2021-2022学年高二物理竞赛课件：牛顿力学基本问题.pptx

《2021-2022学年高二物理竞赛课件：牛顿力学基本问题.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：牛顿力学基本问题.pptx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、牛顿力学牛顿力学一、牛顿运动定律一、牛顿运动定律二、基本相互作用二、基本相互作用三、力学基本问题三、力学基本问题 状态(state)：系统(system)：单粒子系统 a system of a particle质点(point mass/particle)动量（动量（momentum):the quantity of motion位矢位矢 Position vector一、一、一、一、牛顿运动定律牛顿运动定律牛顿运动定律牛顿运动定律第一定律第一定律第一定律第一定律：任何物体都保持静止或匀速运动任何物体都保持静止或匀速运动状态，直至外力迫使它改变运动状态为止。状态，直至外力迫使它改变运动状态为

2、止。时，时，恒矢量恒矢量1、惯性参考系、惯性参考系2、运动状态量、运动状态量合外力合外力当当 时时第二定律：第二定律：第二定律：第二定律：动量为动量为 的物体，在合外力的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力用于物体的合外力伽利略协变性伽利略协变性惯性系惯性系:第三定律：第三定律：第三定律：第三定律：两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作用和反作用力力 ，沿同一直线，大小相等，方向相反，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上分别作用在两个物体上A free system of two particle

3、s 1 and 2动量守恒定律动量守恒定律1、牛顿定律中、牛顿定律中“物体物体”一般指单个一般指单个质点质点，对于多体，对于多体问题可以利用隔离法分别讨论各个单体，而对于连续问题可以利用隔离法分别讨论各个单体，而对于连续体则往往用微元法取微元作为质点进行讨论，这是运体则往往用微元法取微元作为质点进行讨论，这是运用牛顿定律处理力学体系的基本思想和方法。用牛顿定律处理力学体系的基本思想和方法。如果考察质点系统的整体平动，则质点系的如果考察质点系统的整体平动，则质点系的质心质心运动运动可代表其整体平动。容易证明质心运动的牛顿第二定可代表其整体平动。容易证明质心运动的牛顿第二定律（质心运动定理），可以

4、表示为律（质心运动定理），可以表示为关于牛顿运动三定律的理解，有几点说明：关于牛顿运动三定律的理解，有几点说明：质心位置矢量质心位置矢量质心运动定理质心运动定理2、牛顿定律适用的参照系为、牛顿定律适用的参照系为惯性参照系惯性参照系。第一定。第一定律不能看做是第二定律的推论，它说明物体都存律不能看做是第二定律的推论，它说明物体都存在惯性，并定义了惯性系。在惯性，并定义了惯性系。在讨论力学问题时，很多情况下我们默认地球在讨论力学问题时，很多情况下我们默认地球或或实验室参照系实验室参照系作为很好的惯性系，但这只是近似。作为很好的惯性系，但这只是近似。如果要讨论地球运动或星际航行时，我们可能要取如果要

5、讨论地球运动或星际航行时，我们可能要取太阳或遥远的恒星为惯性系。太阳或遥远的恒星为惯性系。在解决具体问题时，在解决具体问题时，明确明确哪个物体为哪个物体为参照系参照系是关键的问题。是关键的问题。3、牛顿定律中所说的力是指作用于物体上所有、牛顿定律中所说的力是指作用于物体上所有外力的外力的合力合力，这从代表质点系整体平动的质心运动定理就可以，这从代表质点系整体平动的质心运动定理就可以看出来。看出来。区别外力和内力更多是系统线动量或角动量的角度区别外力和内力更多是系统线动量或角动量的角度来考虑的，而区分保守力和非保守力则是从力的做功特来考虑的，而区分保守力和非保守力则是从力的做功特点来讨论的。点来

6、讨论的。我们一般所说的力是我们一般所说的力是“真实力真实力”，指物体与物体指物体与物体之间的相互作用，一般满足牛顿第三定律，这是动量之间的相互作用，一般满足牛顿第三定律，这是动量守恒这个更基本原理所要求的。守恒这个更基本原理所要求的。4、在、在非惯性系非惯性系中处理力学问题时，我们可以引进中处理力学问题时，我们可以引进惯惯性力性力作为作为“虚拟力虚拟力”，但其力学效果与但其力学效果与“真实力真实力”是是一样的。也就是说，在非惯性系中，我们只要只要在一样的。也就是说，在非惯性系中，我们只要只要在“真实力真实力”基础上加上基础上加上惯性力惯性力，就可以像惯性系一样，就可以像惯性系一样讨论问题。讨论

7、问题。（1）在匀加速的）在匀加速的平动非惯性系平动非惯性系中，按照惯性原理，可中，按照惯性原理，可以引进一个以引进一个等效引力场等效引力场来等效惯性力对物体的作用。来等效惯性力对物体的作用。（2）在匀角速度的）在匀角速度的转动非惯性系转动非惯性系中，如果物体静止，中，如果物体静止，虚拟力只有虚拟力只有惯性离心力惯性离心力；如果物体运动，虚拟力还要；如果物体运动，虚拟力还要考虑考虑科里奥利力科里奥利力。惯性力惯性力（1 1）平动非惯性系）平动非惯性系等效引力场等效引力场(2)(2)转动坐标系转动坐标系转动坐标系转动坐标系 图示作匀角速度图示作匀角速度 转动的水平圆盘，转台转动的水平圆盘，转台绕垂

8、直与圆盘中心的轴转动。一轻质弹簧系于绕垂直与圆盘中心的轴转动。一轻质弹簧系于0 0点，点，另一端系质量为另一端系质量为 的小球的小球静止静止于圆盘上。于圆盘上。小球相对地面（惯性系）小球相对地面（惯性系）的加速度为的加速度为则小球的惯性力（这里则小球的惯性力（这里又称惯性离心力）又称惯性离心力）(i)(i)物体静止物体静止 图示作匀角速度图示作匀角速度 转动的水平圆盘，转台转动的水平圆盘，转台绕垂直与圆盘中心的轴转动。一轻质弹簧系于绕垂直与圆盘中心的轴转动。一轻质弹簧系于0 0点，点，另一端系质量为另一端系质量为 的小球相对地面的小球相对地面静止（光滑静止（光滑圆盘）。圆盘）。小球相对圆盘（非惯性系）小球相对圆盘（非惯性系）的加速度为的加速度为则小球的惯性力除了惯则小球的惯性力除了惯性离心力，还有科里奥性离心力，还有科里奥利力利力(ii)(ii)物体运动物体运动真实力真实力