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1 力學 質(zhì)點運動學 質(zhì)點動力學 剛體力學 狹義相對論 2 英國物理學家 經(jīng)典物理學的奠基人 他對力學 光學 熱學 天文學和數(shù)學等學科都有重大發(fā)現(xiàn) 其代表作 自然哲學的數(shù)學原理 是力學的經(jīng)典著作 牛頓是近代自然科學奠基時期具有集前人之大成的貢獻的偉大科學家 牛頓IssacNewton 1643 1727 3 牛頓的生平與主要科學活動 4 少年時代的牛頓 天資平常 但很喜歡制作各種機械模型 他有一種把自然現(xiàn)象 語言等進行分類 整理 歸納的強烈嗜好 對自然現(xiàn)象極感興趣 青年牛頓 1666年6月22日至1667年3月25日 兩度回到鄉(xiāng)間的老家 1665年獲學士學位 1661年考入劍橋大學三一學院 牛頓簡介 5 1667年牛頓返回劍橋大學當研究生 次年獲得碩士學位 1669年發(fā)明了二項式定理 1669年由于巴洛的推薦 接受了 盧卡斯數(shù)學講座 的職務 全面豐收的時期 1672年進行了光譜色分析試驗 1672年 由于制造反射望遠鏡的成就被接納為倫敦皇家學會會員 1680年前后提出萬有引力理論 1687年出版了 自然哲學的數(shù)學原理 牛頓簡介 6 三個定律 牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律 動量定理角動量定理動能定理 三個守恒定律 動量守恒定律角動量守恒定律機械能守恒定律 三個定理 7 第二章牛頓運動定律 8 三個定律 1 牛頓第一定律 任何物體都保持靜止的或沿一條直線作勻速運動的狀態(tài) 除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài) 任何物體都具有慣性 牛頓第一定律又叫慣性定律 它是理想化抽象思維的產(chǎn)物 不能用實驗嚴格驗證 此定律僅適用于慣性系 當物體受到其他物體作用時才會改變其運動狀態(tài) 即其他物體的作用是物體改變運動狀態(tài)的原因 慣性系 在一個參考系觀察 一個不受力作用或處于平衡狀態(tài)的物體 將保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài) 這個參考系叫慣性系 幾點說明 9 2 牛頓第二定律 運動的變化與所加的動力成正比 并且發(fā)生在這力所沿的直線的方向上 3 牛頓第三定律 對于每一個作用 總有一個相等的反作用與它對抗 或者說兩個物體之間的相互作用永遠相等 且指向?qū)Ψ?重點討論牛頓第二定律 注意 作用力 反作用力 分別作用于二物體 各產(chǎn)生其效果 2 作用力和反作用力是性質(zhì)相同的力 兩點說明 10 它是實驗定律 客觀事實的總結(jié) 牛頓定律的地位和適用范圍 它是經(jīng)典物理的基礎 11 一 牛頓第二定律 質(zhì)量 描述物體慣性的物理量 相對于慣性參照系 合外力 2 瞬時性 力和加速度都是瞬時的 同時存在 同時消失 3 矢量性 矢量方程分解成標量方程求解 1 數(shù)學表達式 牛頓第二定律只適用于質(zhì)點及慣性系 12 矢量方程標量方程 分解力 13 5 力學中常見的幾種力 重力萬有引力 彈性力摩擦力流體阻力 4 力的疊加原理 14 四種相互作用的力程和強度的比較 表中強度是以兩質(zhì)子間相距為時的相互作用強度為1給出的 種類 相互作用粒子 力的強度 力程 m 引力作用 所有粒子 質(zhì)點 弱相互作用 帶電粒子 電磁作用 介子等核子 強相互作用 強子等大多數(shù)粒子 15 1 確定研究對象 2 使用隔離法分析受力情況 作出受力圖 3 分析運動情況 判斷加速度 4 建立坐標系 根據(jù)牛頓第二運動定律列方程 5 求解 進行討論 解題步驟 6 運用牛頓運動定律解決問題的步驟 兩類力學問題 已知力求運動 已知運動求力 16 例1 飛機降落時的著地速度大小v 90km h 方向與地面平行 飛機與地面間的摩擦系數(shù) 0 10 迎面空氣阻力為Cxv2 升力為Cyv2 v是飛機在跑道上的滑行速度 Cx和Cy均為常數(shù) 已知飛機的升阻比k Cy Cx 5 求飛機從著地到停止這段時間所滑行的距離 設飛機剛著地時對地面無壓力 1 常力作用下的連結(jié)體問題 2 變力作用下的單體問題 17 水平方向 