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1、牛顿运动定律正式稿本讲稿第一页，共三十三页Nicholas Copernicus1473-1543(Niklas Koppernigk)Developed a mathematical model for a Sun-centered solar system本讲稿第二页，共三十三页Galileo Galilei1564-16424Among the first to turn a telescope to the sky4Developed the Scientific Method4Believed in the popularization of science4Developed th
2、e Law of Inertia本讲稿第三页，共三十三页本讲稿第四页，共三十三页Newtons LawsIsaac Newton 1642-1727Isaac Newton-1687本讲稿第五页，共三十三页第2章 牛顿运动定律 本章内容：本章内容：2.2.1 1 牛顿运动三定律牛顿运动三定律2.2.2 2 力学中常见的几种力力学中常见的几种力2.2.3 3 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用2.2.4 4 牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围NewNewt tonsons L La awsws of of MoMot tionionScSca al la ars rs&VecVect
3、 torsorsIsaac Newton-1686本讲稿第六页，共三十三页2.12.1 牛顿运动三定律牛顿运动三定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。体对它作用的力迫使它改变这种状态为止。2.1.12.1.1 牛顿第一定律牛顿第一定律三个重要概念三个重要概念v 惯惯 性性 质点不受力时保持静止或匀速直线运动质点不受力时保持静止或匀速直线运动状态的的性质状态的的性质,其大小用质量量度。其大小用质量量度。v 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。v 惯性系惯性系 牛顿运动定
4、律适用的参考系。牛顿运动定律适用的参考系。质点处于静止或匀速直线运动状态质点处于静止或匀速直线运动状态(质点处于平衡状态质点处于平衡状态)L La aw w of of InerInert ti ia a本讲稿第七页，共三十三页Mass(质量)4is the measure of the inertia of an object.4is measured in kilograms.4Inertia is the natural tendency of a body at rest to remain at rest,and of a body in motion to continue mov
5、ing with unchanged velocity.EnglishMetricMassSlugKilogram WeightPoundNewton本讲稿第八页，共三十三页Force（力）4the agency of change.4changes the velocity.4is a vector quantity.4.measured in Newtons.Force is simply:A PUSHA PULLor本讲稿第九页，共三十三页某时刻质点动量对时间的变化率等于该时刻作用在质点上所某时刻质点动量对时间的变化率等于该时刻作用在质点上所有力的合力。有力的合力。2.1.22.1.2
6、牛顿第二定律牛顿第二定律质量不随时间变化时质量不随时间变化时牛顿第二定律的分量形式牛顿第二定律的分量形式（自自然然坐坐标标系系（直直角角坐坐标标系系F Force,orce,M Ma ass,ss,A Accelercceleratationion (F F=mma a):):本讲稿第十页，共三十三页2.1.32.1.3 牛顿第三定律牛顿第三定律当物体当物体 A A 以力以力作用于物体作用于物体 B B 时，物体时，物体 B B 也同时以力也同时以力作用于物体作用于物体 A 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。r 讨论讨论第一定律第一
7、定律 “力力”的概念的概念注意三个重要概念：注意三个重要概念：惯性、力、惯性参照系惯性、力、惯性参照系第二定律第二定律 力的度量力的度量(定量描述定量描述)注意力的注意力的 瞬时性、矢量性和对应性瞬时性、矢量性和对应性第三定律第三定律 力的特性力的特性注意力的注意力的 成对性、一致性和同时性成对性、一致性和同时性“A Ac ct tionion=ReRea ac ct tion”ion”本讲稿第十一页，共三十三页2.22.2 力学中常见的几种力力学中常见的几种力2.2.12.2.1 万有引力万有引力本讲稿第十二页，共三十三页v万有引力公式只适用于两质点万有引力公式只适用于两质点v重力：重力：r
8、 讨论：讨论：为物体所处的地理纬度角为物体所处的地理纬度角本讲稿第十三页，共三十三页KeplersKeplers L La awsws a accordingccording t to o NewNewt tononNewton showed that when an object moves around a1/r2 force center,the objects path is:a)An ellipse closed orbitb)A parabola open orbitc)A hyperbola open orbitcomets本讲稿第十四页，共三十三页TheThe effeceff
9、ect t of of l la aunchunch speedspeed onon t thehe t tr ra ajecject tor ory y of of a a s satatelliellit te e.4RequiredRequired l la aunchunch speedspeed forfor E Ea ar rt th h s satatelliellit teses is:is:88 k kmm/s/s (17,5(17,500 00 mmph)ph)forfor circulcircula ar r orbiorbit t jusjust at abobov v
10、e e atmatmosphere,osphere,1111 k kmm/s/s (25,(25,000 m000 mph)ph)t to o escesca apepe frofrom m E Ea ar rt th.h.本讲稿第十五页，共三十三页2.2.22.2.2 弹性力弹性力当两宏观物体有接触且发生微小形变时，形变的物体对与它接触当两宏观物体有接触且发生微小形变时，形变的物体对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹性力的物体会产生力的作用，这种力叫弹性力 。例例F F1 1F F2 2T T1 1T T2 2张力张力r讨论：讨论：v大小大小v方向方向本讲稿第十六页，共三十三页2.2.
