牛顿运动定律学习 ppt课件

1、第二章第二章 牛顿定律牛顿定律英国物理学家英国物理学家, 经典物理经典物理学的奠基人学的奠基人 . 他对力学、光学、他对力学、光学、热学、天文学和数学等学科都热学、天文学和数学等学科都有艰苦发现有艰苦发现, 其代表作其代表作是力学的经是力学的经典著作典著作. 牛顿是近代自然科学牛顿是近代自然科学奠基时期具有集前人之大成的奠基时期具有集前人之大成的奉献的伟大科学家奉献的伟大科学家 .牛顿牛顿 Issac Newton 16431727第二章第二章 牛顿定律牛顿定律Oh,yeah!So easy!No.1. 物体坚持惯性，直到外力作用。物体坚持惯性，直到外力作用。No.2. 外力等于质量乘加速度。

2、外力等于质量乘加速度。No.3. 力总是成对出现的。力总是成对出现的。教学中的牛顿谁还记得在高中谁还记得在高中时学过的我的三时学过的我的三个定律？个定律？第二章第二章 牛顿定律牛顿定律 任何物体都要坚持其静止或匀速直线运动形状，任何物体都要坚持其静止或匀速直线运动形状，直到外力迫使它改动运动形状为止直到外力迫使它改动运动形状为止 .No.1 牛顿第一定律v时，时， 恒矢量恒矢量0F2. 定义了惯性参考系定义了惯性参考系 静止或运动相对谁静止或运动相对谁? 宇宙只需一个物体如何宇宙只需一个物体如何?1. 定义了物体的惯性和力定义了物体的惯性和力 坚持运动形状和改动运动形状坚持运动形状和改动运动形

3、状一个参考系是不是惯性系要靠实验来断定。一个参考系是不是惯性系要靠实验来断定。第二章第二章 牛顿定律牛顿定律)()(,)()(tmtpttptFvddNo.2 牛顿第二定律 动量为动量为 的物体，在合外力的物体，在合外力 的作用下，其动的作用下，其动量随时间的变化率该当等于作用于物体的合外力量随时间的变化率该当等于作用于物体的合外力 .pF当当 时，时， 为常量为常量cv)()(tamtFm321321aaamFFFmFa 力的叠加原理力的叠加原理瞬时关系；研讨对象是单个物体质点瞬时关系；研讨对象是单个物体质点第二章第二章 牛顿定律牛顿定律tmmaFxxxddvtmmaFyyyddv直角坐标表

4、达方式直角坐标表达方式自然坐标表达方式自然坐标表达方式mrtmmaFttddv2mrrmmaFnn2v牛顿第二定律的数学表达式牛顿第二定律的数学表达式amtpFdd普通的表达方式普通的表达方式nnttyxeFeFjFiFF第二章第二章 牛顿定律牛顿定律 两个物体之间作用力两个物体之间作用力 和反作和反作用力用力 , 沿同不断线沿同不断线, 大小相等大小相等, 方向相反方向相反, 分别作用分别作用 在两个物体上在两个物体上 .FF物体间相互作用规律物体间相互作用规律FFNo.3 牛顿第三定律mmTTPP地球地球第二章第二章 牛顿定律牛顿定律1 1作用力、反作用力互为对方存在的条件，同时作用力、反

5、作用力互为对方存在的条件，同时产生，同时消逝。产生，同时消逝。2 2作用力、反作用力分别作用在相互作用的两个作用力、反作用力分别作用在相互作用的两个物体上，因此不能相互抵消。物体上，因此不能相互抵消。3 3作用力、反作用力属同种性质的力。作用力、反作用力属同种性质的力。第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2-2 物理量的单位和量纲物理量的单位和量纲2-3 几种常见的力几种常见的力力学的力学的根本单位根本单位我国实行以国际单位制我国实行以国际单位制SISI为根底的法定单位制为根底的法定单位制 . .物理量物理量单位称号单位称号符号符号长度长度米米质量质量千克千克时间时间秒秒mkgs万有引力，重力；弹性

6、力压力，支持力，张力，万有引力，重力；弹性力压力，支持力，张力，弹簧弹性力等；摩擦力弹簧弹性力等；摩擦力以上两节内容自学。以上两节内容自学。第二章第二章 牛顿定律牛顿定律2 2 惯性参考系惯性参考系地面参考系：地面参考系：amNPF0小球坚持匀速运动小球坚持匀速运动 amNPF0车厢参考系：车厢参考系： 定义：适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考定义：适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考系；反之，叫做非惯性参考系系；反之，叫做非惯性参考系 . . 在研讨地面上物体的运动时，地球可近似地看在研讨地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系成是惯性参考系 . . 小球加速度为小球加速度为 aa

7、PN车厢由匀速变为加速运动车厢由匀速变为加速运动v第二章第二章 牛顿定律牛顿定律3 3 力学相对性原理力学相对性原理u vv FamamF 2 2对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有一对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有一样的方式，与惯性系的运动无关样的方式，与惯性系的运动无关 . . 1 1凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系系都是惯性系 . .伽利略相对性原理伽利略相对性原理 xutxx yyzzoouxP结论结论aau为常量为常量第二章第二章 牛顿定律牛顿定律1 1确定研讨对象，几个物体连在一同需作隔离体，确定研讨对象，几个物体连在一同

8、需作隔离体，把内力视为外力；把内力视为外力；2 2受力分析：分析时按照重力、弹力、摩受力分析：分析时按照重力、弹力、摩擦力的顺序画受力图；擦力的顺序画受力图；3 3分析研讨对象的运动过程，确定加速度分析研讨对象的运动过程，确定加速度a a；4 4 建立坐标系，列方程求解；建立坐标系，列方程求解；5 5先用文字符号求解，后带入数据计算结果。先用文字符号求解，后带入数据计算结果。 解题的根本思绪解题的根本思绪xxmaFyymaFdtdvmmaFrvmmaFnn2第二章第二章 牛顿定律牛顿定律1PTF 1 1如下图滑轮和绳子的质量均不如下图滑轮和绳子的质量均不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴计，滑

