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1、11-4 牛顿运动定律牛顿运动定律 牛顿牛顿：17世纪最伟大的科学巨匠。世纪最伟大的科学巨匠。18岁剑桥大学三一学院读书。岁剑桥大学三一学院读书。1669年年,仅仅26岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。岁的牛顿担任卢卡斯讲座的教授。1672年起为皇家学会会员，年起为皇家学会会员，1703年为皇家学会主席直年为皇家学会主席直到逝世。到逝世。1701年辞去剑桥大学工作。年辞去剑桥大学工作。曾任造币厂厂长，曾任造币厂厂长，1705年受封为爵士。年受封为爵士。晚年研究宗教。终生未娶。（晚年研究宗教。终生未娶。（16431727）2 物理学上主要成就是创立了经典力学的基本体系，促成物理学上主要成就是创立了经
2、典力学的基本体系，促成了物理学史上第一次大综合；了物理学史上第一次大综合；对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的对于光学，牛顿致力于光的颜色和光的本性的 研究，作研究，作出了重大贡献；出了重大贡献；在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了二项式在数学方面，总结和发展了前人的工作，建立了二项式定理，创立了微积分；定理，创立了微积分；在天文学方面，发现了万有引力定律，创制反射望远镜，在天文学方面，发现了万有引力定律，创制反射望远镜，初步观察到了行星运动的规律。初步观察到了行星运动的规律。在在1687年发表著作年发表著作自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理，标志着经，标志着经典力学体系的确立。典
3、力学体系的确立。3任何质点都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体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。作用的力迫使它改变这种状态为止。第一定律引进了第一定律引进了两个重要概念两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质点不受力时保持静止或匀速直线运动状态的性质的性质,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.牛顿第一定律牛顿第一定律(A)4讨论讨论(1)力的作用是物体获得加速度
4、的原因。力的作用是物体获得加速度的原因。(2)牛顿运动定律中所涉及的物体，都是质点。因此物体牛顿运动定律中所涉及的物体，都是质点。因此物体惯性指质点的惯性，即物体平动时的惯性，而不涉及物惯性指质点的惯性，即物体平动时的惯性，而不涉及物体的转动。体的转动。5惯性系惯性系(inertia frame)和非惯性系和非惯性系 牛顿第一定律并非适用于一切参考系，牛顿第一定律牛顿第一定律并非适用于一切参考系，牛顿第一定律能成立的参考系称为能成立的参考系称为惯性系惯性系,不能成立的参考系称为不能成立的参考系称为非惯非惯性系性系。地球可近似作为惯性系直接应用牛顿运动定律。地球可近似作为惯性系直接应用牛顿运动定
5、律。牛顿第一定律可作为判断一个参考系是惯性系还是牛顿第一定律可作为判断一个参考系是惯性系还是非惯性系的理论依据。非惯性系的理论依据。地球绕太阳公转向心加速度约地球绕太阳公转向心加速度约5.9 10-3 ms-2 地球自转赤道上一点对地心的向心加速度约地球自转赤道上一点对地心的向心加速度约3.4 10-2 ms-1太阳绕银河系中心的向心加速度约太阳绕银河系中心的向心加速度约3 10-10 ms-16二二.牛顿第二定律牛顿第二定律(A)1.质量：质量：可量度物体惯性的大小。可量度物体惯性的大小。质量作为惯性的量度而引入质量作为惯性的量度而引入,称为称为惯性质量惯性质量。物体的质量与在相同外力作用下
6、物体获得物体的质量与在相同外力作用下物体获得的加速度的大小成反比。的加速度的大小成反比。质量是标量质量是标量,单位是单位是kg(千克千克)。微微观观物物体体的的质质量量是是用用碳碳的的同同位位素素 原原子子量量的的1/12为为单单位位来来量度量度,称为称为原子质量原子质量单位，用单位，用u表示表示 72.牛顿第二定律牛顿第二定律 质点加速度的大小与所受合力的大小成正比质点加速度的大小与所受合力的大小成正比,与质点自身与质点自身的质量成反比的质量成反比;加速度方向与合力方向相同。加速度方向与合力方向相同。分量式：分量式：Fx=m ax，Fy=m ay，Fz=m az 牛顿第二定律的数学形式为牛顿
7、第二定律的数学形式为注意注意(1)瞬时性、同向性瞬时性、同向性(2)不能直接应用于非惯性系，只适于描述宏观不能直接应用于非惯性系，只适于描述宏观物体的低速运动物体的低速运动(3)国际单位制国际单位制力的单位力的单位N 牛顿牛顿：1 N=1 kg m s 28自然坐标下自然坐标下讨论讨论(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,质量与运动速度相关质量与运动速度相关,如如相对论效应问题。相对论效应问题。(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9三三.牛顿第三定律牛顿第三定律(A)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。讨论讨论作用力、反作用力与平衡力的区别作用力、反作用力与平衡力的区别第三定律揭示了第三定律揭示了力力的三个性质的三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。作用力和反作用力性质相同。作用力和反作用力性质相同。