大學(xué)物理 牛頓力學(xué)

1、1第二章運(yùn)動(dòng)與力第二章運(yùn)動(dòng)與力( Motion and Forces)物之道物之道2大自然及其法則在黑夜中隱藏大自然及其法則在黑夜中隱藏；上帝說(shuō)：上帝說(shuō)：“派牛頓去吧派牛頓去吧!”!”于是，一切豁然開(kāi)朗于是，一切豁然開(kāi)朗。蒲柏蒲柏3 牛頓不僅是曾經(jīng)有過(guò)的最偉牛頓不僅是曾經(jīng)有過(guò)的最偉大的天才，而且是最幸運(yùn)的人，大的天才，而且是最幸運(yùn)的人，因?yàn)橹挥幸粋€(gè)宇宙，因而在世界因?yàn)橹挥幸粋€(gè)宇宙，因而在世界的歷史中只有一個(gè)人能夠成其法的歷史中只有一個(gè)人能夠成其法則的詮釋者。則的詮釋者。拉普拉斯拉普拉斯4 我已經(jīng)把哲學(xué)的原理我已經(jīng)把哲學(xué)的原理確定下來(lái)了，但這些原理確定下來(lái)了，但這些原理不是哲學(xué)的，而是數(shù)學(xué)的。不

2、是哲學(xué)的，而是數(shù)學(xué)的。 牛頓牛頓5 人們不要以為牛頓的偉人們不要以為牛頓的偉大工作真的能夠被這一理論大工作真的能夠被這一理論或者任何別的理論所代替?；蛘呷魏蝿e的理論所代替。作為自然哲學(xué)（指物理學(xué)）作為自然哲學(xué)（指物理學(xué)）領(lǐng)域里我們整個(gè)近代概念結(jié)領(lǐng)域里我們整個(gè)近代概念結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，他的偉大而明晰構(gòu)的基礎(chǔ)，他的偉大而明晰的觀念，對(duì)于一切時(shí)代都將的觀念，對(duì)于一切時(shí)代都將保持著它的獨(dú)特的意義。保持著它的獨(dú)特的意義。 -愛(ài)因斯坦愛(ài)因斯坦 6Issac Newton (1642 (16421727) 1727) In 1687, The Mathematical Principles of Natural

3、Philosophy 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 and and 萬(wàn)有引力定律萬(wàn)有引力定律本章內(nèi)容本章內(nèi)容： 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 自然界中常見(jiàn)力和基本力自然界中常見(jiàn)力和基本力 牛頓定律的應(yīng)用牛頓定律的應(yīng)用 國(guó)際單位制（國(guó)際單位制（SI）與量綱）與量綱72.1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律1.牛頓第一定律牛頓第一定律 “Every body continues in its state of rest, or in uniform motion in a straight line unless it is compelled to change that state by forces imp

4、ressed upon it.”.0constvFii一、一、 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 任何物體都將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀任何物體都將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，除非其他物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)。態(tài)，除非其他物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)。8 82.2.牛頓第二定律牛頓第二定律 T h e c h a n g e o f m o t i o n i s T h e c h a n g e o f m o t i o n i s proportional to the motive force proportional to the motive force impressed, an

5、d is made in the impressed, and is made in the direction of the right line in which direction of the right line in which that force is impressed.that force is impressed. ddpFtpm=v質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量F合外力合外力其中其中9dtpdF當(dāng)當(dāng)vc(光速光速)時(shí)，時(shí)，m=const.amF牛牛定義了物體的定義了物體的“慣性質(zhì)量慣性質(zhì)量”物體慣性的度量物體慣性的度量.牛牛只在慣性系中成立只在慣性系中成立.牛牛的特點(diǎn)：瞬時(shí)性和矢

