计算机硬件及网络02_牛顿运动三定律ppt课件

2.1 牛顿运动三定律 2.2 力学中常见的几种力 2.3 牛顿运动定律的应用 2.4 牛顿运动定律的适用范围 第2章 牛顿运动三定律 位于美国华盛顿特区 国际标准局的铯原子钟 一、掌握牛顿定律的基本内容及其适 用条件 二、熟练掌握用隔离体法分析物体的 受力情况，能用微积分方法求解变力作用 下的简单质点动力学问题 2-0 教学基本要求 三、理解惯性系与非惯性系的概念， 了解惯性力的概念 2.1 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 到外力迫使它改变这种状态为止。 一、 牛顿第一定律 惯性和力的概念 时， 恒矢量 力是改变物体运动状态的原因。 惯性反映了物体改变运动状态的难易程度。 二、牛顿第二定律 (2) 直角坐标系中 自然坐标中 (1) 质量不变 三、 牛顿第三定律 成对性 物体之间的作用是相互的； 一致性 作用力与反作用力性质一致； 同时性 相互作用之间是相互依存，同生同灭 。 讨论 2.2 力学中常见的几种力 一、 万有引力 用矢量表示为 引力常数 说明 (1) 依据万有引力定律定义的质量叫引力质量；依 据牛顿第二定律定义的质量叫惯性质量。实验表 明：对同一物体来说，两种质量总是相等。 (2) 万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用 (3) 重力是引力分量 物体所处的地 理纬度角 如图所示，一质点m 旁边放一长度为L 、质量为M 的杆，杆 离质点近端距离为l 解 ： 例1 该系统的万有引力大小求 当 l L 时 杆、质点间引力 质元、质点间引力 取如图所示的坐标系 杆可看作是一质点 在坐标为x的位置取一质元 二、弹性力 常见弹性力有：正压力、张力、弹簧弹性力等 弹簧弹性力 胡克定律 发生形变的物体，由于要恢复原状，而对与其接触 的物体产生力的作用。 由物体形变而产生的 弹性力的方向：垂直于接触面，指向形变物体的原状 。 弹性力的大小：在弹性限度内，跟施力物体的形变 成正比。 二、弹性力 F F TA TB TA TB A B 根据牛顿第三定律= -TATA= -TBTB 根据牛顿第二定律mAB a = TA- TB 若绳子质量忽略不计，则TA= TB，各处张力相等 三、摩擦力 表面光滑仍存在有一定的摩擦力 相对运动滑动摩擦力 两个相互接触的物体，有相对运动或相对运动趋 势时，在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运 动趋势的力。 相对运动趋势静摩擦力 一般情况 2.3 牛顿运动定律的应用 例1.质量为m的物体放在水平桌面上，物体与桌 面间的最大静摩擦系数为 ，作用在物体上 一拉力F。 求（1）拉动该物体所需的最小拉力是多少？ （2）夹角为多大时物体获得最大加速度？ 解（1） （2） 30o 例2.如图：用一斜向上的力F 将重为G的木块压靠在 墙上，如不论用多大的力，都无法使木块向上 滑动，则木块与墙面的静摩擦因素满足： (A) (B) (C) (D) 解 选（B） 30o 狗拉质量为M的雪橇, 质量为m的木箱,M和m之间 的静摩擦系数为0,M和雪路面间的滑动摩擦系数 为,作用于雪橇的水平拉力为F. 求(1)雪橇的加速度、木箱和雪橇之间的静摩擦力 (2)作用在雪橇上的水平拉力不超过多少才能保证 木箱不致向后滑去。 例3 解 隔离物体受力分析 f m mg N F f f1 Mg N R F (1)F较小时,静摩擦力小于最大静摩擦力,雪橇和木 箱没有相对滑动 对m有 对M有 解上式得到： (2)当F增大时,雪橇和木箱的共同加速度越来越大, 静摩擦力也就越来越大,当增大到F0时,当a=a0, 静摩擦力达到最大的静摩擦力fmax 对M 解上式得到： 要使雪橇和木箱无相对滑动,则 对m 则有 例4 由地面沿铅直方向发射质量为m的宇宙飞船.试求 宇宙飞船能脱离地球引力所需的最小初速度.不计 空气阻力及其他作用力.(地球半径取6370km） 解: 选宇宙飞船为研究对象,飞船只受 地球引力 R r O 飞船要脱离地球引力,则r, 又v 0 最小初速度 设一高速运动的带电粒子沿竖直方向以 v0 向上运动，从 时刻 t = 0 开始粒子受到 F =F0 t 水平力的作用，F0 为常量 ，粒子质量为 m 。 水平方向 例5. 解 粒子的运动轨迹。求 运动轨迹 竖直方向 装沙子后总质量为M 的车由静止开始运动，运动过程中合 外力始终为 f ，每秒漏沙量为 。 t = 0 时 v = 0 解 取t 时刻车和车内沙子质量为 m。 例6. f 求t 时刻车运动的速度。 m t 以初速度v0 竖直向上抛出一质量为m 的小球，小球除受 重力外，还受一个大小为mv 2 的粘滞阻力。 解 例7. 求 小球上升的最大高度。 最高处速 度为零 mg mv2 2.4 牛顿运动定律的适用范围 一、 惯性系与非惯性系 a 遵守第二定律 不遵守第二定律 惯性系 非惯性系 2. 相对于惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系 说明 3.其中，加速度是相对于惯性系的。 1. 牛顿运动定律只在惯性系中成立 T T m1g m2g 质量分别为 m1 和 m2 的两物体用轻细绳相连接后，悬挂在 一个固定在电梯内的定滑轮的两边。滑轮和绳的质量以及 所有摩擦均不计。当电梯以 a0=g/2 的加速度下降时。 解 例 绳中的张力。求 m 以地面为绝对参考系S，升降机为相对参考系S 例 一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以 匀加速度a0 上升时，质量为m 的物体从斜面顶端开始下滑. y x mg x 方向 y 方向 物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。求 解 二、 牛顿定律适用范围 牛顿定律适用于低速、宏观物体。 狭义相对论 高速运动问题 量子力学 微观粒子问题 例. 质量为m的匀质链条，全长为L，手持其上端，使下端离地 面为h.然后放手让它自由下落到地面上，如图所示。求：链条 落到地上的长度为y时，地面所受链条