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1、本课时教学基本要求本课时教学基本要求11、驾驭质量、驾驭质量(惯性质量惯性质量,引力质量引力质量)、力、力(基本力基本力,唯象力唯象力)、和惯性力等概念和惯性力等概念22、驾驭牛顿其次定律的基本内容及其适、驾驭牛顿其次定律的基本内容及其适用条件，用条件，娴熟驾驭用牛顿其次定律求解质点娴熟驾驭用牛顿其次定律求解质点动力学问题。动力学问题。33、驾驭常见力的性质和计算方法、驾驭常见力的性质和计算方法,能娴熟能娴熟分析物体受力状况，分析物体受力状况，驾驭隔离体图法。驾驭隔离体图法。44、理解惯性系和非惯性系的区分，、理解惯性系和非惯性系的区分，初步驾驭在非惯性系中求解质点动初步驾驭在非惯性系中求解质
2、点动力学的方法力学的方法其次章其次章 质点动力学质点动力学2.1 牛牛顿顿运运动动定律定律(经经典力学的基典力学的基础础)从多数从多数试验试验事事实实中中归纳归纳而得而得 质点动力学质点动力学1、自然界的物体原来是什么状态？、自然界的物体原来是什么状态？2、物体受到外来作用后会怎样？、物体受到外来作用后会怎样？3、作用双方存在什么关系？、作用双方存在什么关系？4、作用的本质是什么？、作用的本质是什么？-牛顿第确定律牛顿第确定律-牛顿其次定律牛顿其次定律-牛顿牛顿第三第三定律定律-由特定媒介传递的由特定媒介传递的 四种基本相互作用四种基本相互作用质点动力学质点动力学牛顿第确定律牛顿第确定律 惯性
3、定律惯性定律 外力为零时外力为零时,物体保持原有运动状态不变物体保持原有运动状态不变 (定义了定义了)惯性系惯性系 惯性定律成立的参考系惯性定律成立的参考系 (通常选地球或太阳为惯性系通常选地球或太阳为惯性系)地球参考系星系参考系太阳参考系(近似惯性系)地心参考系:自转加速度 a 3.4 cm/s2太阳参考系:公转加速度 a 0.6 cm/s2银河系参考系:绕行加速度 a 3 10-8 cm/s2质点动力学质点动力学质点动力学质点动力学2.2 牛牛顿顿其次定律其次定律 运运动动定律定律 物体受外力作用物体受外力作用 F,相相对对于于惯惯性系的性系的加速度加速度a 留意点留意点 其次定律原则上只
4、适用于质点其次定律原则上只适用于质点 其次定律只能用于惯性系其次定律只能用于惯性系 F 与与 a 的关系是瞬时关系的关系是瞬时关系(力是产生加速度的缘由力是产生加速度的缘由)重量形式重量形式:质点动力学质点动力学牛顿第牛顿第三三定律定律 作用与反作用力定律作用与反作用力定律 作用力与反作用力属于同一性质的力 作用力与反作用力同时产生、同时消逝 第三定律是物体受力分析的基础四种基本相互作用四种基本相互作用 力是物体间的相互作用 自然界四种基本相互作用:引力、电磁、强、弱 (1)引力相互作用引力相互作用 引力 长程力(吸引力)质点动力学质点动力学重力重力 P 地表旁边的地球引力地表旁边的地球引力引
5、力质量和惯性质量引力质量和惯性质量:质点动力学质点动力学拉力:T 张力:T正压力:N(垂直于接触面)弹性力:胡克定律 f=k x(与位移方向相反)摩擦力:阻碍物体相对运动 最大静摩擦力 f 0 =0 N 动摩擦力 f =N唯象力 唯象参数:k 、0 、(2)电磁相互作用电磁相互作用 电磁力 长程力(吸引力或排斥力)力学中:张力、拉力、正压力、弹性力、摩擦力 分子间电磁相互作用的集体效应(分子力的宏观表现)质点动力学质点动力学 (3)强相互作用强相互作用 核子间的相互吸引力核子间的相互吸引力,短程力短程力 10-15 m 量子色动力学量子色动力学(QCD)Quantum Chromo dynam