9、轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计间的摩擦力均不计. .且且 . . 求重求重物释放后，物体的加速度和绳的张力物释放后，物体的加速度和绳的张力. .21mm 1m2mamFgm1T1amFgm2T2gmmmma2121gmmmmF2121T2解解 以地面为惯性系以地面为惯性系画受力图、选取坐标如图画受力图、选取坐标如图TF2Pay0ay0例例1 1 阿特伍德机阿特伍德机第二章第二章 牛顿定律牛顿定律1PTF 2 2假设将此安装置于电梯顶部，假设将此安装置于电梯顶部，当电梯以加速度当电梯以加速度 相对地面向上运动相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的时，求两物体相对电梯的加

10、速度和绳的张力张力. .a1m2marara解解 以地面为惯性系以地面为惯性系 设两物体相对于地面的加速度分别设两物体相对于地面的加速度分别为为 ，且相对电梯的加速度为，且相对电梯的加速度为、1ara2aTF2P1ay02ay011T1amFgm22T2amFgmaaar1aaar2)(2121ragmmmma)(22121TagmmmmF第二章第二章 牛顿定律牛顿定律F FmM解解1 1： 确定木块为研讨对象，确定木块为研讨对象，在地面上建立坐标系，要想使在地面上建立坐标系，要想使 m m 相对相对 M M静止，静止，m m 在在程度方向与程度方向与M M 的加速度一样，的加速度一样，xya

11、 aN Ng gmmaNsin联立求解：联立求解：gtgao0cosmgNcos/mgN例例2 2：质量为：质量为mm的木块放在的木块放在质量为质量为MM倾角为倾角为的光滑斜的光滑斜劈上，斜劈与地面的摩擦劈上，斜劈与地面的摩擦不计，假设使不计，假设使mm相对斜面相对斜面静止，需在斜劈上施加多静止，需在斜劈上施加多大的程度外力？木块对斜大的程度外力？木块对斜劈的压力为多少？劈的压力为多少？第二章第二章 牛顿定律牛顿定律MF F那么外力那么外力 )(aMmF由牛顿第三定律，由牛顿第三定律，mm对对MM的压的压力与力与NN大小相等方向相反，数大小相等方向相反，数值为值为cos/mgN解解2 2：沿斜

12、面建立坐标：沿斜面建立坐标系，坐标系建立得好坏，系，坐标系建立得好坏，对解题难易程度有直接对解题难易程度有直接影响，但对结果无影响影响，但对结果无影响mxya aN Ng gmogtgMm)(cossinmamg此种方法更简单。此种方法更简单。sincosmamgN解得：解得：gtgacos/mgN第二章第二章 牛顿定律牛顿定律vvkf解解 设雨滴质量为设雨滴质量为m m 取坐标如图取坐标如图 makmg vtmkmgddvv Py 例例3 3 雨滴下落时受空气阻力，假设阻力与其速雨滴下落时受空气阻力，假设阻力与其速度大小成正比，求雨滴的速度并讨论其最终速度。度大小成正比，求雨滴的速度并讨论其

13、最终速度。vvvvmkgmkgkmmkgt)d(dd做积分做积分第二章第二章 牛顿定律牛顿定律kmgat/ , 0,v)e1(tmkkmgvvfPyvkmgtovvvvmkgmkgkmmkgt)d(ddgvmkgtkmlntmkgae积分得积分得第二章第二章 牛顿定律牛顿定律 例例4 4 如下图圆锥摆，长为如下图圆锥摆，长为 的细绳一端固定的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为在天花板上，另一端悬挂质量为 的小球，小球经推的小球，小球经推进后，在程度面内绕经过圆心进后，在程度面内绕经过圆心 的铅直轴作角速度为的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动的匀速率圆周运动 . . 问绳和铅直方向所成的

14、角度问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计为多少？空气阻力不计. .mloolrvAnete解解amPFT22nTsinmrrmmaFv0cosT PFsinlr TFP第二章第二章 牛顿定律牛顿定律llmmlglmmg22coslg2arccos越大，越大， 也越大也越大利用此原理，可制成蒸汽机的调速器如下图利用此原理，可制成蒸汽机的调速器如下图.olrvAneteTFPlmF2TPFcosT第二章第二章 牛顿定律牛顿定律tmmgddsinv解解0dsind0glvvvv)cos32(20TgglmFvddddddddvvvvltt) 1(cos220lgvvtsinmamgnTco

15、smamgFlmmgF/cos2Tv 例5 如图长为 的轻绳，一端系质量为 的小球,另一端系于定点 ， 时小球位于最低位置，并具有程度速度 ，求小球在恣意位置的速率及绳的张力. 0vm0tloo0vvTFgmtene第二章第二章 牛顿定律牛顿定律dtmktFdvtv000积分：积分：202tmktmFv由由dtdxvvdtdx有有dttmktmFdxtx)2(200032062tmktmFx例例6 6：质量为：质量为 m m 的物体，在的物体，在 F=F0-kt F=F0-kt 的外力作用下沿的外力作用下沿 x x 轴运动，知轴运动，知 t=0 t=0 时，时，x0=0,v0=0, x0=0,v0=0, 求：物体在恣意时求：物体在恣意时辰的加速度辰的加速度 a a，速度，速度 v v 和位移和位移 x x 。解：解：mFa dtmktFdv0dtdvmktF0第二章第二章 牛顿定律牛顿定律例