6、量性的特點(diǎn)：瞬時(shí)性和矢量性.vmp質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量F合外力合外力其中其中Notes:10 第二定律是矢量式，第二定律是矢量式，在具體應(yīng)用時(shí)常常寫(xiě)成在具體應(yīng)用時(shí)常常寫(xiě)成分量式。分量式。zZyYxXmaFmaFmaF 牛頓方程的自然坐標(biāo)分量式牛頓方程的自然坐標(biāo)分量式 2ntvmFdtdvmF1111 動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒動(dòng)量是一個(gè)重要的物理量，應(yīng)用范圍遠(yuǎn)超動(dòng)量是一個(gè)重要的物理量，應(yīng)用范圍遠(yuǎn)超出牛頓力學(xué)。出牛頓力學(xué)。例如電磁波（光子）就具有例如電磁波（光子）就具有動(dòng)量。動(dòng)量。.const p實(shí)驗(yàn)表明：在光子與光子、光子與其他粒實(shí)驗(yàn)表明：在光子與光子、光子與其他粒子的相互作用過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)量嚴(yán)格子

7、的相互作用過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)量嚴(yán)格守恒。守恒。若若0 ddpFtNotesNotes123.牛頓第三定律牛頓第三定律 “To every action there is always opposed an equal reaction, or, the mutual actions of two bodies upon each other always directed to contrary parts.”作用力與反作用力是作用在不同物作用力與反作用力是作用在不同物體上的，彼此不能抵消體上的，彼此不能抵消.2112FFNote:13 牛頓第一定律在其中成立的參考系牛頓第一定律在其中成立的參

8、考系在慣性系中，任何不受其他物體作用的物體都在慣性系中，任何不受其他物體作用的物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)（慣性運(yùn)動(dòng)）的狀態(tài)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)（慣性運(yùn)動(dòng)）的狀態(tài)牛頓第二定律在慣性系中成立牛頓第二定律在慣性系中成立在非慣性系中，牛頓第一、二定律不成立在非慣性系中，牛頓第一、二定律不成立牛頓第三定律仍然成立（作用力與反作用力之牛頓第三定律仍然成立（作用力與反作用力之間的關(guān)系與參考系無(wú)關(guān)）間的關(guān)系與參考系無(wú)關(guān)）4. 4. 慣性參考系（慣性系）慣性參考系（慣性系）14 相對(duì)一個(gè)慣性系作加速運(yùn)動(dòng)的參考系一定是相對(duì)一個(gè)慣性系作加速運(yùn)動(dòng)的參考系一定是非非慣性系慣性系相對(duì)一個(gè)慣性系作轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系也一定是非

9、慣相對(duì)一個(gè)慣性系作轉(zhuǎn)動(dòng)的參考系也一定是非慣性系性系自然界中不存在嚴(yán)格的慣性系：自然界中不存在嚴(yán)格的慣性系：任何物體之間任何物體之間都有萬(wàn)有引力，參考系所選定的參照物體總要都有萬(wàn)有引力，參考系所選定的參照物體總要受到引力作用而產(chǎn)生加速度。受到引力作用而產(chǎn)生加速度。馬赫認(rèn)為：馬赫認(rèn)為：如果一個(gè)參考系相對(duì)宇宙全部物質(zhì)如果一個(gè)參考系相對(duì)宇宙全部物質(zhì)分布的平均加速度等于零，就可把這個(gè)參考系看分布的平均加速度等于零，就可把這個(gè)參考系看成慣性系。成慣性系。判斷一個(gè)實(shí)際的參考系是不是慣性系，判斷一個(gè)實(shí)際的參考系是不是慣性系，取決于在多大的精度上可以觀測(cè)到這個(gè)參考系的取決于在多大的精度上可以觀測(cè)到這個(gè)參考系的加

