第二章 質(zhì)點動力學(xué)

1、1物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律第 二 章 質(zhì)點動力學(xué)2物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律杰出的英國物理學(xué)家，經(jīng)典杰出的英國物理學(xué)家，經(jīng)典物理學(xué)的奠基人物理學(xué)的奠基人他的不朽巨著他的不朽巨著自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理總結(jié)了總結(jié)了前人和自己關(guān)于力學(xué)以及微積分前人和自己關(guān)于力學(xué)以及微積分學(xué)方面的研究成果，其中含有三學(xué)方面的研究成果，其中含有三條牛頓運動定律和萬有引力定律條牛頓運動定律和萬有引力定律, ,以及質(zhì)量、動量、力和加速度等以及質(zhì)量、動量、力和加速度等概念在光學(xué)方面，他說明了色概念在光學(xué)方面，他說明了色散的起因，發(fā)現(xiàn)了色差及牛頓環(huán)，散的起因，

2、發(fā)現(xiàn)了色差及牛頓環(huán)，他還提出了光的微粒說他還提出了光的微粒說牛頓牛頓 Issac Newton （16431727）2-12-1牛頓定律牛頓定律3物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律任何物體都要保持其靜止或勻速直線運任何物體都要保持其靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止.一牛頓第一定律一牛頓第一定律慣性和力的概念慣性和力的概念時，時， 恒矢量恒矢量v0F 如如物體在一參考系中不受其它物體作物體在一參考系中不受其它物體作用，而保持靜止或勻速直線運動，這個參用，而保持靜止或勻速直線運動，這個參考系就稱為考系就稱為慣性參考系慣性

3、參考系2-12-1牛頓定律牛頓定律4物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律tmtpFd)(dddv二牛頓第二定律二牛頓第二定律 動量為動量為 的物體，在合外力的物體，在合外力 的作用下，其動量隨時間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔诘淖饔孟?，其動量隨時間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谧饔糜谖矬w的合外力作用于物體的合外力p)(iFF當(dāng)當(dāng) 時，時， 為為常量，常量，cvmamtmFddvvmp合外合外力力2-12-1牛頓定律牛頓定律5物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律ktmjtmitmFyxddddddzvvvxxmaF yymaF zzmaF kmajmaimaFyxz 即即amtmFddv2-

4、12-1牛頓定律牛頓定律6物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律注：注： 為為A處曲線的處曲線的曲率半徑曲率半徑22tddddtsmtmFv自然坐標(biāo)系中自然坐標(biāo)系中n2tntdd)(emetmaamamFvvmF2nvateneA2-12-1牛頓定律牛頓定律7物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律( (1) ) 瞬時瞬時關(guān)系關(guān)系( (2) ) 牛頓定律只適用于牛頓定律只適用于質(zhì)點質(zhì)點注意注意321aaaa321FFFF( (3) ) 力的疊加原理力的疊加原理2211amFamF2-12-1牛頓定律牛頓定律8物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律 兩個物

5、體之間作用力兩個物體之間作用力 和反作用力和反作用力 ，沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩個物體上用在兩個物體上FFFF（物體間相互作用規(guī)律）（物體間相互作用規(guī)律）三三 牛頓第三定律牛頓第三定律FF2-12-1牛頓定律牛頓定律9物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律作用力與反作用力特點：作用力與反作用力特點： ( (1) )大小相等、方向相反，分別作用大小相等、方向相反，分別作用在不同物體上，在不同物體上，同時存在、同時消失同時存在、同時消失，它們不能相互抵消它們不能相互抵消 ( (2) )是同一性質(zhì)的力是同一性質(zhì)的力注意注意2-1

6、2-1牛頓定律牛頓定律10物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律四四 力學(xué)相對性原理力學(xué)相對性原理u vvFamamF xutxx yyzzoouxPaa為常量為常量ttddddvvu2-12-1牛頓定律牛頓定律11物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律 ( (2) ) 對于對于不同不同慣性系，牛頓力學(xué)的慣性系，牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有規(guī)律都具有相同相同的形式，與慣性系的運的形式，與慣性系的運動無關(guān)動無關(guān) ( (1) ) 凡相對于慣性系作凡相對于慣性系作勻速直線運勻速直線運動動的一切參考系都是慣性系的一切參考系都是慣性系伽利略相對性原理伽利略相對性原理注意注意2-12-

7、1牛頓定律牛頓定律12物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律力學(xué)的力學(xué)的基本單位基本單位 1984年年2月月27日，我國國務(wù)院頒布實行日，我國國務(wù)院頒布實行以國際單位制以國際單位制（SISI）為基礎(chǔ)的法定單位制為基礎(chǔ)的法定單位制物理量物理量長度長度質(zhì)量質(zhì)量時間時間單位名稱單位名稱米米千克千克秒秒符號符號mkgs一單位制一單位制國際單位制規(guī)定了國際單位制規(guī)定了七個基本單位七個基本單位2-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱13物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律 1 m是光在真空中是光在真空中( (1/299 792 458) )s時間間時間間隔隔內(nèi)所經(jīng)路徑

