大學(xué)物理與實(shí)驗(yàn)(I)3牛頓運(yùn)動(dòng)定律.ppt

第三章,牛頓運(yùn)動(dòng)定律,(質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)),3-1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律,牛頓 自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理 提出了三大運(yùn)動(dòng)定律,-牛頓運(yùn)動(dòng)定律,一.牛頓運(yùn)動(dòng)三定律,第一定律：,(2)力是物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的原因,內(nèi)涵,(1)物體具有慣性-慣性定律,-動(dòng)量,第二定律：在慣性系中，,有,對(duì)m =常量，,(2)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化與力的瞬時(shí)關(guān)系,內(nèi)涵,(1)m:物體慣性的量度,-慣性質(zhì)量,第三定律：,力的作用是相互的(同時(shí)存在，同時(shí)消失),內(nèi)涵,二.幾點(diǎn)說明:,2.每一力都要有施力體,3.力遵從疊加或獨(dú)立性原理,1.牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)或可看作質(zhì)點(diǎn)的物體,牛頓第二律的分量式：,牛律只適用于慣性系,直角系：,自然系：,3-2 常見的幾種力 基本自然力,1.重力：,2.萬有引力：,-萬有引力常量,一、技術(shù)中常見力,2.分子力和彈力：,-原子間的力,半經(jīng)驗(yàn)公式：,-胡克定律,x-形變量,彈力,3.摩擦力-固體間的摩擦,時(shí),靜摩擦力,最大靜摩擦力,：靜摩擦系數(shù),時(shí)，,滑動(dòng)摩擦力,：滑動(dòng)摩擦系數(shù),濕摩擦：- 流體的阻力,如：飛機(jī)飛行時(shí)受阻力,流體中低速運(yùn)動(dòng)物體受阻力：,經(jīng)驗(yàn)公式,4.弱力：僅在粒子間的某些反應(yīng)過程，如：衰變(短程力10-18m),3.強(qiáng)力：原子核結(jié)合力，(短程力10-15m),2.電磁力：,1.萬有引力：,二、基本的自然力,求解動(dòng)力學(xué)問題可以分為兩類：,1、已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況求作用力,2、已知作用力求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況,3-3 牛頓定律應(yīng)用舉例,基本步驟：,隔離物體, 分析力(作圖) 分析加速度(作圖) 選坐標(biāo)、列方程 解方程,例1質(zhì)量為M的三角形劈置于光滑桌面上，質(zhì)量為m的木塊沿劈的光滑斜面下滑。求M相對(duì)地的加速度和m相對(duì)劈的加速度,對(duì)M,對(duì)m(相對(duì)運(yùn)動(dòng)),解：,又,- M相對(duì)地， - m相對(duì)M,解得,解：(1),建立坐標(biāo)系:,A、B受力：,對(duì)A：,對(duì)B：,不計(jì)繩與滑輪間的摩擦力以及它們的質(zhì)量,解得：,代入數(shù)據(jù)可得：,(2),例3如圖，半徑為R的光滑圓環(huán)可繞其豎直直徑旋轉(zhuǎn)。在環(huán)上套有一珠子，今從靜止開始逐漸增大圓環(huán)轉(zhuǎn)速。試求在不同轉(zhuǎn)速下珠子能靜止在環(huán)上的位置(以夾角 表示),設(shè)珠子質(zhì)量為m，受力如圖,解：,建立如圖坐標(biāo)系，珠子靜止時(shí),y方向,x方向,-環(huán)上最低點(diǎn),-環(huán)上最高點(diǎn),得,例4 光滑水平桌面上放置一固定圓環(huán)帶，半徑為 R 。一物體貼著環(huán)內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)，物體與環(huán)間摩擦系數(shù)為 。設(shè)物體在某一時(shí)刻經(jīng) A 點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)其初速率為 v0 。求此后任意時(shí)刻物體的速率及從A點(diǎn)開始所經(jīng)過的路程。,R,A,v0,解：,桌面為參照系，以A為原點(diǎn)建自然坐標(biāo)系。,分析物體受力和加速度。,由,得方程：,法向：,切向：,解得：,從A開始所經(jīng)過的路程:,解：,球受力,切向：,例5 一長為 l 的不可伸輕質(zhì)細(xì)線，一端固定，另一端系一質(zhì)量為m 的小球。先拉動(dòng)小球使線保持水平靜止，然后釋放小球，求線擺下 角時(shí)小球的速率和線上的張力,法向：,帶入v 值可得：,解：,建立如圖所示坐標(biāo)系：,取水面為參照系,例6質(zhì)量為m的小球在水面處由靜止開始下沉，水對(duì)小球的阻力： ，浮力為 ，求小球的運(yùn)動(dòng)方程,對(duì)小球研究,得方程：,分離變量并積分得:,即：,討論：,-極限速度,求運(yùn)動(dòng)方程：,例7均質(zhì)軟繩單位長質(zhì)量為，開始時(shí)盤 繞在桌面。若以恒定加速度a豎直向上提 繩，求當(dāng)提起高度為y時(shí)，作用在繩上的力？若以恒定速度v豎直向上提繩，情況又如何？（設(shè)t=0時(shí)，y=0,v=0）,解：,建立坐標(biāo)系,1、恒定加速度為 ，提起y長度時(shí)：,(變質(zhì)量問題),因繩作初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng):,2、恒定速度 ，提起y長