第2章质点运动定律精.ppt
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1、第2章质点运动定律第1页,本讲稿共54页2.1 2.1 牛顿运动定律牛顿运动定律1.1.牛顿第一定律(惯性定律)牛顿第一定律(惯性定律)任何物体如果没有力的作用,都将保持任何物体如果没有力的作用,都将保持静止静止或作或作匀速直线运动匀速直线运动的状态。的状态。一、牛顿运动三定律一、牛顿运动三定律第2页,本讲稿共54页(1)(1)定义了定义了惯性参考系惯性参考系的概念的概念 物体静止或匀速直线运动,相对哪个参照系物体静止或匀速直线运动,相对哪个参照系?(2)(2)定义了物体的定义了物体的惯性惯性和和力力的概念的概念 物体保持运动状态的特性物体保持运动状态的特性惯性惯性 惯性参考系惯性参考系改变物
2、体运动状态的原因改变物体运动状态的原因力力(物体间的相互作用)(物体间的相互作用)说明:说明:第3页,本讲稿共54页2.2.牛顿第二定律牛顿第二定律(1 1)实验表明:)实验表明:力力满足矢量的平行四边形叠加定则。满足矢量的平行四边形叠加定则。即即:质点所受的质点所受的合力合力为所有作用在质点上的力的矢为所有作用在质点上的力的矢量和:量和:(2)在合力作用下,质点的加速度 有以下性质:(a)(a)加速度方向同合力加速度方向同合力(b)第4页,本讲稿共54页说明:说明:l 牛顿第二定律同时定义牛顿第二定律同时定义(a a)力力的量度的量度 (b b)物体()物体(惯性惯性)质量质量力力的量度和物
3、体的量度和物体质量质量通过通过2 2nd nd 定律协调定义。定律协调定义。在国际单位制中:,N,m,kg,a,m/s2第5页,本讲稿共54页 牛顿牛顿第二第二定律的定律的瞬时性瞬时性l 牛顿第二定律的牛顿第二定律的矢量性矢量性质点的加速度与其所受的力同时出现或同时消失!质点的加速度与其所受的力同时出现或同时消失!在直角坐标系中:在直角坐标系中:第6页,本讲稿共54页在自然坐标系中:在自然坐标系中:第7页,本讲稿共54页3.3.牛顿第三定律牛顿第三定律(作用力与反作用力定律作用力与反作用力定律)作用力作用力与与反作用力反作用力大小相等、方向相反,作用在不大小相等、方向相反,作用在不同物体上。同
4、物体上。第8页,本讲稿共54页*牛顿力学的适用范围牛顿力学的适用范围*(1 1)仅对惯性系成立)仅对惯性系成立.(2 2)适用于低速)适用于低速(相对于观测者相对于观测者)系统系统称经典力学称经典力学.(3 3)适用于宏观系统和部分微观系统力学性质研究)适用于宏观系统和部分微观系统力学性质研究.(4 4)适用于实物的相互作用问题,不适用于场传递的)适用于实物的相互作用问题,不适用于场传递的 相互作用相互作用.第9页,本讲稿共54页二、相互作用与力二、相互作用与力19641964年,年,GellmanGellman和巴伊科提出夸克的概念,日和巴伊科提出夸克的概念,日常生活中的物质完全由上夸克和下
5、夸克组成。常生活中的物质完全由上夸克和下夸克组成。其它夸克组成的粒子寿命很短,只有在实验室其它夸克组成的粒子寿命很短,只有在实验室中产生。中产生。夸克和胶子的等离子态于夸克和胶子的等离子态于19991999年在年在CERNCERN观察到观察到第10页,本讲稿共54页基基 本本粒粒子子二、相互作用与力第11页,本讲稿共54页二、相互作用与力基 本粒子第12页,本讲稿共54页四四种种基基本本相相互互作作用用(1 1)(万有)引力作用)(万有)引力作用(2 2)电磁作用)电磁作用(3 3)弱相互作用)弱相互作用(4 4)强相互作用)强相互作用二、相互作用与力第13页,本讲稿共54页二、相互作用与力弱