8、的長度內(nèi)所經(jīng)路徑的長度 1s是銫的一種同位素是銫的一種同位素133 Cs原子發(fā)出的一原子發(fā)出的一個特征頻率光波周期的個特征頻率光波周期的9 192 631 770倍倍 “千克標(biāo)準(zhǔn)原器千克標(biāo)準(zhǔn)原器” ” 是用鉑銥合金制造的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一個金屬圓柱體，保存在巴黎度量衡局中其它力學(xué)物理量都是其它力學(xué)物理量都是導(dǎo)出量導(dǎo)出量力學(xué)還有力學(xué)還有輔助量：輔助量：弧度弧度 rad2-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱14物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律速率速率ts/ddv1sm-導(dǎo)出量導(dǎo)出量amF2smkg1N1-力力rFWddmN1J1功

9、功2-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱15物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律實際過程的時間實際過程的時間宇宙年齡宇宙年齡 約約 ( (140億年億年) )s102 . 417地球公轉(zhuǎn)周期地球公轉(zhuǎn)周期s102 . 37 人脈搏周期人脈搏周期 約約s.90最短粒子壽命最短粒子壽命s10252-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱16物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律0實際長度實際長度實際質(zhì)量實際質(zhì)量可觀察宇宙半徑可觀察宇宙半徑宇宙宇宙地球半徑地球半徑太陽太陽說話聲波波長說話聲波波長地球地球可見光波波長可見光波波長宇宙飛船宇宙飛船原子半徑原子半

10、徑最小病毒最小病毒質(zhì)子半徑質(zhì)子半徑電子電子夸克半徑夸克半徑光子光子m1026m104 . 66m1041m1067m10110m10115m10120kg1053kg100 . 230kg100 . 624kg104kg10914kg101 . 931（靜）（靜）2-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱17物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律 表示一個物理量如何由基本量的組合所表示一個物理量如何由基本量的組合所形成的式子形成的式子sqpQTMLdim某一物理量某一物理量 的量綱的量綱Q二量綱二量綱如：速度的量綱是如：速度的量綱是1LT角速度的量綱是角速度的量綱是1T力的

11、量綱是力的量綱是2MLT2-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱18物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律量綱作用量綱作用 ( (1) ) 可定出同一物理量不同單位間可定出同一物理量不同單位間的換算關(guān)系的換算關(guān)系 ( (3) ) 從量綱分析中定出方程中比例從量綱分析中定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位系數(shù)的量綱和單位 ( (2) ) 量綱可檢驗文字描述的正誤量綱可檢驗文字描述的正誤212mmFrG 221rmmGF 如：如：213TMLdimG2-22-2物理量的單位和量綱物理量的單位和量綱19物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律221rmmGF 一萬有引力一

12、萬有引力引力常數(shù)引力常數(shù)2211kgmN1067. 6Gm1 m2r 重力重力,mgP 2rGmgE2sm80. 9-2RGmgE地表附近地表附近2-32-3幾種常見的力幾種常見的力20物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律四種相互作用四種相互作用種種 類類相互作用粒子相互作用粒子引力作用引力作用所有粒子、質(zhì)點所有粒子、質(zhì)點弱相互作用弱相互作用帶電粒子帶電粒子電磁作用電磁作用核子、介子等強(qiáng)子核子、介子等強(qiáng)子強(qiáng)相互作用強(qiáng)相互作用強(qiáng)子等大多數(shù)粒子強(qiáng)子等大多數(shù)粒子2-32-3幾種常見的力幾種常見的力21物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律溫伯格溫伯格薩拉姆薩拉姆格拉肖格

13、拉肖弱相互作用弱相互作用電磁相互作用電磁相互作用電弱相互電弱相互作用理論作用理論三人于三人于19791979年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎魯比亞魯比亞, , 范德米爾實驗證明電弱相互范德米爾實驗證明電弱相互作用，作用，19841984年獲諾貝爾獎年獲諾貝爾獎電弱相互作用電弱相互作用強(qiáng)相互作用強(qiáng)相互作用萬有引力作用萬有引力作用“大統(tǒng)一大統(tǒng)一”（尚待實現(xiàn)）（尚待實現(xiàn)）2-32-3幾種常見的力幾種常見的力22物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律二彈性力二彈性力 常見彈性力有：正壓力、張力、彈簧常見彈性力有：正壓力、張力、彈簧彈性力等彈性力等kxF彈簧彈性力彈簧彈性力胡克定律胡克定律由物體形變而產(chǎn)生的由物體形變而產(chǎn)生的2-32-3幾種常見的力幾種常見的力23物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版第二章牛頓定律第二章牛頓定律三摩擦力三摩擦力0一般情況一般情況 NfFF 滑動滑動摩擦力摩擦力N0f0mFF最