6、ics (4)弱相互作用弱相互作用 引起原子核衰变，有轻子参与的相互作用力引起原子核衰变，有轻子参与的相互作用力,短程力短程力 10-17 m 中子中子衰变衰变 n p+e-+弱电统一理论弱电统一理论 WeinbergSalamGalshow (Nobel Prize 1979)S.Weinberg A.Salam S.L.Galshow(相互作用)标准模型标准模型 QCD +弱电统一理论质点动力学质点动力学10-12110-210-39作作用用强强度度 1 0-1 7m 10-15m0 0 作作 用用 范范 围围短程短程短程短程长程长程长程长程力力 程程弱弱 力力强强 力力电磁力电磁力万有引
7、力万有引力 力类型力类型特征量特征量传传递递媒媒介介引力子引力子?光子光子胶子胶子中间中间 玻色子玻色子牛顿力学对微观运动不适用牛顿力学对微观运动不适用(微观运动微观运动:量子力学量子力学)牛顿力学范围内只涉及牛顿力学范围内只涉及:引力相互作用和电磁相互作用引力相互作用和电磁相互作用(长程力长程力)质点动力学质点动力学2.3 力学相对性原理力学相对性原理 非惯性系力学定律非惯性系力学定律 当车的 a=0 时,单摆和小球的状态符合牛顿定律 当 a0 时在车内视察,单摆和小球的状态不符合牛顿定律 在有些参考系中牛顿定律成立,这些参考系称为惯性系 相对惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系 相对惯性
8、系作加速运动的参考系是非惯性系质点动力学质点动力学力学相对性原理力学相对性原理 力学定律在全部惯性系中具有相同形式力学定律在全部惯性系中具有相同形式 不存在确定参考系(相对性)质点动力学质点动力学非惯性系中的力学定律非惯性系中的力学定律 一切相对于惯性系作匀速直线运动匀速直线运动的参考系,仍是惯性系惯性系 一切相对于惯性系作加速运动加速运动的参考系,都是非惯性系非惯性系 (平动、转动)(1)平动非惯性系平动非惯性系 相对于惯性系作相对于惯性系作直线加速运动直线加速运动的参考系的参考系质点动力学质点动力学(2)转动非惯性系转动非惯性系 相对于惯性系作转动的参考系相对于惯性系作转动的参考系 确定运
9、动确定运动 质点相对于惯性系质点相对于惯性系(静止系静止系)的运动的运动 相对运动相对运动 质点相对于转动系质点相对于转动系(运动系运动系)的运动的运动 牵连运动牵连运动 运动参考系上与质点相重合的那一点相对于静止运动参考系上与质点相重合的那一点相对于静止系的运动系的运动质点动力学质点动力学4、解联立方程组，用符号化简后代入数据,进行数值计算。(原始数据留意单位,尽量化为 SI 制)牛顿定律的解题步骤牛顿定律的解题步骤:1、运用第三定律对探讨对象进行受力分析、运用第三定律对探讨对象进行受力分析,画出各物画出各物体受力图体受力图 (隔离体隔离体法法)2、选取惯性参考系,建立合适坐标系。(尽量使加
10、速度的方向与坐标轴正向一样)3、依据物体受力图,运用其次定律列出联立方程5、对结果进行探讨。(分析结果是否合理,有何物理意义)质点动力学质点动力学例如图所示,A为定滑轮,B为动滑轮,它们和绳的质量均可忽视。当 m1 =2干克,m2 =1干克,m3 =0.5干克时,试求:(1)物体 m1 、m2 、m3 的加速度 (2)每条绳上的张力质点动力学质点动力学质点动力学质点动力学例2.9质量M、倾角的斜面体放在光滑的水平面上,质量 m 的物体置于光滑的斜面上。求斜面体相对地面的加速度和物体相对斜面体的加速度。xyoxyomMmgNmai物体M gNai斜面体质点动力学质点动力学例2.10 地面上纬度 处,有一质量为 m 的静止物体。考虑地球自转的影响,求物体的重力和该处的重力加速度。作业：作业：2-32-182-192-20 2-212-27