10、速度效應(yīng)。加速度效應(yīng)。 151 1、FK4FK4系：系：以以15351535顆恒星平均靜止位形作為基顆恒星平均靜止位形作為基準(zhǔn)準(zhǔn)目前最精確目前最精確實(shí)用的慣性系：實(shí)用的慣性系：太陽(yáng)系太陽(yáng)系z(mì) zx x y y地心系地心系地面系地面系2 2、太陽(yáng)系：、太陽(yáng)系：由天文學(xué)觀測(cè)結(jié)果得出，繞銀河系由天文學(xué)觀測(cè)結(jié)果得出，繞銀河系中心公轉(zhuǎn)的法向加速度約為中心公轉(zhuǎn)的法向加速度約為 210sm102 比較精確比較精確 163 3、地心系：、地心系：繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的法向加速度約為繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)的法向加速度約為 23sm106 較好的慣性系較好的慣性系 太陽(yáng)系太陽(yáng)系z(mì) zx x y y地心系地心系地面系地面系4 4、地面系

11、：、地面系：地球自轉(zhuǎn)使赤道處的物體產(chǎn)生的法地球自轉(zhuǎn)使赤道處的物體產(chǎn)生的法向加速度為向加速度為較差較差22sm104 . 3 17相對(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的其它任意參相對(duì)一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的其它任意參考系也是慣性系，在這些參考系中牛頓定律都考系也是慣性系，在這些參考系中牛頓定律都成立成立牛頓相對(duì)性原理：牛頓相對(duì)性原理：對(duì)于描述力學(xué)定律來(lái)說(shuō)，所對(duì)于描述力學(xué)定律來(lái)說(shuō)，所有的慣性參考系都是平等的。有的慣性參考系都是平等的。在任一慣性系中都可以把牛頓第二定律描述為：在任一慣性系中都可以把牛頓第二定律描述為：“物體的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率，等于它所受的物體的動(dòng)量對(duì)時(shí)間的變化率，等于它所受的合力合力”

12、5. 5. 牛頓相對(duì)性原理牛頓相對(duì)性原理伽利略相對(duì)性原理伽利略相對(duì)性原理18 牛頓相對(duì)性原理的數(shù)學(xué)表述：牛頓相對(duì)性原理的數(shù)學(xué)表述：慣性系慣性系S S 慣性系慣性系S S , , 牛頓方程如何變化？牛頓方程如何變化？對(duì)于不同的慣性系，力學(xué)的基本規(guī)律對(duì)于不同的慣性系，力學(xué)的基本規(guī)律牛頓牛頓方程的形式相同。方程的形式相同?；蛘哒f(shuō)：或者說(shuō)：牛頓方程具有伽利牛頓方程具有伽利略變換下的協(xié)變對(duì)稱性。略變換下的協(xié)變對(duì)稱性。質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，力只與物體相對(duì)位置或質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，力只與物體相對(duì)位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，即質(zhì)量和力都與參考系無(wú)關(guān)相對(duì)運(yùn)動(dòng)有關(guān)，即質(zhì)量和力都與參考系無(wú)關(guān) 牛頓相對(duì)性原理可表述為牛頓相對(duì)性

13、原理可表述為amF F =ma （S S系）系） （S S 系）系）19二、二、SI單位和量綱單位和量綱（International system of units and Dimension） （一（一)國(guó)際單位制國(guó)際單位制 1. 基本量與基本單位基本量與基本單位 基本量基本量 基本單位基本單位 2.導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位 導(dǎo)出量導(dǎo)出量 導(dǎo)出單位導(dǎo)出單位203.國(guó)際單位制國(guó)際單位制 1960年第年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)并建議屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)通過(guò)并建議世界各國(guó)采用的單位制。簡(jiǎn)稱世界各國(guó)采用的單位制。簡(jiǎn)稱SI。SI中的基本單位：中的基本單位：長(zhǎng)度：米（長(zhǎng)度：米（m）；質(zhì)量：千克（）；質(zhì)

