定律的应用牛顿定律适用范围.ppt

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1、定律的应用牛顿定律适用范围 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以 v0 向上运动，从向上运动，从时刻时刻 t=0 开始粒子受到开始粒子受到 F=F0 t 水平力的作用，水平力的作用，F0 为常量，为常量，粒子质量为粒子质量为 m 。水平方向有水平方向有例例解解粒子的运动轨迹。粒子的运动轨迹。求求由由x、y消去消去t得运动轨迹为得运动轨迹为竖直方向有竖直方向有带电粒子重力可以忽略！带电粒子

2、重力可以忽略！2设一物体在离地面上空高度等于地球半径处由静止落下。设一物体在离地面上空高度等于地球半径处由静止落下。在地面附近有在地面附近有以地心为坐标原点，物体受万有引力以地心为坐标原点，物体受万有引力解解例例它到达地面时的速度它到达地面时的速度（不计空气阻力和地球的自转）。不计空气阻力和地球的自转）。求求3例例在竖直向上方向建坐标，地面为原点（如图）在竖直向上方向建坐标，地面为原点（如图）.设其所受地面弹力为设其所受地面弹力为 N解解Oyly取取整个绳整个绳为研究对象为研究对象一柔软绳长一柔软绳长 l，线密度，线密度，一端着地开始自由下落，一端着地开始自由下落.求求 下落到任意长度下落到任

3、意长度 y 时刻，给地面的压力为多少？时刻，给地面的压力为多少？自由自由落体落体匀加速直匀加速直线运动线运动下部未下部未“动动”4以初速度以初速度v0 竖直向上抛出一质量为竖直向上抛出一质量为m 的小球，小球除受的小球，小球除受重力外，还受一个大小为重力外，还受一个大小为mv 2 的粘滞阻力。的粘滞阻力。解解例例求求 小球上升的最大高度。小球上升的最大高度。5装沙子后总质量为装沙子后总质量为M 的车由静止开始运动，运动过程中合的车由静止开始运动，运动过程中合外力始终为外力始终为 f ，每秒漏沙量为，每秒漏沙量为 。解解 取车和沙子为研究对象，地面参考系如图，取车和沙子为研究对象，地面参考系如图

4、，t =0 时时 v=0例例fx求求 车运动的速度。车运动的速度。6变量变量分离分离 即即2.4 牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围一一.惯性系惯性系甲乙m牛顿定律适用牛顿定律适用牛顿定律不适用牛顿定律不适用有力有力地面参考系中的观察者地面参考系中的观察者甲甲：运动车厢参考系中的观察者运动车厢参考系中的观察者乙乙：有力有力和加速度和加速度即即无加速度无加速度惯性系：惯性系：牛顿运动定律适用的参照系牛顿运动定律适用的参照系结论：结论：牛顿第二定律不能同时适用于上述两种参考系牛顿第二定律不能同时适用于上述两种参考系7讨论讨论(2)相对于一惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。相对于一惯

5、性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。(1)严格的惯性系是关于参照系的一种理想模型。大多数严格的惯性系是关于参照系的一种理想模型。大多数情况下，通常取地面参照系为惯性参照系。情况下，通常取地面参照系为惯性参照系。二二.牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动。牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动。说明说明物体的高速运动遵循相对论力学的规律；微观粒子的运物体的高速运动遵循相对论力学的规律；微观粒子的运动遵循量子力学的规律。动遵循量子力学的规律。牛顿力学是一般技术科学的理论基础和解决实际工程问牛顿力学是一般技术科学的理论基础和解决实际工程问题的重要依据和工具

6、。题的重要依据和工具。(1)(2)8三三.惯性力惯性力设设 S 系系(非惯性系非惯性系)相对相对S 系系(惯性系惯性系)平动，加速度为平动，加速度为 。质点质点 m 在在S 系和系和S 系的加速度分别为系的加速度分别为由伽俐略变换有由伽俐略变换有 在在S 系系:引入引入虚拟力虚拟力或或惯性力惯性力惯性力惯性力是是虚拟力虚拟力，没有施力者，也没有反作用力。不满足牛顿第三，没有施力者，也没有反作用力。不满足牛顿第三定律。定律。仅在非惯性系中才可引入仅在非惯性系中才可引入。在在S 系：系：牛顿第二定律形式上成立（如前例）牛顿第二定律形式上成立（如前例）说明说明惯性力的概念可推广到非平动的非惯性系（如

7、转动系中的科里奥利惯性力的概念可推广到非平动的非惯性系（如转动系中的科里奥利力）力）(1)(2)则则9TT质量分别为质量分别为 m1 和和 m2 的两物体用轻细绳相连接后，悬挂在的两物体用轻细绳相连接后，悬挂在一个固定在电梯内的定滑轮的两边。滑轮和绳的质量以及一个固定在电梯内的定滑轮的两边。滑轮和绳的质量以及所有摩擦均不计。当电梯以所有摩擦均不计。当电梯以 a0=g/2 的加速度下降时。的加速度下降时。解解 取电梯为参考系（非惯性系）取电梯为参考系（非惯性系）例例m1 和和 m2 的加速度和绳中的张力。的加速度和绳中的张力。求求m1gm2gO对对m1 有有对对m2 有有(伽俐略变换伽俐略变换)+10m方法（一）方法（一）取地面为参考系取地面为参考系例例一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以匀加速度匀加速度a0 上升时，质量为上升时，质量为m 的物体从斜面顶端开始下滑。的物体从斜面顶端开始下滑。yxx 方向方向y 方向方向物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。求求解解设物体的加速度为设物体的加速度为11yxx 方向方向y 方向方向方法（二）方法（二）取升降机为参考系取升降机为参考系惯性力惯性力第二章结束第二章结束12