11、32.2.3 摩擦力摩擦力当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止，且沿接触面有相对当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止，且沿接触面有相对运动趋势时，在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋势的力，运动趋势时，在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋势的力，称为静摩擦力。称为静摩擦力。1.1.静摩擦力静摩擦力2.2.滑动摩擦力滑动摩擦力两物体相互接触，并有相对滑动时，在两物体接触处出现的两物体相互接触，并有相对滑动时，在两物体接触处出现的相互作用的摩擦力，称为滑动摩擦力。相互作用的摩擦力，称为滑动摩擦力。(为滑动摩擦系数为滑动摩擦系数)r讨论：讨论：v大小大小v方向方向本讲稿第十七页，共三十三页4.4
12、.4.4.电磁力电磁力电磁力电磁力电磁力和强力电磁力和强力电电磁磁力力：存存在在于于静静止止电电荷荷之之间间的的电电性性力力以以及及存存在在于于运运动动电电荷荷之之间间的的磁磁性性力力，本本质质上上相相互互联联系系，总总称称为为电电磁力。磁力。分分子子或或原原子子都都是是由由电电荷荷系系统统组组成成，它它们们之之间间的的作作用用力力本本质质上上是是电电磁磁力力。例例如如：物物体体间间的的弹弹力力、摩摩擦擦力力，气气体体的的压力、浮力、粘滞阻力。压力、浮力、粘滞阻力。5.5.5.5.强力强力强力强力强强力力：亚亚微微观观领领域域，存存在在于于核核子子、介介子子和和超超子子之之间间的的、把原子内的
13、一些质子和中子紧紧束缚在一起的一种力。把原子内的一些质子和中子紧紧束缚在一起的一种力。作用范围：作用范围：本讲稿第十八页，共三十三页6.6.6.6.弱力弱力弱力弱力弱弱 力力弱弱力力：亚亚微微观观领领域域内内的的另另一一种种短短程程力力，导导致致 衰衰变变放放出电子和中微子的重要作用力出电子和中微子的重要作用力。四种基本力的比较四种基本力的比较 力类型力类型项目项目万有引力万有引力电磁力电磁力强强 力力弱弱 力力力力 程程长程长程长程长程短程短程短程短程作作 用用 范范 围围0 0 0 0 110 0-15-15mm1 0 0求：求：解：解：第二步：列牛顿定律方程第二步：列牛顿定律方程 （原理
14、式）（原理式）第一步：画质点第一步：画质点mm的受力图的受力图本讲稿第二十七页，共三十三页第三步：解上述微分方程第三步：解上述微分方程1.1.分离变量分离变量2.2.两边分别积分两边分别积分由由#3.3.得解得解（同学自解）（同学自解）本讲稿第二十八页，共三十三页例例例例5 5 5 5 质量为质量为质量为质量为m m m m 的小球，用轻绳的小球，用轻绳的小球，用轻绳的小球，用轻绳ABAB、ACACACAC连接如图。剪断连接如图。剪断连接如图。剪断连接如图。剪断AB AB AB AB 后瞬间，后瞬间，后瞬间，后瞬间，BC BC 中的张力之比中的张力之比中的张力之比中的张力之比A A解：解：剪断
15、剪断ABAB之前后，小球受力分析如下图：之前后，小球受力分析如下图：B BC C本讲稿第二十九页，共三十三页断前断前mm静止，静止，a=0a=0断后瞬间断后瞬间 v=0v=0即即（断前）（断前）（断后）（断后）本讲稿第三十页，共三十三页 即即2.42.4 牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围2.4.12.4.1 惯性系惯性系甲乙F Fmm牛顿定律在该参照系中不适用牛顿定律在该参照系中不适用非惯性系非惯性系观察者甲：观察者甲：观察者乙：观察者乙：无力无力和加速度和加速度但确有加速度但确有加速度l l0 0牛顿定律在该参照系中适用牛顿定律在该参照系中适用惯性系惯性系本讲稿第三十一页，共三十
16、三页r 结论结论(1)(1)凡是牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系。凡是牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系。(3)(3)相对于一惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。相对于一惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。(2)(2)判断某参考系是否是惯性系的依据是实验。判断某参考系是否是惯性系的依据是实验。实验表明：在地面上，牛顿运动定律是相当精确的定律，实验表明：在地面上，牛顿运动定律是相当精确的定律，因此通常取地面参照系为惯性参照系。因此通常取地面参照系为惯性参照系。2.4.22.4.2 牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围低速低速 宏观宏观第第2 2章结束章结束本讲稿第三十二页，共三十三页本讲稿第三十三页，共三十三页