第2章牛顿运动定律精选PPT.ppt
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1、第2章牛顿运动定律第1页,此课件共38页哦2.1 牛顿运动三定律牛顿运动三定律任何质点都保持静止或匀速直线运动状态,直到其它物体作用的力迫任何质点都保持静止或匀速直线运动状态,直到其它物体作用的力迫使它改变这种状态为止。使它改变这种状态为止。第一定律第一定律引进了引进了二个重要概念二个重要概念惯性惯性 质点不受力时保持静止或匀速直线运动状态的的质点不受力时保持静止或匀速直线运动状态的的性质性质,其大小用质量量度。其大小用质量量度。力力 使质点改变运动状态的原因使质点改变运动状态的原因质点处于静止或匀速直线运动状态时:质点处于静止或匀速直线运动状态时:(静力学基本方程静力学基本方程)一一.牛顿第
2、一定律牛顿第一定律第2页,此课件共38页哦二二.牛顿第二定律牛顿第二定律某时刻质点动量对时间的变化率正比于该时刻作用在质点上所某时刻质点动量对时间的变化率正比于该时刻作用在质点上所有力的合力。有力的合力。取适当的单位,使取适当的单位,使 k=1,则有,则有当物体的质量不随时间变化时当物体的质量不随时间变化时 直角坐标系下为直角坐标系下为 第3页,此课件共38页哦讨论讨论(1)第二定律只适用于质点的运动情况第二定律只适用于质点的运动情况自然坐标下自然坐标下物体在运动中质量有所增减物体在运动中质量有所增减,如火箭、雨滴问题。如火箭、雨滴问题。高高速(速(v 106 m/s)运动中运动中,质量与运动
3、速度相关质量与运动速度相关,如相对如相对论效应问题。论效应问题。(2)以下两种情况下,质量不能当常量以下两种情况下,质量不能当常量第4页,此课件共38页哦三三.牛顿第三定律牛顿第三定律第三定律揭示了第三定律揭示了力力的两个性质的两个性质成对性成对性 物体之间的作用是相互的。物体之间的作用是相互的。同时性同时性 相互作用之间是相互依存,同生同灭。相互作用之间是相互依存,同生同灭。当物体当物体 A 以力以力作用于物体作用于物体 B 时,物体时,物体 B 也同时以力也同时以力作用于物体作用于物体 A 上,上,和和总是大小相等,方向相反,总是大小相等,方向相反,且在同一直线上。且在同一直线上。讨论讨论
4、第三定律是关于力的定律,它适用于接触力。对于非接触的两个第三定律是关于力的定律,它适用于接触力。对于非接触的两个物体间的相互作用力,由于其相互作用以有限速度传播,存在延物体间的相互作用力,由于其相互作用以有限速度传播,存在延迟效应。迟效应。第5页,此课件共38页哦2.2 力学中常见的几种力力学中常见的几种力一一.万有引力万有引力质量为质量为 m1、m2,相距为,相距为 r 的两质的两质点间的万有引力大小为点间的万有引力大小为用矢量表示为用矢量表示为说明说明(1)依据万有引力定律定义的质量叫依据万有引力定律定义的质量叫引力质量引力质量,常见的用天平称,常见的用天平称量物体的质量,实际上就是测引力
5、质量;依据牛顿第二定律量物体的质量,实际上就是测引力质量;依据牛顿第二定律定义的质量叫定义的质量叫惯性质量惯性质量。实验表明:对同一物体来说,两种质量。实验表明:对同一物体来说,两种质量总是相等。总是相等。第6页,此课件共38页哦如图所示,一质点如图所示,一质点m 旁边放一长度为旁边放一长度为L、质量为质量为M 的杆,杆离质点的杆,杆离质点近端距离为近端距离为l。解解例例该系统的万有引力大小。该系统的万有引力大小。求求当当 l L 时时(2)万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用杆与质点间的杆与质点间的万有引力大小为万有引力大小为质点与质量元间的万
6、有引力大小为质点与质量元间的万有引力大小为第7页,此课件共38页哦(3)重力重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力是地球对其表面附近物体万有引力的分力为物体所处的地理纬度角为物体所处的地理纬度角设地球半经为设地球半经为R,质量为,质量为M,物体质量为,物体质量为m,考虑地球自转考虑地球自转后物体重力为后物体重力为二二.弹性力弹性力当两宏观物体有接触且发生微小当两宏观物体有接触且发生微小形变形变时,时,形变的物体对与它接触的物体会产生力形变的物体对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫的作用,这种力叫弹性力弹性力。在形变不超过一定限度内,弹簧的弹性力在形变不超过一定限度内,弹簧的弹性力 遵遵从