14、量：千克（kg）;時(shí)間：秒（時(shí)間：秒（s）；電流強(qiáng)度：安培（）；）；電流強(qiáng)度：安培（）；熱力學(xué)溫度：開(kāi)爾文（熱力學(xué)溫度：開(kāi)爾文（K）物質(zhì)的量：摩爾（物質(zhì)的量：摩爾（ mol ）;光強(qiáng)度：坎德拉（光強(qiáng)度：坎德拉（ cd ）21（二）量綱（二）量綱 表示導(dǎo)出單位是由哪些基本單位組成的表示導(dǎo)出單位是由哪些基本單位組成的式子。式子。量綱通常是用方括號(hào)表示，如：量綱通常是用方括號(hào)表示，如： a=長(zhǎng)度長(zhǎng)度 /時(shí)間時(shí)間2=L T-2P=質(zhì)量質(zhì)量 速度速度=M LT -1V=長(zhǎng)度長(zhǎng)度/ 時(shí)間時(shí)間=L T-122量綱的用途：量綱的用途：M LT- 1=MLT-1一個(gè)等式相等應(yīng)滿足一個(gè)等式相等應(yīng)滿足：量綱相同 、

15、數(shù)值相等、量性相同vmvmvmtF12A）驗(yàn)證等式）驗(yàn)證等式vmtFB) 換算單位：換算單位： V = LT-1 V=米米/秒秒=100厘米厘米/秒秒23C) C) 分析問(wèn)題分析問(wèn)題: : 例：例：聲音在氣體中傳播僅取決于氣體的壓強(qiáng)聲音在氣體中傳播僅取決于氣體的壓強(qiáng)P P 與與密度密度 和一些數(shù)字常數(shù)，計(jì)算在具有參和一些數(shù)字常數(shù)，計(jì)算在具有參 數(shù)數(shù) P P1 1 、 1 1和和P P2 2 、 2 2 的兩種氣體中的聲速之比。的兩種氣體中的聲速之比。解解：聲速聲速V V是是P P 、 的函數(shù)的函數(shù) V=fV=f（P P、 ） V = =L TL T-1-1、 P P =M L=M L-1-1

16、T T-2-2 、 =M L=M L-3-31221221121/PPPPVV22321TLMLTMLppkV pV壓強(qiáng)壓強(qiáng)24 2.2 自然界中常見(jiàn)力自然界中常見(jiàn)力(Forces in Natural environment) 1 .重力重力:2 .彈性力彈性力:相互接觸的物體彼此發(fā)生形變而相互接觸的物體彼此發(fā)生形變而產(chǎn)生的相互作用力產(chǎn)生的相互作用力.注意：注意：接觸是產(chǎn)生彈性力的必要條件，接觸是產(chǎn)生彈性力的必要條件， 而不是充分條件。而不是充分條件。處于地球表面附近的物體受到的地球處于地球表面附近的物體受到的地球的引力，方向指向地心。（的引力，方向指向地心。（ mg ）25例：如圖，試分析

17、靜例：如圖，試分析靜止止 圓球的受力。圓球的受力。GN兩個(gè)物體相互接觸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)兩個(gè)物體相互接觸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)而產(chǎn)生的一對(duì)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反趨勢(shì)而產(chǎn)生的一對(duì)與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反（動(dòng)摩擦力）或與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反（動(dòng)摩擦力）或與相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反的力（靜摩擦力）。的力（靜摩擦力）。 3 . 摩擦力：摩擦力：(Frictional force)26靜摩擦力靜摩擦力: : 外外靜靜Ff Nf 滑滑以自行車前后輪為例，說(shuō)明摩擦力的方向：以自行車前后輪為例，說(shuō)明摩擦力的方向：后輪后輪F FF F前輪前輪B BF FNmaxf0 靜靜滑動(dòng)摩擦力滑動(dòng)摩擦力: :274.流體曳力流體曳力

