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1、质点动力学基础质点动力学基础 牛顿三定律为质点动力学提供了完备的基本牛顿三定律为质点动力学提供了完备的基本原理。还将有力、质量、动量和能量等一系列重原理。还将有力、质量、动量和能量等一系列重要物理概念。要物理概念。 根据牛顿运动定律，采用微积分和矢量代数根据牛顿运动定律，采用微积分和矢量代数等数学工具，原则上我们可以描述和预测一个或等数学工具，原则上我们可以描述和预测一个或多个质点组成的力学系统的状态和演化过程。多个质点组成的力学系统的状态和演化过程。1 1 生活中常见的力和基本自然力生活中常见的力和基本自然力1.1.生活中常见的力生活中常见的力 常见的力：重力、弹力、地面的支常见的力：重力、
2、弹力、地面的支撑力、摩擦力、空气阻力撑力、摩擦力、空气阻力 等。等。1).1).重力重力2;9.8(m/s )Gmgg 发生拉伸形变的绳索，其内部会产生使发生拉伸形变的绳索，其内部会产生使绳索收缩的弹力，称为弹性张力。绳索收缩的弹力，称为弹性张力。2).2).弹力弹力kxF斜拉桥的奥妙斜拉桥的奥妙3).3).摩擦力摩擦力静摩擦静摩擦最大静摩擦力最大静摩擦力 NfSS滑动摩擦滑动摩擦 速度较小时摩擦力小于速度较小时摩擦力小于最大静摩擦；速度增大，摩最大静摩擦；速度增大，摩擦力先减小，后变大。擦力先减小，后变大。 滑动摩擦力的大小也与滑动摩擦力的大小也与正压力成正比，与两物体接正压力成正比，与两物
3、体接触面积大小基本无关。触面积大小基本无关。接触面材料接触面材料静摩擦因数静摩擦因数 动摩擦因动摩擦因数数 钢钢- -钢钢(干净表面干净表面)0.70.6钢钢- -钢钢(加润滑剂加润滑剂)0.090.05铜铜- -钢钢0.50.4金属金属- -皮革皮革(干面干面)-0.6金属金属- -皮革皮革(涂油涂油)-0.2橡胶橡胶- -水泥路水泥路1.00.8特氟隆特氟隆- -特氟隆特氟隆0.040.04冰冰- -冰，雪橇冰，雪橇- -干雪干雪0.040.044).4).流体阻力流体阻力 流体阻力的大小与物体大小、形状和速率以流体阻力的大小与物体大小、形状和速率以及流体本身的密度和粘滞性等多种因素有关。
4、及流体本身的密度和粘滞性等多种因素有关。 相对速率较小时：相对速率较小时：-阻力系数，与物体的大小、形状，流体的性阻力系数，与物体的大小、形状，流体的性质有关。质有关。vfv6r6vfr v 斯托克斯黏滞公式斯托克斯黏滞公式黏性流体中运动的小球：黏性流体中运动的小球： 运动的速率足够大时：运动的速率足够大时： 是流体密度，是流体密度，S 物体运动方向的横截面积，物体运动方向的横截面积，Cd 为为曳引系数，依赖于流体的粘滞性。曳引系数，依赖于流体的粘滞性。 例如：例如：物体在空气中下落，空气阻力随物体下物体在空气中下落，空气阻力随物体下落速率的增大而增大。当空气阻力与重力大小相等落速率的增大而增
5、大。当空气阻力与重力大小相等时，物体达到最大速率时，物体达到最大速率-终极速率。终极速率。 雨滴在空气中下落的终极速率约为雨滴在空气中下落的终极速率约为 7-8m/s，跳，跳伞员落地的速度通常为伞员落地的速度通常为 5m/s 左右。左右。221vSCfdd2.2.基本的自然力基本的自然力 现代物理学已经证明，自然界只存在四种现代物理学已经证明，自然界只存在四种基本相互作用力：基本相互作用力：万有引力、电磁力、弱相互万有引力、电磁力、弱相互作用力、强相互作用力。作用力、强相互作用力。2 2 牛顿运动定律牛顿运动定律Issac Newton( (16431727) ) 英国人，经典物理学奠英国人，
6、经典物理学奠基人。对力学、光学、热学、基人。对力学、光学、热学、天文学、数学等都有重大贡天文学、数学等都有重大贡献。其代表作献。其代表作自然哲学的自然哲学的数学原理数学原理是力学的经典著是力学的经典著作。牛顿是近代自然科学奠作。牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的基时期具有集前人之大成的贡献的伟大科学家贡献的伟大科学家 。牛顿安葬于伦敦威斯敏斯特牛顿安葬于伦敦威斯敏斯特( (西敏寺西敏寺) )教堂教堂1.1.牛顿第二定律牛顿第二定律 牛顿对牛顿对运动运动的定义为物体质量和速度的定义为物体质量和速度的乘积的乘积 ，即，即动量动量。1).1).瞬时性瞬时性2).2).对应性对应性vmp tvmtpFd)d(ddamF 222222ddddddddddddtzmtvmmaFtymtvmmaFtxmtvmmaFzzzyyyxxx2ddvmmaFtvmmaFnn3).3).矢量性矢量性amF