解 分析力 迎面空氣阻力 摩擦力 豎直方向 升力 重力 地面支持力 取坐標 水平前進方向 方向 豎直向上 方向 18 上兩式中的 它是飛機滑行過程中任意時刻方向的速度 列方程 注意 19 條件 結(jié)果 時 20 例2質(zhì)量為 長為的柔軟細繩 一端系著放在光滑桌面上質(zhì)量為的物體 如圖所示 在繩的另一端加力 繩被拉緊時會略有伸長 形變 一般伸長可略去不計 設繩的長度不變 質(zhì)量分布是均勻的 求 1 繩作用在物體上的力 2 繩上任意點的張力 21 解設想在點將繩分為兩段其間張力和大小相等 方向相反 1 22 23 2 24 25 例3 0036 一條質(zhì)量分布均勻的繩子 質(zhì)量為M 長度為L 一端拴在轉(zhuǎn)軸上 并以恒定角速度 在水平面上旋轉(zhuǎn) 設轉(zhuǎn)動過程中繩子始終伸直不打彎 且忽略重力 求距轉(zhuǎn)軸為r處的張力T r 26 解 在距轉(zhuǎn)軸為r處取質(zhì)量元dm 27 結(jié)果 28 課后練習 一條質(zhì)量為M長為L的均勻鏈條 放在一光滑的水平桌面上 鏈子的一端有極小的一段長度被推出桌子的邊緣在重力作用下開始下落 試求鏈條剛剛離開桌面時的速度 鐵鏈自由下落 swf 應用 計算10米高臺跳水游泳池的深度 29 力學的基本單位 1984年2月27日 我國國務院頒布實行以國際單位制 SI 為基礎的法定單位制 二 單位制和量綱 國際單位制規(guī)定了七個基本單位 1 單位制 30 1m是光在真空中在 1 299792458s 內(nèi)所經(jīng)過的距離 1s是銫的一種同位素133CS原子發(fā)出的一個特征頻率光波周期的9192631770倍 千克標準原器 是用鉑銥合金制造的一個金屬圓柱體 保存在巴黎度量衡局中 其他力學物理量都是導出量 力學還有輔助量 弧度rad 31 速率 導出量 力 功 32 33 表示一個物理量如何由基本量的組合所形成的式子 某一物理量的量綱 2 量綱 如 速度的量綱是 角速度的量綱是 力的量綱是 34 量綱作用 1 可定出同一物理量不同單位間的換算關系 3 從量綱分析中定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位 2 量綱可檢驗文字結(jié)果的正誤 如 35 二 慣性系與非慣性系 慣性系 加速度 牛頓運動定律適用的參照系 牛頓第一定律定義的參照系 性質(zhì) 所有相對于慣性系做勻速運動的參照系也一定都是慣性系 相對于慣性系做變速運動的參照系一定不是慣性系 相對 太陽參照系地心參照系地面參照系 36 伽利略相對性原理 力學相對性原理 在相互作勻速直線運動的一切慣性系中 一切力學現(xiàn)象是等同的 或力學定律在所在慣性系中都是相同的 非慣性系 牛頓運動定律不適用的參照系 相對 37 球?qū)?問題出在 在非慣性系中用了牛頓第二定律 奇怪 若在加速平動參照系 動畫 38 動畫 對 39 真實力 車廂中的觀察者以車廂為參照系 非慣性系 他認為 小球受三個力的作用 合外力 質(zhì)點在非慣性系受到的合力 虛擬力 哦 為非慣性系對慣性系的加速度 是質(zhì)點對非慣性系的加速度 40 非慣性系的牛頓第二定律 41 若在勻速轉(zhuǎn)動的參照系 如圖 一木塊靜止在一個水平勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤上 轉(zhuǎn)盤相對地面以角速度 求在轉(zhuǎn)動參照系中的慣性力 地面參照系的觀察者 木塊作勻速圓周運動 在轉(zhuǎn)盤上 木塊靜止不動 即 即 慣性離心力 慣性離心力 向心力 作用與反作用 NO 42 例4 0655 一根細繩跨過一光滑的定滑輪 一端掛一質(zhì)量為M的物體 另一端被人用雙手拉著 人的質(zhì)量 若人相對于繩以加速度向上爬 則人相對于地面的加速度是多少 以豎直向上為正 解 人 物 以繩為參照系 設繩對地的加速度為 繩對地 繩對地 繩對地 繩對地 43 注意 對于滑輪這種左右兩邊的情形 左右兩邊的正方向應相反 方向 右向上 左向下 方向 向上 繩對地 人對地 人對繩 繩對地 人對地 44 第二章作業(yè) P1092 22 62 112 222 232 25 45 一掌握牛頓定律的基本內(nèi)容及其適用條件 二熟練掌握用隔離體法分析物體的受力情況 能用微積分方法求解變力作用下的簡單質(zhì)點動力學問題 教學基本要求