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1、第2章质点运动学第1页，共21页，编辑于2022年，星期一 2.1 牛顿运动三定律任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到外力迫使它任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到外力迫使它改变这种状态为止。改变这种状态为止。一一、牛顿第一定律牛顿第一定律伽利略伽利略向下向下 加速运动加速运动向上向上 减速运动减速运动水平水平 匀速运动匀速运动第2页，共21页，编辑于2022年，星期一二二、牛顿第二定律牛顿第二定律(2)直角坐标系中直角坐标系中自然坐标中自然坐标中(1)质量不变质量不变内容内容：某时刻质点受的合力为某时刻质点受的合力为则，合力与动量的变化率有关系：则，合力与动量的变化率有关系：
2、定义质点动量：定义质点动量：第3页，共21页，编辑于2022年，星期一三三、牛顿第三定律牛顿第三定律 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；一致性一致性 作用力与反作用力性质一致；作用力与反作用力性质一致；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。第4页，共21页，编辑于2022年，星期一 2.2 力学中常见的几种力一一、万有引力万有引力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；依据牛顿第二定；依据牛顿第二定律定义的质量叫律定义的质量叫惯性质量惯性质量。实验表明
3、：对同一物体来说，两种。实验表明：对同一物体来说，两种质量总是相等。质量总是相等。(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(3)重力重力是引力分量是引力分量物体所处的地理纬度角第5页，共21页，编辑于2022年，星期一如图所示，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 时时杆、质点间引力杆、质点间引力质元、质点间引力质元、质点间引力质元质元杆可看作是一质点问题问题：杆能否看作是一质点？杆能否看作是
4、一质点？第6页，共21页，编辑于2022年，星期一二、张力二、张力FFT ATBTAT BA B根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律=-T ATA=-TBT B根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律mAB a=TA-TB若绳子质量忽略不计，则若绳子质量忽略不计，则TA=TB，各处张力相等，各处张力相等第7页，共21页，编辑于2022年，星期一三、摩擦力三、摩擦力表面光滑仍存在有一定的摩擦力第8页，共21页，编辑于2022年，星期一四、四、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。当物体穿过液体或气体运动时，会受到流体阻力。(1)当物体速度不太大时，流体为层流，阻
5、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。性产生。(2)当物体速率超过某限度时，流体出现旋涡，这时流体阻力与物当物体速率超过某限度时，流体出现旋涡，这时流体阻力与物体速率的平方成正比。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，这时流体这时流体阻力将迅速增大。阻力将迅速增大。第9页，共21页，编辑于2022年，星期一2.3 牛顿运动定律的应用第10页，共21页，编辑于2022年，星期一设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以 v0 向上运动，从时刻向上运
6、动，从时刻 t=0 开始粒子受到开始粒子受到 F=F0 t 水平力的作用，水平力的作用，F0 为常量，粒子质量为常量，粒子质量为为 m 。水水平平方方向向例例解解粒子的运动轨迹。粒子的运动轨迹。求求运动轨迹运动轨迹竖直方向竖直方向第11页，共21页，编辑于2022年，星期一设一物体在离地面上空高度等于地球半径处由静止落下。设一物体在离地面上空高度等于地球半径处由静止落下。解解例例它到达地面时的速度它到达地面时的速度（不计空气阻力和地球的自转）。不计空气阻力和地球的自转）。求求地面地面由加速度由加速度a 求得距离求得距离 r 和速度和速度v 的关系的关系r2R第12页，共21页，编辑于2022年
7、，星期一以初速度以初速度v0 竖直向上抛出一质量为竖直向上抛出一质量为m 的小球，小球除受重力的小球，小球除受重力外，还受一个大小为外，还受一个大小为mv 2 的粘滞阻力。的粘滞阻力。解解例例求求 小球上升的最大高度。小球上升的最大高度。最高处速度为零mgmv2第14页，共21页，编辑于2022年，星期一lNy例例解解取整个绳为研究对象取整个绳为研究对象一柔软绳长一柔软绳长 l，线密度，线密度 ，一端着地开始自由下落，一端着地开始自由下落.求求下落到任意长度下落到任意长度 y 时刻，给地面的压力时刻，给地面的压力N为多少？为多少？自由落体第15页，共21页，编辑于2022年，星期一2.4 牛顿
8、运动定律的适用范围一一、惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系a遵守第二定律遵守第二定律不遵守第二定律不遵守第二定律惯性系惯性系非惯性系非惯性系2.相对于惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系相对于惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系说明说明3.其中，加速度是相对于惯性系的。其中，加速度是相对于惯性系的。1.牛顿运动定律只在惯性系中成立牛顿运动定律只在惯性系中成立第16页，共21页，编辑于2022年，星期一第17页，共21页，编辑于2022年，星期一 哪些参考系是惯性系呢？哪些参考系是惯性系呢？只能靠实验来确定只能靠实验来确定相对已知惯性系匀速运动的参考系也是惯性系相对已知惯性系匀速运动的参考系也
9、是惯性系目前惯性系的认识情况是目前惯性系的认识情况是稍好点的惯性系：稍好点的惯性系：太阳太阳一般工程上可用的惯性系一般工程上可用的惯性系 地球地球(地心或地面地心或地面)第18页，共21页，编辑于2022年，星期一TTm1gm2g质量分别为质量分别为 m1 和和 m2 的两物体用轻细绳相连接后，悬挂在一个固的两物体用轻细绳相连接后，悬挂在一个固定在电梯内的定滑轮的两边。滑轮和绳的质量以及所有摩擦均不定在电梯内的定滑轮的两边。滑轮和绳的质量以及所有摩擦均不计。当电梯以计。当电梯以 a0=g/2 的加速度下降时。的加速度下降时。解解例例绳中的张力。绳中的张力。求求第19页，共21页，编辑于2022
10、年，星期一m以地面参考系以地面参考系例例一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以匀加速度一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以匀加速度a0 上升时，质量为上升时，质量为m 的物体从斜面顶端开始下滑的物体从斜面顶端开始下滑.yxmgx 方向方向y 方向方向物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。求求解解第20页，共21页，编辑于2022年，星期一二、二、牛顿定律适用范围牛顿定律适用范围牛顿定律适用于低速、宏观物体。牛顿定律适用于低速、宏观物体。狭义相对论狭义相对论 高速运动问题高速运动问题量子力学量子力学 微观粒子问题微观粒子问题第21页，共21页，编辑于2022年，星期一