大學(xué)物理簡(jiǎn)程-牛頓運(yùn)動(dòng)定律課件.ppt
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1、1Isaac Newton(1642-1727)2演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)1科里奧利力科里奧利力2.7 非非慣性系慣性系 慣性力慣性力 科里奧利力科里奧利力2.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 慣性參考系慣性參考系2.2 SI單位和量綱單位和量綱2.3 常見的幾種力常見的幾種力2.4 基本自然力基本自然力2.5 應(yīng)用牛頓定律解題應(yīng)用牛頓定律解題2.6 牛頓相對(duì)性原理牛頓相對(duì)性原理2.9 潮汐潮汐(具體推導(dǎo)課下做)(具體推導(dǎo)課下做)目目 錄錄2.8 慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的等同性慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量的等同性(補(bǔ)充)(補(bǔ)充)32.1 牛頓定律與慣性參考系牛頓定律與慣性參考系一、牛頓定律一、牛頓定律 物物體體保保持持
2、靜靜止止或或勻勻速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)不不變變,除除非非作作用在它上面的用在它上面的“力力”迫使它改變這種狀態(tài)。迫使它改變這種狀態(tài)。1、第一定律(慣性定律)、第一定律(慣性定律)“自由粒子自由粒子”總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)總保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。更現(xiàn)代化的提法:更現(xiàn)代化的提法:“慣慣性性”的的概概念念物物體體保保持持靜靜止止或或勻勻速速直直線線運(yùn)動(dòng)不變的屬性,稱為慣性。運(yùn)動(dòng)不變的屬性,稱為慣性。4 運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的“變變化化”與與所所加加動(dòng)動(dòng)力力成成正正比比,并并發(fā)發(fā)生生在力的方向上在力的方向上其中其中 為合力為合力,m 為為慣性質(zhì)量慣性質(zhì)量 (慣性的量度慣性的量度)。2、第二定律、第二定
3、律 “動(dòng)量動(dòng)量”的概念:的概念:l其它體系,例如電磁場(chǎng)也具有動(dòng)量其它體系,例如電磁場(chǎng)也具有動(dòng)量 l具有空間平移不變性的體系的動(dòng)量守恒具有空間平移不變性的體系的動(dòng)量守恒用動(dòng)量描述運(yùn)動(dòng)比用速度更普遍和深刻用動(dòng)量描述運(yùn)動(dòng)比用速度更普遍和深刻53、第三定律、第三定律其其中中,力力是是指指物物體體相相互互接接觸觸產(chǎn)產(chǎn)生生的的,或或通通過過“超距作用超距作用”產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。作用力等于反作用力作用力等于反作用力 “超超距距作作用用”可可以以理理解解成成力力的的傳傳遞遞過過程程不不需需要時(shí)間,或力的傳遞速度為無限大。要時(shí)間,或力的傳遞速度為無限大。如如果果力力以以有有限限的的速速度度傳傳遞遞,作作用用力力和
4、和反反作作用用力就不一定相等了。力就不一定相等了。6 力力以以有有限限速速度度傳傳遞遞,物物體體1運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng),由由于于“延延遲遲”效應(yīng),效應(yīng),t時(shí)刻作用力和反作用力不相等。時(shí)刻作用力和反作用力不相等。12靜止靜止ttt7 兩兩個(gè)個(gè)靜靜止止電電荷荷之之間間的的靜靜電電作作用用力力和和反反作作用用力力也相等。也相等。相相互互作作用用的的傳傳遞遞速速度度一一般般較較大大(例例如如引引力力和和電電磁磁力力都都以以光光速速傳傳遞遞),而而牛牛頓頓力力學(xué)學(xué)中中物物體體運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)速速度度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低低于于光光速速,可可忽忽略略延延遲遲效效應(yīng)應(yīng),因因此此在在牛頓力學(xué)中,作用力等于和反作用力。牛頓力學(xué)中,作用力等于和反作
