触。今剪断绳,并设棒只在重力和浮力作用下下沉，求：(1)棒刚好全部浸入液体时的速度；(2)若2 1 /2，棒浸入液体的最大深度；(3)棒下落过程中能达到的最大速度。,解：,(1),x=l 时：,(2),最大深度时有 v =0,求极值,(3),当,一、伽利略变换,正变换,逆变换,P,(x, y, z; t ),(x, y, z; t),1-5 伽利略相对性原理,u 是恒量,速度变换和加速度变换式为,写成分量式,二、牛顿运动定律具有伽利略变换的不变性,质量与运动无关,力与参考系无关,三、伽利略相对性原理,一切彼此作匀速直线运动的惯性系，对于描写机械运动的力学规律来说是完全等价的。,即：在一个惯性系内部所做的任何力学实验都不能够确定这一惯性系本身是在静止状态，还是在作匀速直线运动。这个原理叫做力学的相对性原理，或伽利略相对性原理。,-牛顿力学的绝对时空观,牛顿力学,速度与惯性系有关,(相对性),四、经典(牛顿)力学时空观,据伽利略变换，可得到经典时空观,作业：(P50) T1-28T1-33T1-37,