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1、2.1 牛顿牛顿运动运动定律定律(经典力学的基础)从无数实验事实中归纳而得质点动力学1、自然界的物体本来是什么状态？、自然界的物体本来是什么状态？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？-牛顿牛顿第一第一定律定律-牛顿牛顿第二第二定律定律-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第1页/共20页质点动力学牛顿第一定律惯性定律 外力为零时,物体保持原有运动状态不变(定义了)惯性系 惯性定律成立的参考系(通常选地球或太阳为惯性系)地球参考
2、系星系参考系太阳参考系(近似惯性系)第2页/共20页地心参考系: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质点动力学第3页/共20页质点动力学2.2 牛顿第二定律 运动定律 物体受外力作用 F,相对于惯性系的加速度a 注意点注意点 第二定律原则上只适用于质点 第二定律只能用于惯性系 F 与 a 的关系是瞬时关系(力是产生加速度的原因)分量形式:第4页/共20页质点动力学牛顿第三定律 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、同时消失 第三定律是物体受力分析的基础四种
3、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)第5页/共20页质点动力学重力重力 P 地表附近的地球引力地表附近的地球引力引力质量和惯性质量引力质量和惯性质量:第6页/共20页质点动力学拉力: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
4、的集体效应(分子力的宏观表现)第7页/共20页质点动力学 (3)强相互作用 核子间的相互吸引力,短程力 10-15 m 量子色动力学(QCD)Quantum Chromo dynamics (4)弱相互作用 引起原子核衰变，有轻子参与的相互作用力,短程力 10-17 m 中子衰变 n p+e-+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 QCD +弱电统一理论第8页/共20页质点动力学10-12110-210-39作用强度 1 0-1 7m 10-15m0 0 作
5、用 范 围短程短程长程长程力 程弱 力强 力电磁力万有引力 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(微观运动:量子力学)牛顿力学范围内只涉及:引力相互作用和电磁相互作用(长程力)第9页/共20页质点动力学2.3 力学相对性原理 非惯性系力学定律 当当车的车的 a=0 时时,单摆和小球的状态符合牛顿定律单摆和小球的状态符合牛顿定律 当当 a0 时时在车内观察在车内观察,单摆和小球的状态不符合牛顿定律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牛顿定律成立,这些参考系称为惯性系惯性系 相对惯性系作匀速直线运
6、动匀速直线运动的参考系也是惯性系惯性系 相对惯性系作加速运动加速运动的参考系是非惯性系非惯性系第10页/共20页质点动力学力学相对性原理 力学定律在所有惯性系中具有相同形式 不存在绝对参考系(相对性)第11页/共20页质点动力学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的参考系,仍是惯性系 一切相对于惯性系作加速运动的参考系,都是非惯性系 (平动、转动)(1)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第12页/共20页质点动力学(2)转动非惯性系 相对于惯性系作相对于惯性系作转动转动的参考系的参考系 绝对运动 质点相对于惯性系质点相对于惯性系(
7、静止系静止系 )的运动的运动 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 运动参考系上运动参考系上与质点相重合与质点相重合的那一点相对于的那一点相对于静止系的运动静止系的运动第13页/共20页质点动力学4、解联立方程组，用符号化简后代入数据,进行数值计算。(原始数据注意单位,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、运用第三定律对研究对象进行受力分析,画出各物体受力图 (隔离体法)2、选取惯性参考系,建立合适坐标系。(尽量使加速度的方向与坐标轴正向一致)3、根据物体受力图,运用第二定律列出联立方程5、对结果进行讨论。(分析结果是否合理
8、,有何物理意义)第14页/共20页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略。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)每条绳上的张力第15页/共20页质点动力学第16页/共20页质点动力学例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斜面体第17页/共20页质点动力学例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。第18页/共20页作业：2-32-182-192-20 2-212-27第19页/共20页感谢您的观看！第20页/共20页