18、(Fluid friction): v 較小時(shí)較小時(shí):kvf d(3)終極速率終極速率(terminal speed)：mgf dmgAvCt221ACmgvt2 v 較大時(shí)較大時(shí):2dkvf 2d21AvCf空氣中：空氣中：物體在流體中下落的最大速率物體在流體中下落的最大速率C: 曳引系數(shù)；曳引系數(shù)； ：空氣密度；：空氣密度；A：物體有效橫截面積：物體有效橫截面積 285.表面張力表面張力(Surfaee Tension):液面各部分之間存在的相互拉緊的力液面各部分之間存在的相互拉緊的力在長(zhǎng)為在長(zhǎng)為l的邊界線上的表面張力的邊界線上的表面張力 Fl （N/m）表面張力系數(shù)表面張力系數(shù)：由液體種

19、類：由液體種類和溫度決定和溫度決定。29存在于任何兩個(gè)物體之間的吸引力，長(zhǎng)程力。存在于任何兩個(gè)物體之間的吸引力，長(zhǎng)程力。2. 電磁力電磁力:(electromagnetic force) 1. 萬(wàn)有引力：萬(wàn)有引力： (gravitational force)2210rmmGF 22110kg/mN1067. 6G 20RMmGmg 220s/m8 . 9RMGg 則則帶電粒子或帶電宏觀物體之間的作用力，以光子帶電粒子或帶電宏觀物體之間的作用力，以光子(photon)為傳遞媒介（長(zhǎng)程力為傳遞媒介（長(zhǎng)程力)。萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力。2.3 基本的自然力基本的自然力 (Fundemental Force

20、s)303.強(qiáng)力強(qiáng)力(strong force ) 存在于核子、介子和超子之間的相互作用力。存在于核子、介子和超子之間的相互作用力。以膠子以膠子(gluon)作為傳遞媒介。作為傳遞媒介。強(qiáng)力是比電磁力更強(qiáng)的基本力，兩個(gè)相鄰質(zhì)子強(qiáng)力是比電磁力更強(qiáng)的基本力，兩個(gè)相鄰質(zhì)子間的強(qiáng)力可達(dá)間的強(qiáng)力可達(dá)104 N，比電磁力大，比電磁力大100倍倍 (短程短程力力)。4.弱力弱力: (weak force) 核子、介子等粒子之間存在的作用，以核子、介子等粒子之間存在的作用，以W+、 W-、Z0粒子為傳遞媒介。（粒子為傳遞媒介。（短程力）。短程力）。31萬(wàn)有引力萬(wàn)有引力電磁力電磁力強(qiáng)力強(qiáng)力弱力弱力110 610

21、 3810 2 種種 類類 相對(duì)強(qiáng)度相對(duì)強(qiáng)度 作用距離作用距離 10 15m 10 17m不限不限不限不限四種基本自然力比較四種基本自然力比較322. 4 應(yīng)用牛頓定律解題應(yīng)用牛頓定律解題 (the aplication of Newton s Laws )3看運(yùn)動(dòng)（選取坐標(biāo)系，或確定坐標(biāo)原點(diǎn)看運(yùn)動(dòng)（選取坐標(biāo)系，或確定坐標(biāo)原點(diǎn)及正方向）及正方向）4列列牛頓定律牛頓定律方程方程（或分量式）（或分量式）5求解：求解：先文字運(yùn)算，求出表達(dá)式后，代先文字運(yùn)算，求出表達(dá)式后，代入數(shù)值，得出答案，并作必要的討論。入數(shù)值，得出答案，并作必要的討論。解題步驟解題步驟1確定研究對(duì)象確定研究對(duì)象（認(rèn)物體）（認(rèn)物體

