大学物理牛顿运动定律.ppt

大学物理学电子教案大学物理学电子教案 2 21 1 牛顿运动定律牛顿运动定律2 22 2 惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系 惯性力惯性力 a)a)内容内容:任何物体都将保持静止或匀速直线运动状任何物体都将保持静止或匀速直线运动状态态,直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止.（1 1）惯性定律）惯性定律(质量是惯性大小的量度质量是惯性大小的量度)（2）给出了力的概念给出了力的概念,指出力是改变物体运动状态指出力是改变物体运动状态 的原因的原因.b)b)说明：说明：（3）惯性系惯性系 牛顿第一定律还定义了牛顿第一定律还定义了惯性系惯性系。在这种参考系中观察，一个不受力或处于受力在这种参考系中观察，一个不受力或处于受力平衡状态下的物体，将保持其静止或匀速直线运动平衡状态下的物体，将保持其静止或匀速直线运动的状态不变。的状态不变。1 1牛顿第一定律牛顿第一定律2 2牛顿第二定律牛顿第二定律(1)(1)定量地研究了力的效果定量地研究了力的效果（2 2）定量地量度了惯性）定量地量度了惯性 b)b)说明：说明：F一定一定(3)(3)瞬时性的理解瞬时性的理解m一定一定惯性质量惯性质量 a)a)内容内容:(4)(4)矢量性的理解矢量性的理解a)a)直角坐标系中直角坐标系中(5)(5)叠加原理叠加原理b)b)自然坐标系中自然坐标系中3 3牛顿第三定律牛顿第三定律 （1）作用力和反作用力同时产生，同时消失作用力和反作用力同时产生，同时消失.（2）作用力和反作用力是性质相同的力作用力和反作用力是性质相同的力.b)b)说明：说明：（3）作用于不同的物体作用于不同的物体,不能相互抵消不能相互抵消.a)a)内容内容:5.牛顿定律的适用条件总结如下：牛顿定律的适用条件总结如下：三定律是一个整体；三定律是一个整体；第一第一定定律指出牛顿定律只能在惯性系中应用，适用于律指出牛顿定律只能在惯性系中应用，适用于 质点模型；质点模型；第第二二定定律指出力与物体运动变化之间的数学关系式；律指出力与物体运动变化之间的数学关系式；第第三三定定律指出了力的相互作用关系，为正确分析物体律指出了力的相互作用关系，为正确分析物体 受力提供了依据。受力提供了依据。2.2.质点质点3.3.低速运动低速运动4.4.宏观物体宏观物体4.牛顿三定律的关系：牛顿三定律的关系：1.1.惯性系惯性系1.万有引力和重力万有引力和重力 2.弹力弹力3.摩擦力摩擦力二、几种常见力二、几种常见力1.万有引力和重力万有引力和重力（1）万有引力万有引力 北极南极o oo o P P（2）重力重力 忽略地球自忽略地球自转及其它因素转及其它因素 重力不是地球对物体的万有引重力不是地球对物体的万有引力，而是引力沿竖直方向的一个分力，而是引力沿竖直方向的一个分力。地球引力的另一个分力提供自力。地球引力的另一个分力提供自转向心力。转向心力。重力是地球重力是地球对物体的万对物体的万有引力吗？有引力吗？2.弹力弹力 （1）正压力；正压力；物体间接触，物体发生形变。物体间接触，物体发生形变。始终与使物体发生形变的外力方向相反。始终与使物体发生形变的外力方向相反。c)c)三种表现形式三种表现形式（2）绳的张力绳的张力.（3）弹簧的弹力弹簧的弹力,在弹在弹性限度内有胡克定律性限度内有胡克定律xa)a)条条 件：件：b)b)方方 向向:3.摩擦力摩擦力 （1）最大静摩擦力最大静摩擦力a)a)条条 件：件：b)b)方方 向向:c)c)两个计算公式两个计算公式（2）滑动静摩擦力滑动静摩擦力 表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势 与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反(1)(1)确定研究对象确定研究对象(2)(2)使用隔离法分析受力情况，作出受力图使用隔离法分析受力情况，作出受力图(3)(3)分析运动情况，判断加速度分析运动情况，判断加速度(4)(4)建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程(5)(5)求解，进行讨论求解，进行讨论解题步骤：解题步骤：两类力学问题：两类力学问题：已知力求运动已知力求运动已知运动求力已知运动求力三、牛顿定律的应用三、牛顿定律的应用例例1 1 电梯中的连接体电梯中的连接体例例2 2 小车上的摆锤小车上的摆锤例例3 3 圆锥摆圆锥摆常力作用下的连结体问题常力作用下的连结体问题m1 1m2 2m1 1m2 2解解：以以地地面面为为参参考考系系，物物体体A A和和B B为为研研究究对对象象，分分别别进进行受力分析。行受力分析。oy物体在竖直方向运动，建立坐标系物体在竖直方向运动，建立坐标系oy例例1 设设电电梯梯中中有有一一质质量量可可以以忽忽略略的的滑滑轮轮，在在滑滑轮轮两两侧侧用用轻轻绳绳悬悬挂挂着着质质量量分分别别为为m1和和m2的的重重物物A和和B，已已知知m1m2。当当电电梯梯(1)匀匀速速上上升升，(2)匀匀加加速速上上升升时时，求求绳绳中中的的张张力力和和物体物体A相对于电梯的加速度。相对于电梯的加速度。分分析析(1)(1)电电梯梯匀匀速速上上升升，物物体体对对电电梯梯的的加加速速度度等等于于它它们们对对地地面面的的加加速速度度，大大小小有有a1 a2 ar。A的的加加速速度度为为负负，B的的加速度为正，根据牛顿第二定律，对加速度为正，根据牛顿第二定律，对A和和B分别得到：分别得到：上两式消去上两式消去T，得到：得到：将将ar r代入上面任一式代入上面任一式，得到：，得到：m1 1m2 2oym1 1m2 2(2)(2)电电梯梯以以加加速速度度a上上升升时时，A对对地地的的加加速速度度a1a-ar，B对对地地的的加加速速度度为为a1a+ar，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律，对对A和和B分别得到：分别得到：解此解此方程组得到：方程组得到：讨论：讨论：(1)(1)由由(2)(2)的结果，令的结果，令a=0，即得到即得到(1)的结果的结果(2)(2)由由(2)(2)的结果，电梯加速下降时，的结果，电梯加速下降时，aGNG；加加速速下下降降时时，NGNG。前前一一种种情情况况叫叫做做“超超重重”，后后一一种种情情况况叫叫做做“失失重重”。尤尤其其在在电电梯梯以以重重力力加加速速度度下下降降时时，失失重重严严重重，磅磅秤秤上上的的读读数数将将为为0 0。宇宙飞船中的失重宇宙飞船中的失重小结小结重重点点掌掌握握牛牛顿顿定定律律及及应应用用，会会熟熟练练进进行行受受力力分析、列方程求解问题。分析、列方程求解问题。理理解解惯惯性性系系和和非非惯惯性性系系的的物物理理意意义义，会会用用惯惯性力处理非惯性系中质点动力学问题。性力处理非惯性系中质点动力学问题。知识扩展：惯性力专题知识扩展：惯性力专题 作业作业习题册习题册:21-30选作：选作：31