6、电统一弱电统一、大统一、超统一(超弦与超引力)、大统一、超统一(超弦与超引力)第14页,本讲稿共54页自然界中常见力自然界中常见力Mm1.1.引力引力二、相互作用与力:引力常数,:引力质量对一切物体:精度:,所以可令:受力:第15页,本讲稿共54页2.2.重力重力可以证明:可以证明:第16页,本讲稿共54页3.3.弹性力弹性力k:劲度系数。:端点的位移。O:为平衡位置。第17页,本讲稿共54页4.4.摩擦力摩擦力阻止两个相接触物体之间相对运动(滑动)趋势的阻止两个相接触物体之间相对运动(滑动)趋势的力力摩擦力摩擦力最大静最大静摩擦力摩擦力滑动滑动摩擦力摩擦力l 滑动滑动摩擦系数摩擦系数与物体相
7、对运动速度有关(如上图示)与物体相对运动速度有关(如上图示)第18页,本讲稿共54页5.5.流体阻力流体阻力 湍流(旋涡)湍流(旋涡)b b 与流体及物体的性质有关与流体及物体的性质有关物体在流体中运动时,会受到流体的阻力。物体在流体中运动时,会受到流体的阻力。物体运动速度小时:物体运动速度小时:物体运动速度大时:物体运动速度大时:物体运动速度更大时:物体运动速度更大时:c c 与流体及物体的性质有关与流体及物体的性质有关第19页,本讲稿共54页三、牛顿定律的应用三、牛顿定律的应用关键步骤关键步骤(1 1)选取研究对象)选取研究对象(2 2)对研究对象隔离,分析受力情况)对研究对象隔离,分析受
8、力情况(3 3)选择适当坐标系,列出相应方程)选择适当坐标系,列出相应方程(4 4)解方程,并对结果进行分析和讨论)解方程,并对结果进行分析和讨论第20页,本讲稿共54页例例 2-1 研究如图所示系统的运动规律。研究如图所示系统的运动规律。mBmA研究对象:研究对象:A、B,受力分析如下图。,受力分析如下图。解:解:mBmA第21页,本讲稿共54页A:A:B:B:mBmA第22页,本讲稿共54页附附加加方方程程A:B:第23页,本讲稿共54页讨论(1)当 时,A、B加速运动。(a)从静止开始)从静止开始(b)从某运动状态开始)从某运动状态开始(2)当 时,。(a)若)若A、B 原为静止,则不可
9、能!原为静止,则不可能!(b)若)若A、B 原处运动状态,原处运动状态,A、B运动均为减速运动。运动均为减速运动。出现上述情况的原因是:出现上述情况的原因是:当 时,摩擦力为静摩擦情况。摩擦力为静摩擦情况。mB第24页,本讲稿共54页例例 2-2 讨论雨滴下落过程中受到空气黏滞力讨论雨滴下落过程中受到空气黏滞力作用时的运动规律。作用时的运动规律。解:解:设雨滴初始时刻静止于原点(如图)。设雨滴初始时刻静止于原点(如图)。Ox根据雨滴受力分析(如图),列出根据雨滴受力分析(如图),列出牛顿方程:牛顿方程:第25页,本讲稿共54页第26页,本讲稿共54页求雨滴的位置坐标:求雨滴的位置坐标:第27页
10、,本讲稿共54页讨论(1)当 时,终极速度终极速度(terminal velocity)物体达到终极速度条件是物体加速度为零。物体达到终极速度条件是物体加速度为零。(2)若 ,终极速度不同!终极速度不同!物体运动规律也不相同!物体运动规律也不相同!第28页,本讲稿共54页例例 2-3 一固定光滑圆柱体上的小球(一固定光滑圆柱体上的小球(m)从顶端下滑。)从顶端下滑。求小球下滑到求小球下滑到 q 时小球对圆柱体的压力。时小球对圆柱体的压力。解:在解:在q 处时,处时,质点受力如图质点受力如图自自然然坐坐标标系系oooyx第29页,本讲稿共54页小球对圆柱体的压力为:小球对圆柱体的压力为:第30页
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