22、）2查受力查受力（畫(huà)出受力圖畫(huà)出受力圖）33例例2-1 質(zhì)量為質(zhì)量為m的物體沿的物體沿X軸運(yùn)動(dòng)軸運(yùn)動(dòng),受力受力F=-kx,當(dāng)當(dāng)x=A時(shí)時(shí),v=0求求v與與x的函數(shù)關(guān)系的函數(shù)關(guān)系解：解：kxFxmkaxmkdtdvxdxmkdxdtdvxAvxdxmkvdv0)(222xAmkv簡(jiǎn)諧振動(dòng)：簡(jiǎn)諧振動(dòng)：2222vxA何種運(yùn)動(dòng)何種運(yùn)動(dòng)?34例例2-2有一質(zhì)量為的輪船以速率沿直線有一質(zhì)量為的輪船以速率沿直線行進(jìn)，假設(shè)水的阻力大小與船的速率成正比行進(jìn)，假設(shè)水的阻力大小與船的速率成正比（K），如果發(fā)動(dòng)機(jī)因故障而停止工作，求船還），如果發(fā)動(dòng)機(jī)因故障而停止工作，求船還能行駛多遠(yuǎn)？能行駛多遠(yuǎn)？解：建立坐標(biāo)系解：建

23、立坐標(biāo)系dtdvmmaKvf vdxdvmdtdxdxdvm mkdxdv x00vdx)mk(dvkmvx xo35非慣性系包括：非慣性系包括：平動(dòng)加速系、轉(zhuǎn)動(dòng)系平動(dòng)加速系、轉(zhuǎn)動(dòng)系* 2. 5 非慣性系、慣性力與科里奧利力非慣性系、慣性力與科里奧利力 一、平動(dòng)加速系中的慣性力一、平動(dòng)加速系中的慣性力若沿用牛頓定律的若沿用牛頓定律的形式，則必認(rèn)為小形式，則必認(rèn)為小球受力為球受力為0am 0a 0a再看一例再看一例36 在在 S 系中系中, 牛頓第二定律成立牛頓第二定律成立0aaa amF 代入代入中得中得amamF )(0amFFi amF 設(shè)設(shè) 系相對(duì)系相對(duì)慣性系慣性系 S 以加速度以加速度

24、 平動(dòng)平動(dòng) S0au在慣性系在慣性系 S 中，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的加速度為中，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的加速度為 a 真實(shí)力真實(shí)力 ， 質(zhì)點(diǎn)的加速度質(zhì)點(diǎn)的加速度Fau在非慣性在非慣性系系 中，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的加速度為中，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的加速度為 S a在在 系中系中, 形式上形式上的牛頓第二定律：的牛頓第二定律： S37慣性力有真實(shí)的效果。慣性力有真實(shí)的效果。平移慣性力各處均勻，與質(zhì)點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。平移慣性力各處均勻，與質(zhì)點(diǎn)的位置無(wú)關(guān)。質(zhì)點(diǎn)所受平移慣性力的大小，等于質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量質(zhì)點(diǎn)所受平移慣性力的大小，等于質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量和此非慣性系整體相對(duì)慣性系的加速度的乘積，和此非慣性系整體相對(duì)慣性系的加速度的乘積，方向與此加速度的方向相反方向與此加速度的方向

25、相反0amFi 平移慣性力平移慣性力牛頓力學(xué)認(rèn)為慣性力是牛頓力學(xué)認(rèn)為慣性力是“假想力假想力”不是物體間不是物體間的相互作用，沒(méi)有反作用力。的相互作用，沒(méi)有反作用力。，38二戰(zhàn)中的小故事：二戰(zhàn)中的小故事：美美Tinosa號(hào)潛艇號(hào)潛艇攜帶攜帶16枚魚(yú)雷，在太平洋離敵枚魚(yú)雷，在太平洋離敵艦艦4000碼斜向攻擊，發(fā)射碼斜向攻擊，發(fā)射4枚，使敵艦停航。但枚，使敵艦停航。但離敵艦離敵艦875碼垂直攻擊發(fā)射碼垂直攻擊發(fā)射11枚，枚，均未爆炸。均未爆炸。敵敵艦艦體體近距離、垂直攻擊近距離、垂直攻擊 滑塊受摩擦滑塊受摩擦力大力大0a 0F 雷管不能被觸發(fā)！雷管不能被觸發(fā)！問(wèn)題出在慣性力上問(wèn)題出在慣性力上!0a0

