大學(xué)物理:牛頓運(yùn)動(dòng)定律.pdf
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1、?動(dòng)力學(xué)是研究物體與物體之間的相互作用以及由于這種相互作用而引起的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化規(guī)律動(dòng)力學(xué)是研究物體與物體之間的相互作用以及由于這種相互作用而引起的物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化規(guī)律?牛頓運(yùn)動(dòng)三個(gè)定律是整個(gè)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)牛頓運(yùn)動(dòng)三個(gè)定律是整個(gè)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)能定理、功能原理、機(jī)械能守恒定律動(dòng)能定理、功能原理、機(jī)械能守恒定律 動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理 角動(dòng)量定理、角動(dòng)量守恒定律角動(dòng)量定理、角動(dòng)量守恒定律北京郵電大學(xué)理學(xué)院物理系北京郵電大學(xué)理學(xué)院物理系第二章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律第二章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律本章內(nèi)容本章內(nèi)容1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律2
2、基本力、常見力基本力、常見力3 物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱4 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類問題質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)的兩類問題5 慣性系與非慣性系慣性系與非慣性系一、一、牛頓牛頓第一定律第一定律(慣性定律慣性定律)任何物體都將保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到其他物體的相互作用迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。任何物體都將保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),直到其他物體的相互作用迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律慣性慣性 保持其運(yùn)動(dòng)速度不變的性質(zhì)二、牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)的變化與所施加的力成正比,并且發(fā)生在力所沿直線方向上。保持其運(yùn)動(dòng)速度不變的性質(zhì)二、牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)的變化與所施加的力成正比,并且發(fā)生在力所沿直
3、線方向上。力力物體間的作用物體間的作用質(zhì)量質(zhì)量物體慣性大小的量度物體慣性大小的量度0 .iFvconst=vrFma=vv(m為常量時(shí)為常量時(shí))對應(yīng)性對應(yīng)性:各分力產(chǎn)生自己對應(yīng)的加速度分量;:各分力產(chǎn)生自己對應(yīng)的加速度分量;瞬時(shí)性瞬時(shí)性:合外力是與加速度相伴隨的。:合外力是與加速度相伴隨的。直角坐標(biāo)系中的分量式直角坐標(biāo)系中的分量式xxmaF=tmxddv=22ddddtymtmmaFyyy=v22ddtxm=22ddddtzmtmmaFzzz=vttmaF=自然坐標(biāo)中的分量式自然坐標(biāo)中的分量式nnmaF=tmddv=2vm=22ddddrFmammtt=vvvvvd(dmFt=vvv)三、牛頓
4、第三定律三、牛頓第三定律1221FF=rr兩個(gè)物體間的相互作用力總是等值反向,分別作用在兩個(gè)物體間的相互作用力總是等值反向,分別作用在兩個(gè)物體兩個(gè)物體上。上。?成對性成對性?同時(shí)性 無作用先后之分,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消滅同時(shí)性 無作用先后之分,同時(shí)產(chǎn)生,同時(shí)消滅?一致性 同種類型的力一致性 同種類型的力12Fv21Fv牛頓第二定律只適用于牛頓第二定律只適用于低速、宏觀低速、宏觀領(lǐng)域當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速或研究微觀物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),需要分別應(yīng)用相對論力學(xué)和量子力學(xué)規(guī)律領(lǐng)域當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速或研究微觀物體的運(yùn)動(dòng)時(shí),需要分別應(yīng)用相對論力學(xué)和量子力學(xué)規(guī)律2 基本力、常見力基本力、常見力萬有引力電磁力弱