7、从胡克定律胡克定律绳子在受到拉伸时,其内部也同样出现绳子在受到拉伸时,其内部也同样出现弹性张力弹性张力。无形变,无弹性力无形变,无弹性力第8页,此课件共38页哦设绳子设绳子MN 两端分别受到的拉力为两端分别受到的拉力为 和和 。MNP想象把绳子从任意点想象把绳子从任意点P 切开,使绳子分成切开,使绳子分成MP 和和NP 两段,两段,其间的作用力大小其间的作用力大小T 叫做绳子在该点叫做绳子在该点P 的的张力张力。如图所示。如图所示。设绳子以垂直加速度设绳子以垂直加速度 运动,绳子质量线运动,绳子质量线密度为密度为 ,则其上任一小段则其上任一小段 l 满足下列满足下列方程方程 l由方程看出:一般
8、情况下,绳子上各处由方程看出:一般情况下,绳子上各处的张力大小是不相等的,但在绳子的质的张力大小是不相等的,但在绳子的质量可以忽略不计时,绳子上各处的张力量可以忽略不计时,绳子上各处的张力相等。相等。第9页,此课件共38页哦四四.摩擦力摩擦力当两相互接触的物体当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止,且彼此之间保持相对静止,且沿接触面有相对运沿接触面有相对运动趋势时,在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋势的力,动趋势时,在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋势的力,称称为为静摩擦力静摩擦力。1.静摩擦力静摩擦力说明说明静摩擦力的大小随引起相对运动趋势的外力而变化。最大静摩擦力为静摩擦力的大小随引起
9、相对运动趋势的外力而变化。最大静摩擦力为 fmax=0 N2.滑动摩擦力滑动摩擦力两物体相互接触,并有相对滑动时,在两物体接触处出现的两物体相互接触,并有相对滑动时,在两物体接触处出现的相互作用的摩擦力,称为相互作用的摩擦力,称为滑动摩擦力滑动摩擦力。(0 为最大静摩擦系数为最大静摩擦系数,N 为正压力为正压力)(为滑动摩擦系数为滑动摩擦系数)第10页,此课件共38页哦3.物体运动时的流体阻力物体运动时的流体阻力当物体穿过液体或气体运动时,会受到流体阻力,该阻力与运动物体当物体穿过液体或气体运动时,会受到流体阻力,该阻力与运动物体速度方向相反,大小随速度变化。速度方向相反,大小随速度变化。(1
10、)当物体速度不太大时,流体为层流,阻力主要由流体的粘滞当物体速度不太大时,流体为层流,阻力主要由流体的粘滞性产生。这时流体阻力与物体速率成正比。性产生。这时流体阻力与物体速率成正比。(2)当物体穿过流体的速率超过某限度时(低于声速),流体当物体穿过流体的速率超过某限度时(低于声速),流体出现旋涡,这时流体阻力与物体速率的平方成正比。出现旋涡,这时流体阻力与物体速率的平方成正比。(3)当物体与流体的相对速度提高到接近空气中的声速时,当物体与流体的相对速度提高到接近空气中的声速时,这这时流体阻力将迅速增大。时流体阻力将迅速增大。第11页,此课件共38页哦2.3 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用
11、一一.微分问题微分问题例例解解二二.积分问题积分问题求求物体受到的力物体受到的力已知一物体的质量为已知一物体的质量为 m ,运动方程为运动方程为已知运动状态,求质点受到的合力已知运动状态,求质点受到的合力已知质点受到的合力已知质点受到的合力 ,求运动状态。,求运动状态。与质点运动学相似,质点动力学问题大体可分为两类问题。与质点运动学相似,质点动力学问题大体可分为两类问题。第12页,此课件共38页哦1.牛顿运动定律通常用于在已知主动力的情况牛顿运动定律通常用于在已知主动力的情况下求解物体运动的加速度和被动力;下求解物体运动的加速度和被动力;2.解题步骤解题步骤:a.隔离物体(选取对象)隔离物体(
12、选取对象),受力分析,受力分析;b.对研究对象的运动状态做定性分析;对研究对象的运动状态做定性分析;c.建立坐标系;建立坐标系;d.列方程;列方程;e.求解方程组,分析结果。求解方程组,分析结果。第13页,此课件共38页哦例例1 质量为质量为m1倾角为倾角为的斜的斜块块可以在光滑水平面上可以在光滑水平面上运运动动。斜。斜块块上放一小木上放一小木块块,质质量量为为m2。斜。斜块块与小木与小木块块之之间间有摩擦,摩擦因数有摩擦,摩擦因数为为。现现有水平力有水平力F作用在斜作用在斜块块上,上,如如图图(a)所示。欲使小木所示。欲使小木块块m2与斜与斜块块m1以相同的加速度以相同的加速度一起运一起运动
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