26、F撞針滑塊撞針滑塊雷管雷管導(dǎo)板導(dǎo)板魚(yú)雷魚(yú)雷v S39 u設(shè)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體設(shè)圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體 m 相對(duì)圓盤(pán)相對(duì)圓盤(pán)靜止靜止轉(zhuǎn)動(dòng)系中的慣性力、轉(zhuǎn)動(dòng)系中的慣性力、科里奧利力科里奧利力2F =m r20iiF+F =Fm rFFiF40u物體相對(duì)圓盤(pán)物體相對(duì)圓盤(pán)運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，還要受科里奧利力時(shí)，還要受科里奧利力raca2 向心加速度向心加速度 2vca = 科里奧利加速度科里奧利加速度ccaaaaa 代入代入 S 系牛頓第二定律系牛頓第二定律 ，得圓盤(pán)系中形式得圓盤(pán)系中形式上的牛頓第二定律：上的牛頓第二定律：F =ma科里奧利力：科里奧利力：2 vcF =mamamamFcca )()(真實(shí)力真實(shí)

27、力 慣性離心力慣性離心力 科里奧利力科里奧利力41 槽壁真實(shí)力槽壁真實(shí)力2m r離心力離心力 2vm科里奧利力科里奧利力【例例】圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，物體m相對(duì)圓盤(pán)沿相對(duì)圓盤(pán)沿徑向運(yùn)動(dòng)的情況的科里奧利力：徑向運(yùn)動(dòng)的情況的科里奧利力：北半球，沖刷右岸北半球，沖刷右岸【演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)】科里奧利力科里奧利力42與中學(xué)地理知識(shí)矛盾了？怎么回事？與中學(xué)地理知識(shí)矛盾了？怎么回事？43 1 8 5 1 1 8 5 1 年 傅 科 在 巴 黎年 傅 科 在 巴 黎（北半球）的一個(gè)大廳里懸（北半球）的一個(gè)大廳里懸掛擺長(zhǎng)掛擺長(zhǎng) 67 67 米的擺。發(fā)現(xiàn)擺米的擺。發(fā)現(xiàn)擺動(dòng)平面每小時(shí)沿順時(shí)針?lè)较騽?dòng)平面每小

28、時(shí)沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)轉(zhuǎn)過(guò)1111 1515角度。角度。傅科擺擺面的旋轉(zhuǎn)傅科擺擺面的旋轉(zhuǎn)東東西西南南北北【演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)】44在地面系看：在地面系看：地球不轉(zhuǎn)，擺面轉(zhuǎn)。地球不轉(zhuǎn)，擺面轉(zhuǎn)。在恒星系看：在恒星系看：地球轉(zhuǎn)，擺面不轉(zhuǎn)。地球轉(zhuǎn)，擺面不轉(zhuǎn)。恒星恒星科里奧利力來(lái)源科里奧利力來(lái)源于恒星的引力于恒星的引力! !？物體的慣性依賴于宇宙及其分布物體的慣性依賴于宇宙及其分布馬赫原理馬赫原理不同意見(jiàn)：不同意見(jiàn)：宇宙物質(zhì)分布不對(duì)稱宇宙物質(zhì)分布不對(duì)稱慣性不對(duì)稱慣性不對(duì)稱 ？45河岸沖刷，單軌磨損。河岸沖刷，單軌磨損。北半球右，南半球左。北半球右，南半球左。赤道附近的信風(fēng)赤道附近的信風(fēng)強(qiáng)熱帶風(fēng)暴旋渦強(qiáng)熱帶風(fēng)暴

