2-1质点动力学.ppt

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1、2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 牛顿：牛顿：17世纪最伟大的科学巨匠。世纪最伟大的科学巨匠。18岁剑桥大学三一学院读书。岁剑桥大学三一学院读书。在在16651666年这两年之内。年这两年之内。1669年年,仅仅26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。1672年起为皇家学会会员，年起为皇家学会会员，1703年为皇家学会年为皇家学会主席直到逝世。主席直到逝世。1701年辞去剑桥大学工作。年辞去剑桥大学工作。曾任造币厂厂长，曾任造币厂厂长，1705年受封为爵士。年受封为爵士。晚年研究宗教。终生未娶。（晚年研究宗教。终生未娶。（16431727）物理学上主要成就是创立了经典力

2、学的基本体系，物理学上主要成就是创立了经典力学的基本体系，促成了物理学史上第一次大综合；促成了物理学史上第一次大综合；对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的 研究，作出了重大贡献；研究，作出了重大贡献；在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了二项式定理，创立了微积分；二项式定理，创立了微积分；在天文学方面，发现了万有引力定律，创制反射在天文学方面，发现了万有引力定律，创制反射望远镜，初步观察到了行星运动的规律。望远镜，初步观察到了行星运动的规律。在在1687年发表年发表著作著作自然哲学的数学原理自然哲学的数学

3、原理，标志着经典力学体系的确立。标志着经典力学体系的确立。一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 任何物体都要保持其静止状态或匀速直线运动任何物体都要保持其静止状态或匀速直线运动 状态状态,直到有外力迫使它改变运动状态为止。直到有外力迫使它改变运动状态为止。包含两个重要概念：包含两个重要概念：惯性惯性(inertia)和力和力。惯性惯性是物体所具有的一种固有特性，保持静止状是物体所具有的一种固有特性，保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律也称为态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律也称为惯性惯性定律定律。要改变物体所处的状态。要改变物体所处的状态,外界必须对物体施外界必须对物体施加影响或作用加影响

4、或作用,也就是也就是力力。物体所受的力是外界对它的作用物体所受的力是外界对它的作用,作用的效果作用的效果是使该物体改变运动状态是使该物体改变运动状态,产生加速度。产生加速度。惯性系惯性系(inertia frame)和非惯性系和非惯性系 牛顿第一定律并非适用于一切参考系牛顿第一定律并非适用于一切参考系，牛顿第，牛顿第一定律能成立的参考系称为惯性系一定律能成立的参考系称为惯性系,不能成立的不能成立的参考系称为参考系称为非惯性系非惯性系。在以太阳中心为坐标原点、以指向任一恒星的在以太阳中心为坐标原点、以指向任一恒星的直线为坐标轴建立的坐标系中，牛顿运动定律精直线为坐标轴建立的坐标系中，牛顿运动定律

5、精确成立，是一个比较精确的惯性系。确成立，是一个比较精确的惯性系。地球可近似作为惯性系直接应用牛顿运动定律。地球可近似作为惯性系直接应用牛顿运动定律。牛顿第一定律可作为判断一个参考系是惯性牛顿第一定律可作为判断一个参考系是惯性系还是非惯性系的理论依据。系还是非惯性系的理论依据。二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 1.质量：质量：可量度物体惯性的大小。可量度物体惯性的大小。质量作为惯性的量度而引入质量作为惯性的量度而引入,称为称为惯性质量。惯性质量。物体的物体的质量与在相同外力作用下物质量与在相同外力作用下物体获得的加速度的大小成反比。体获得的加速度的大小成反比。质量是标量质量是标量,单位是单位是

6、kg(千克千克)。微微观观物物体体的的质质量量是是用用碳碳的的同同位位素素 原原子子量量的的1/12为单位来量度为单位来量度,称为称为原子质量单位原子质量单位，用，用u表示表示 2.牛顿第二定律牛顿第二定律 质点加速度的大小与所受合力的大小成正比质点加速度的大小与所受合力的大小成正比,与与质点自身的质量成反比质点自身的质量成反比;加速度方向与合力方向相加速度方向与合力方向相同。同。牛顿第二定律是质点所受合力、自身质量及获得牛顿第二定律是质点所受合力、自身质量及获得的加速度三者之间的瞬时关系。定量描述力的效果的加速度三者之间的瞬时关系。定量描述力的效果,确定合力与加速度间的量值关系确定合力与加速

7、度间的量值关系,可对运动状态变可对运动状态变化作出定量的解释和分析。化作出定量的解释和分析。分量式：分量式：Fx=m ax，Fy=m ay，Fz=m az 牛顿第二定律的数学形式为牛顿第二定律的数学形式为 物体物体 A 以力以力FAB 作用于物体作用于物体B时时,物体物体 B也必定也必定同时以力同时以力FBA 作用于物体作用于物体 A,FAB与与FBA 大小相等大小相等,方向相反方向相反,并处于同一条直线上并处于同一条直线上,FAB =FBA三、牛顿第三定律三、牛顿第三定律 牛顿第三定律指出物体间的作用总是相互的牛顿第三定律指出物体间的作用总是相互的,其其中的一个力称为中的一个力称为作用力作用

8、力,另一个力称为另一个力称为反作用力反作用力。作用力和反作用力的特点：作用力和反作用力的特点：成对出现成对出现,同时同时产生产生,同时消失；作用同一直线上同时消失；作用同一直线上,但作用于不但作用于不同的物体；性质相同。同的物体；性质相同。力的单位力的单位N 牛顿牛顿：1 N=1 kg m s 2 1-4 牛顿运动定律牛顿运动定律 牛顿：牛顿：17世纪最伟大的科学巨匠。世纪最伟大的科学巨匠。18岁剑桥大学三一学院读书。岁剑桥大学三一学院读书。在在16651666年这两年之内。年这两年之内。1669年年,仅仅26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。1672年起为皇家学会会员，年起为皇家学会会员，1703年为皇家学会年为皇家学会主席直到逝世。主席直到逝世。1701年辞去剑桥大学工作。年辞去剑桥大学工作。曾任造币厂厂长，曾任造币厂厂长，1705年受封为爵士。年受封为爵士。晚年研究宗教。终生未娶。（晚年研究宗教。终生未娶。（16431727）