(2.1.1)--1.0力学绪论.pdf

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1、大学物理大学物理第第一一篇篇 力力 学学 牛顿从小失去父亲牛顿从小失去父亲，生活环境恶劣，童年生活环境恶劣，童年不幸，但好学求知，才华过人。不幸，但好学求知，才华过人。剑桥剑桥学习留校任教，躲避瘟疫回家乡的庄学习留校任教，躲避瘟疫回家乡的庄园，却开启了科研的丰收年。园，却开启了科研的丰收年。不朽不朽巨著巨著自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理总结了总结了前人和自己关于力学以及微积分学方面的前人和自己关于力学以及微积分学方面的研究成果，其中含有三条牛顿运动定律和研究成果，其中含有三条牛顿运动定律和万有引力定律万有引力定律,以及质量、动量、力和加速以及质量、动量、力和加速度等概念度等概念 在光学方

2、面，他说明了色散的起因，发现在光学方面，他说明了色散的起因，发现了色差及牛顿环，他还提出了光的了色差及牛顿环，他还提出了光的微粒说。微粒说。牛顿的名言牛顿的名言 如果如果说我所看的更远一点，那是说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故因为站在巨人肩上的缘故 我不知道世人怎样看我，但我自我不知道世人怎样看我，但我自己以为我不过像一个在海边玩耍己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子，不时为发现比寻常更为的孩子，不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜，至于展现在我面前的浩沾自喜，至于展现在我面前的浩翰的真理海洋，却全然没有发现翰的真理海洋，却全然没有发现

3、。力学讲什么？力学讲什么？描述质点的运动、相对运描述质点的运动、相对运动动 刚体、刚体、转动定理、守恒转动定理、守恒定律定律 牛顿运动定牛顿运动定律、三大守律、三大守恒定律、动恒定律、动能定理、功能定理、功能原理能原理 苹果会落地，月球为什么不会苹果会落地，月球为什么不会？正是正是由于重力作用，苹果才会落地由于重力作用，苹果才会落地。同样有两种力量作用于月球，即月球运动的推动力和重力拉力同样有两种力量作用于月球，即月球运动的推动力和重力拉力。牛顿首次认为：重力不仅仅是行星和恒星间的作用力牛顿首次认为：重力不仅仅是行星和恒星间的作用力，相互，相互吸引力不但吸引力不但适用于硕大的天体之间，而且适用

4、于适用于硕大的天体之间，而且适用于各种物体各种物体之间。之间。212nmvGMmmarr第一宇宙速度第一宇宙速度(环绕速度环绕速度)第二宇宙速度（逃逸速度）第二宇宙速度（逃逸速度）第三宇宙速度第三宇宙速度 22102GM mmvr222,23111222mvmvmv面对飞天的梦想，曾经的困难与挑战面对飞天的梦想，曾经的困难与挑战 怎样才能让抛出的物体永不落回地面怎样才能让抛出的物体永不落回地面?物体的速度需要多快？物体的速度需要多快？如何才能实现？如何才能实现？万户万户 守守恒恒定定律律 动量守恒定律动量守恒定律 角动量守恒定律角动量守恒定律 能量守恒定律能量守恒定律 火箭火箭:向后喷向后喷出

5、高速出高速热气热气流流，利用产生的反作用利用产生的反作用力向前运动的喷气推进力向前运动的喷气推进装置装置。选择火箭和喷射的气体为系统选择火箭和喷射的气体为系统 利用动量守恒，多级运载火箭，提高速度。利用动量守恒，多级运载火箭，提高速度。行星在各个位置处的速度行星在各个位置处的速度 开普开普勒第二定律：勒第二定律：行星单位时间内扫过的面积相等行星单位时间内扫过的面积相等 利用行星的重力场来给太空探测船加速，将它甩向下一个目标，也就是利用行星的重力场来给太空探测船加速，将它甩向下一个目标，也就是把行星当作把行星当作“引力助推器引力助推器”。以此来节省燃料、时间和计划成本。以此来节省燃料、时间和计划

6、成本。用引力弹弓的方法加速用引力弹弓的方法加速 用引力弹弓的方法减速用引力弹弓的方法减速 图片里图片里，加速，加速看起来并看起来并不不明显，只有区区明显，只有区区2 2-3km/s3km/s的差异，但是在的差异，但是在航空航天航空航天中，中，这点差距是极其要命的。这点差距是极其要命的。新视野号新视野号正因为这次轨道调整，提前五年飞掠冥王星。正因为这次轨道调整，提前五年飞掠冥王星。引力弹弓效应“新视野”号“新视野”号2006年发射年发射 ，主要目的是，主要目的是对冥王星、冥卫等对冥王星、冥卫等柯伊柯伊伯带天体进行考察。伯带天体进行考察。2015年年7月月14日抵达冥王星日抵达冥王星 首次探测到了

7、来自于首次探测到了来自于双黑双黑洞洞合并的引力波信号合并的引力波信号 2929倍太阳质量倍太阳质量 3636倍太阳质量倍太阳质量 6262倍太阳质量倍太阳质量 3 3个太阳质量的能量，以引力波形式释放出去个太阳质量的能量，以引力波形式释放出去 1313亿光年之外亿光年之外 刚体是一个特殊的质点系，刚体是一个特殊的质点系，在受到外力作用时，其形状在受到外力作用时，其形状和体积变化可以忽略。和体积变化可以忽略。刚体的运动符合转动定理刚体的运动符合转动定理和三大守恒定律。和三大守恒定律。绕自身对称轴高速旋转的物体，其对称轴也发生绕自身对称轴高速旋转的物体，其对称轴也发生转动的现象，称为进动。转动的现

8、象，称为进动。地球的岁差地球的岁差：春分点春分点每年西移每年西移50.2 水星近日点的进动，每世纪会东水星近日点的进动，每世纪会东移移574574角秒，但实际观测的数字角秒，但实际观测的数字是是531531角秒，比预期差角秒，比预期差4343角秒角秒 通过水星进动的精确计算和与实通过水星进动的精确计算和与实验的高度吻合，爱因斯坦知道他验的高度吻合，爱因斯坦知道他的新理论比牛顿理论要先进了的新理论比牛顿理论要先进了。“我“我的新理论算出了水星轨道近的新理论算出了水星轨道近日点的进动，我高兴极了。你们日点的进动，我高兴极了。你们知道我有多高兴吗？我一连几个知道我有多高兴吗？我一连几个星期都高兴得不知道怎样才好。”星期都高兴得不知道怎样才好。”