29、旋渦科里奧利力例：科里奧利力例：46牛頓在科學(xué)研究方法上的貢獻(xiàn)牛頓在科學(xué)研究方法上的貢獻(xiàn)“我把這部著作叫做自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理，因?yàn)檎軐W(xué)的全部任務(wù)看來(lái)就在于從各種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象來(lái)研究各種自然之力，而后用這些力去論證其他的現(xiàn)象?！?牛頓的研究方法：歸納-演繹法歸納法：從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，由特殊到一般演繹法：以理論為主，有一般到特殊自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理47 值得思考：牛頓在這里不僅講了研值得思考：牛頓在這里不僅講了研究的目的，還講了科學(xué)研究方法。即從特究的目的，還講了科學(xué)研究方法。即從特殊（現(xiàn)象）到一般（規(guī)律），再?gòu)囊话慊厥猓ìF(xiàn)象）到一般（規(guī)律），再?gòu)囊话慊氐教厥狻Ｇ罢呤怯?guó)哲學(xué)家培根強(qiáng)調(diào)的到特殊

30、。前者是英國(guó)哲學(xué)家培根強(qiáng)調(diào)的“歸納法歸納法”，它以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)；后者是被，它以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)；后者是被數(shù)學(xué)家兼哲學(xué)家的笛卡兒所強(qiáng)調(diào)的數(shù)學(xué)家兼哲學(xué)家的笛卡兒所強(qiáng)調(diào)的“演繹演繹法法”，它要用數(shù)學(xué)工具。，它要用數(shù)學(xué)工具。 在牛頓前，兩種方法被認(rèn)為是互相排在牛頓前，兩種方法被認(rèn)為是互相排斥的。牛頓在科學(xué)方法上的重大貢獻(xiàn)就是斥的。牛頓在科學(xué)方法上的重大貢獻(xiàn)就是他把兩種方法結(jié)合起來(lái)了。他把兩種方法結(jié)合起來(lái)了。 48牛頓的自然哲學(xué)思想牛頓的自然哲學(xué)思想 牛頓在自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理中，提出了4條哲學(xué)中的推理法則：簡(jiǎn)單性原理：除那些真實(shí)而已足夠說(shuō)明其現(xiàn)象者外，不必再去尋求自然界事物的其他原因。 因果性原理：對(duì)于自然界中

31、同一類結(jié)果，必須盡可能歸之于同一種原因。49統(tǒng)一性原理統(tǒng)一性原理：物體的屬性，凡是既不能增強(qiáng)也：物體的屬性，凡是既不能增強(qiáng)也不能減弱者，又為我們實(shí)驗(yàn)所能及的范圍的一不能減弱者，又為我們實(shí)驗(yàn)所能及的范圍的一切物體所具有者，就應(yīng)視為所有物理的普遍屬切物體所具有者，就應(yīng)視為所有物理的普遍屬性。性。真理性原理真理性原理：在實(shí)驗(yàn)哲學(xué)中，我們必須把那些：在實(shí)驗(yàn)哲學(xué)中，我們必須把那些從各種現(xiàn)象中運(yùn)用一般歸納而導(dǎo)出的命題看作從各種現(xiàn)象中運(yùn)用一般歸納而導(dǎo)出的命題看作是完全正確的或很接近于真實(shí)的，雖然可以想是完全正確的或很接近于真實(shí)的，雖然可以想象出任何相反的假說(shuō)，但是在沒(méi)有出現(xiàn)其他現(xiàn)象出任何相反的假說(shuō)，但是在沒(méi)有出現(xiàn)其他現(xiàn)象足以使之更為正確或者出現(xiàn)例外之前，仍然象足以使之更為正確或者出現(xiàn)例外之前，仍然應(yīng)當(dāng)給予如此的對(duì)待。應(yīng)當(dāng)給予如此的對(duì)待。50恩格斯：恩格斯：“不管自然科學(xué)家采取什么樣的不管自然科學(xué)家采取什么樣的態(tài)度，他們還是得受哲學(xué)的支配。態(tài)度，他們還是得受