5、力強(qiáng)力力程萬有引力電磁力弱力強(qiáng)力力程長程力長程力長程力長程力10-17m短程力短程力10-15m短程力短程力強(qiáng)度強(qiáng)度10-34N102N10-2N104N相互作用物體相互作用物體一切物體之間一切帶電粒子之間多數(shù)粒子之間強(qiáng)子之間一切物體之間一切帶電粒子之間多數(shù)粒子之間強(qiáng)子之間(核子、介子、超子核子、介子、超子)其他特點(diǎn)其他特點(diǎn) 大尺度范圍內(nèi)起決定作用大尺度范圍內(nèi)起決定作用(天體天體)主要發(fā)生在粒子衰變及俘獲過程中主要發(fā)生在粒子衰變及俘獲過程中傳遞媒介傳遞媒介 引力子引力子(尚未發(fā)現(xiàn)尚未發(fā)現(xiàn))光子 中間玻色子光子 中間玻色子W,Z0(1983年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn))膠子膠子G(已被確認(rèn)尚未分離已被確認(rèn)尚未分
6、離)物理學(xué)家的目標(biāo):物理學(xué)家的目標(biāo):四種力可否從一種更基本、更簡單的力導(dǎo)出四種力可否從一種更基本、更簡單的力導(dǎo)出?各種力是否能統(tǒng)一在一種一般的理論中各種力是否能統(tǒng)一在一種一般的理論中?已做和待做的工作 已做和待做的工作:20世紀(jì)世紀(jì)20年代,愛因斯坦最早著手這一工作。最初是想統(tǒng)一電磁力和引力年代,愛因斯坦最早著手這一工作。最初是想統(tǒng)一電磁力和引力,但未成功。但未成功。弱、電統(tǒng)一弱、電統(tǒng)一:1967年溫伯格等提出理論年溫伯格等提出理論1983年實(shí)驗(yàn)證實(shí)理論預(yù)言年實(shí)驗(yàn)證實(shí)理論預(yù)言大統(tǒng)一大統(tǒng)一:弱、電、強(qiáng) 統(tǒng)一已提出一些理論因目前加速器能量不夠而無法實(shí)驗(yàn)證實(shí)。弱、電、強(qiáng) 統(tǒng)一已提出一些理論因目前加速
7、器能量不夠而無法實(shí)驗(yàn)證實(shí)。(需要需要1015Gev,現(xiàn)現(xiàn)103Gev)超大統(tǒng)一超大統(tǒng)一:四種力的統(tǒng)一四種力的統(tǒng)一一、萬有引力一、萬有引力2211kgmN1067.6G重力重力:地球?qū)ζ浔砻娓浇矬w的萬有引力:地球?qū)ζ浔砻娓浇矬w的萬有引力mgP=2sm8.9 g2MgGR=任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的相互吸引力萬有引力常量任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的相互吸引力萬有引力常量rermmGFvv22112=2MmPGR=二、彈性力二、彈性力因形變而產(chǎn)生的恢復(fù)力因形變而產(chǎn)生的恢復(fù)力胡克定律:胡克定律:在彈性限度內(nèi),彈性力的大小與彈簧的伸長量成正比,方向指向平衡位置在彈性限度內(nèi),彈性力的大小與彈簧的伸長量成正比,方向指向平
8、衡位置fkx=正壓力(正壓力(A對對B的作用)支持力(的作用)支持力(B對對A的作用)的作用)?彈簧的彈性力彈簧的彈性力?壓力、支持力壓力、支持力方向:垂直于接觸面方向:垂直于接觸面ABABFTT=vvv?當(dāng)當(dāng)a=0或者或者m0(輕繩輕繩)時(shí),時(shí),?當(dāng)當(dāng)a0且且m0(繩子質(zhì)量不能忽略時(shí)),繩上各點(diǎn)的張力不同(繩子質(zhì)量不能忽略時(shí)),繩上各點(diǎn)的張力不同?繩索內(nèi)的張力繩索內(nèi)的張力AFT=rvABTT=rrABTTma+=rrrATFma+=rrr對質(zhì)量忽略不計(jì)的輕繩,各點(diǎn)的張力相同對質(zhì)量忽略不計(jì)的輕繩,各點(diǎn)的張力相同AATT=vvBBTT=rr三、摩擦力三、摩擦力阻礙彼此接觸的物體相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)
9、趨勢的力阻礙彼此接觸的物體相對運(yùn)動(dòng)或相對運(yùn)動(dòng)趨勢的力max0NFF=kNFF=物體有相對運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)摩擦力與正壓力成正比物體有相對運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)摩擦力與正壓力成正比 為滑動(dòng)摩擦系數(shù)為滑動(dòng)摩擦系數(shù) 0v較小時(shí),較小時(shí),fd=-kv物體沒有相對運(yùn)動(dòng),但有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢物體沒有相對運(yùn)動(dòng),但有相對運(yùn)動(dòng)的趨勢FFvv=S?濕摩擦力濕摩擦力?滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力?靜摩擦力靜摩擦力固體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力固體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力v較大時(shí),較大時(shí),fd=-kv2一、國際單位制(一、國際單位制(SI)物理量表示為)物理量表示為Q=數(shù)值數(shù)值單位單位基本量基本單位導(dǎo)出量 導(dǎo)出單位單位制基本量基本單位導(dǎo)出量 導(dǎo)
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- 大學(xué)物理 牛頓 運(yùn)動(dòng) 定律