《非惯性系及举例》PPT课件.ppt

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1、第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版非惯性系非惯性系火车火车奇怪奇怪?1第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版火车火车没问题！没问题！问题出在：在非惯性系中应用了牛顿第二定律。问题出在：在非惯性系中应用了牛顿第二定律。2第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 牛牛顿顿第第二二定定律律仅仅仅仅适适用用于于惯惯性性系系,怎怎样样把把牛顿第二定律推广到非惯性系呢牛顿第二定律推广到非惯性系呢?惯惯 性性 系系：相相 对对 于于 地地 球球 静静 止止 或或 作作 匀匀 速速 直直 线线 运运 动的物体。动的物体。非惯性系：非惯性系：相对地面惯性系做加速

2、运动的物体。相对地面惯性系做加速运动的物体。平动加速系：平动加速系：相对于惯性系作变速直线运动，相对于惯性系作变速直线运动，但是本身没有转动的物体。例如：在平直轨道上但是本身没有转动的物体。例如：在平直轨道上加速运动的火车。加速运动的火车。转动参考系：转动参考系：相对惯性系转动的物体。例如：相对惯性系转动的物体。例如：转盘在水平面匀速转动。转盘在水平面匀速转动。3第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版例例:一细绳跨过光滑的定滑轮，一端挂一细绳跨过光滑的定滑轮，一端挂M M，另一端被人，另一端被人 用双手拉着，人的质量用双手拉着，人的质量m=M/2，若人相对于绳以加速度，若人相对

3、于绳以加速度 a0 0 向上爬，则人相对于地的加速度（向上为正）是：向上爬，则人相对于地的加速度（向上为正）是：解解:画受力图画受力图mgTMgTa0a绳地绳地a人地人地对每一隔离体写出牛顿运动方程对每一隔离体写出牛顿运动方程M:T-Mg=M a绳地绳地m:T-mg=m a人地人地未知量未知量T、a绳地绳地和和a人地人地共三个共三个,多于方程数多于方程数由加速度变换式由加速度变换式a人地人地=a人绳人绳 a绳地绳地联解上面二式得联解上面二式得a人地人地 =g+2a绳地绳地 a人地人地=(2a人绳人绳+g)/3=(2a0+g)/3最后解得最后解得a绳地绳地方向如图所示方向如图所示.a绳地绳地所以

4、分量式为所以分量式为4第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版例：例：一光滑的斜劈，质量为一光滑的斜劈，质量为 M，斜面倾角为，斜面倾角为 ，并位于，并位于光滑的水平面上，另一质量为光滑的水平面上，另一质量为 m 的小块物体，沿劈的斜的小块物体，沿劈的斜面无摩擦地滑下，求劈对地的加速度。面无摩擦地滑下，求劈对地的加速度。解解：研究对象：研究对象：m 、M设设M对对地地的加速度的加速度 受力分析：如图受力分析：如图m 对对M的加速度的加速度m 对对地地的加速度的加速度因此因此5第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 运动方程：运动方程：对对m：对对M：以以地地为参照

5、系，建立坐标如图为参照系，建立坐标如图矢量式矢量式:联解后得联解后得:6第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版(1)如图所示滑轮和绳子的如图所示滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计且计且 求重物求重物释放后，释放后，物体的加速度和绳的张力物体的加速度和绳的张力例例1阿特伍德机阿特伍德机7第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版解解(1)以地面为参考系以地面为参考系画受力图、选取坐标如右图画受力图、选取坐标如右图8第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 （2）若

6、将此装置置于电梯若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度顶部，当电梯以加速度 相对相对地面向上运动时，求两物体相地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力对电梯的加速度和绳的张力解解 以地面为参考系以地面为参考系 设设两物体相对于地面的加两物体相对于地面的加速度分别为速度分别为 ，且相对电，且相对电梯的加速度为梯的加速度为9第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版解得解得10第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版 例例2 如图，长为如图，长为 的的轻绳，一端系质量为轻绳，一端系质量为 的的小球小球,另一端系于定点另一端系于定点 ，时小球位于最低位时小球位于最低位置，并具有水平速度置，并具有水平速度 ，求求小球在任意位置的速率小球在任意位置的速率及绳的张力及绳的张力11第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版解解12第二章第二章 牛顿定律牛顿定律物理学物理学第五版第五版本章小结本章小结 一一 掌握掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件牛顿定律的基本内容及其适用条件.二二 熟练掌握熟练掌握用隔离体法分析物体的受力用隔离体法分析物体的受力 情情 况况,能用微积分方法能用微积分方法求解求解变力变力作用下的简单作用下的简单质点动力学问题质点动力学问题.13