质点动力学1(牛顿定律功和能.ppt

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1、2-1 2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律第二章第二章 质点动力学质点动力学物理教研室物理教研室 段志欣段志欣经典力学的集大成者经典力学的集大成者 牛顿牛顿杰出的英国物理学家、数学家、天文学家。经典物理学的奠基人。牛顿(Isaac Newton,16421727)重要贡献自然哲学的数学原理牛顿运动三大定律万有引力定律微积分我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。基本概念基本概念1、惯性系2、力静止或作匀速直线运动的参考系。不存在绝对的惯性系，一般情况下，地球可近似视为惯

2、性系。物体产生加速度或形变的原因。具体的定量关系由牛顿第二定律给出。万有引力弹性力摩擦力万有引力万有引力1、物体间的万有引力方向沿着它们的连线大小2、物体的重力 地球对地面附近物体的万有引力弹性力弹性力1、弹性力 绳索的张力、压力等形变引起（恢复原形状的力）大小取决于物体的运动状态方向垂直于接触面2、胡克定律弹性力的大小与弹簧的伸长量成正比方向指向平衡位置摩擦力摩擦力1、摩擦力相对运动或有运动趋势引起（阻碍物体运动的力）大小取决于物体的运动状态方向与运动或运动趋势方向相反2、最大静摩擦力3、滑动摩擦力 略小于（近似等于）0牛顿运动定律牛顿运动定律 惯性定律惯性定律 牛顿第一定律 Newtons

3、 first law of motion 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到其他物体的相互作用迫使它改变这种运动状态为止。具有保持原状态的性质称为惯性，力可改变状态只能依靠观察和实验确定惯性系太阳系、地球近似惯性系相对于惯性系匀速运动的参考系牛顿力学的基础牛顿力学的基础惯性定律惯性定律牛顿力学的核心牛顿力学的核心 牛顿第二定律牛顿第二定律1、质点的动量 物质运动的一种量度。2、牛顿第二定律物体的动量随时间的变化率等于作用于该物的合外力适用条件：惯性系、低速、质点合外力与运动加速度的瞬时性矢量性和分力对应性（力的独立作用）牛顿力学的核心牛顿力学的核心 牛顿第二定律牛顿第二定律直角坐标

4、投影具体运用时常用其坐标分量形式计算牛顿力学的补充牛顿力学的补充 牛顿第三定律牛顿第三定律 两个物体之间的作用力与反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上。同时性：不能孤立存在同性质的力异物性：不能相互抵消1、两类问题已知作用在物体上的力，确定运动状态。已知物体的运动状态，推论作用在物体上的力。2、常用的分析方法和步骤定对象 看运动（参考系）查受力（画受力图）列方程（坐标系，规定正方向）牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用轮轮船船以以速速率率 0行行驶驶，它它受受到到的的摩摩擦擦阻阻力力与与速速率率成成正正比比，可可表表示示为为F=-k (k为为正正常常数数)。设设轮轮船

5、船的的质质量量为为m，当轮船发动机关闭后，当轮船发动机关闭后，求路程求路程x随时间随时间t的变化规律。的变化规律。解：（解：（1 1）由牛顿运动定律）由牛顿运动定律分离变量分离变量 例题1：P48 2-1两边积分两边积分积分并整理得积分并整理得如图系统，求物体如图系统，求物体A A和和B B的加速度。的加速度。例题2：P49 2-3小结和课后作业小结和课后作业 牛顿第二定律及其应用习题P76：1，2，4，5，19,21,22例题 2-1，2-3阅读教材相关内容2-2 2-2 功和能的关系功和能的关系第第2 2章章 质点动力学质点动力学物理教研室物理教研室 段志欣段志欣一一 功功1、功力的空间积

6、累效应，用W 表示2、直线运动恒力做功的表达式注意功是标量，只有大小无方向但有正负，取决于力与位移的夹角功的单位：焦耳（J）1J=1Nm3、变力做功的一般表达式微分法：分成多个小位移段位移小到力可视为不变力在小位移段内的功力在整个路径的功直角坐标表示例题：计算在头2s时间内，力对物体做的功。已知：车质量运动学方程，解法提要例题：重力做功重力做功的多少与路径无关做功的多少与起末点的位置决定21一人从H10m深的水井中提水,开始时,桶中装有M10kg的水(忽略桶的质量).由于水桶漏水,每升高1m要漏出0.2kg的水,求将水桶匀速地从井中提到井口的过程中,人所做的功。解:因水匀速上升oyy例题：P5

7、2 2-5二、二、保守力与非保守力保守力与非保守力 1、保守力力所做的功仅由受力质点起始和终了位置决定，而与受力质点所经历的路径无关。重力、弹性力、万有引力、静电场力等保守力沿任意闭合回路对受力质点做功为零2、非保守力摩擦力、流体阻力、粘滞力、爆炸力等三、三、势能势能定义空间位置的函数势能 数值上等于从该位置到参考位置保守力对物体所做的功势能属于系统，源于物体间相互作用为保守力势能由物体间相对位置决定的状态函数，又称位能势能的值与势能零点的选取有关 相对性例题：求重力势能以坐标原点 O 为势能参考零点任意 A 点的势能结论：保守力所做功等于势能增量的负值 例题：求弹性势能以坐标原点 O 为势能

8、参考零点弹性势能保守力所做功等于势能增量的负值 例题：求引力势能以无穷远为势能参考零点令引力势能 势能 与物体间相互作用及相对位置有关的能量.保守力的功弹性势能引力势能重力势能弹力功引力功重力功势能小结势能小结四、动能和动能定理四、动能和动能定理动能动能定义质点的动能物质运动的另一种量度四、动能和动能定理四、动能和动能定理质点的动能定理质点的动能定理合外力对质点所作的功等于质点动能的增量只适用于同一惯性系动能与功的单位和量纲相同功是是过程量，而动能是状态量.例题：求终止深度已知：子弹质量初速度解：定对象：子弹看运动（惯性系初末态动能）查受力：x 方向仅受阻力，其余方向合力为零列方程（运用质点动

9、能定理）四、动能和动能定理四、动能和动能定理质点系的动能原理质点系的动能原理质点系质点系注意：一对内力做功之和并不等于零一切外力所做功和一切内力所做功的代数和等于质点组动能的增量。五、功能原理五、功能原理系统的动能与势能之和定义系统的机械能系统机械能的增量等于外力和非保守内力做功之和五、机械能守恒定律五、机械能守恒定律若质点系受的外力和非保守内力都不做功则机械能守恒机械能守恒条件：且动能和势能通过保守内力作功实现相互转换要选择好系统，以及合适的势能零点利用机械能守恒定律能简化一些力学问题的计算小结和课后作业小结和课后作业动能定理和机械能守恒定律的应用做功的计算 势能的计算习题P77-79：12，19，23，24,26,35例题 2-5阅读教材相关内容