5、用力。在在強(qiáng)強(qiáng)電電磁磁作作用用下下,帶帶電電粒粒子子運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)速速度度可可接接近近光光速速,延延遲遲效效應(yīng)應(yīng)很很明明顯顯,作作用用力力和和反反作作用用力力就就不不相相等等了了。但但如如果果包包括括電電磁磁場(chǎng)場(chǎng)的的動(dòng)動(dòng)量量在在內(nèi)內(nèi),體體系的總動(dòng)量還是守恒的。系的總動(dòng)量還是守恒的。8二、慣性參考系(慣性系)二、慣性參考系(慣性系)總總能能找找到到特特殊殊的的物物體體群群(參參考考系系),在在這這個(gè)個(gè)參參考考系系中中牛牛頓頓第第一一定定律律成成立立。這這個(gè)個(gè)參參考考系系稱稱為為慣性系。慣性系。相相對(duì)對(duì)一一個(gè)個(gè)慣慣性性系系作作勻勻速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的另另一一個(gè)個(gè)參參考系也是慣性系??枷狄彩菓T性系。牛
6、頓第一、二定律只在慣性系中成立。牛頓第一、二定律只在慣性系中成立。在在非非慣慣性性系系中中通通過過引引入入“慣慣性性力力”,牛牛頓頓第第一、二定律才形式上成立(一、二定律才形式上成立(2.6)。)。91、FK4系系:以以1535顆顆恒恒星星平平均均靜靜止止位位形形作作為為基準(zhǔn)基準(zhǔn)目前最好。目前最好。2、太太陽陽系系:太太陽陽中中心心為為原原點(diǎn)點(diǎn),坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸指指向向恒恒星星繞繞銀銀河河中中心心的的向向心心加加速速度度1.8 10-10m/s23、地地心心系系:地地心心為為原原點(diǎn)點(diǎn),坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸指指向向恒恒星星繞繞太太陽陽的的向向心心加加速速度度6 10-3m/s2(g的的103)4、地地面面系
7、系(實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)室室系系):坐坐標(biāo)標(biāo)軸軸固固定定在在地地面面上上赤道處自轉(zhuǎn)向心加速度赤道處自轉(zhuǎn)向心加速度3.4 10-2m/s2實(shí)用的慣性系實(shí)用的慣性系:102.5 應(yīng)用牛頓定律解題應(yīng)用牛頓定律解題兩類問題:兩類問題:已知力求運(yùn)動(dòng);已知運(yùn)動(dòng)求力。已知力求運(yùn)動(dòng);已知運(yùn)動(dòng)求力。解題思路:解題思路:確定物體;確定物體;分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(運(yùn)動(dòng)學(xué)條件,初始條件);分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(運(yùn)動(dòng)學(xué)條件,初始條件);分析受力;分析受力;列方程(選取坐標(biāo)系),求解,討論。列方程(選取坐標(biāo)系),求解,討論。課下認(rèn)真研究教材課下認(rèn)真研究教材 P76 83 的例題。的例題。11分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析受力分析受力 lmvmg【例例
8、】質(zhì)質(zhì)量量為為m的的小小球球,線線長(zhǎng)長(zhǎng)為為 l,求求擺擺下下 角角時(shí)小球的速率和線的張力。時(shí)小球的速率和線的張力。選擇坐標(biāo)系選擇坐標(biāo)系 列方程列方程(運(yùn)動(dòng)學(xué)條件運(yùn)動(dòng)學(xué)條件)(初始條件初始條件)12求解微分方程:求解微分方程:13 或或者者說說:相相對(duì)對(duì)某某慣慣性性系系作作勻勻速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的參參考考系系,其其內(nèi)內(nèi)部部發(fā)發(fā)生生的的力力學(xué)學(xué)過過程程,不不受系統(tǒng)整體的勻速直線運(yùn)動(dòng)的影響。受系統(tǒng)整體的勻速直線運(yùn)動(dòng)的影響。2.6 牛頓相對(duì)性原理牛頓相對(duì)性原理 上上述述結(jié)結(jié)論論,是是伽伽利利略略在在1632年年,通通過過分分析析一一個(gè)個(gè)勻勻速速直直線線運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的的封封閉閉船船艙艙里里發(fā)發(fā)生生的的力
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