大物大一下ch02定律

1、作業(yè)：34頁中的2-T12-T4特別要注意定義正方向1 x z上節(jié)顧riyjk1、位置 矢量r r (t )f ( x, y, z )=02、運(yùn)動方程和軌跡方程r rBrA3、位移v dr4、速度矢量，微元，分離變量，變量代換。dtdvdtd2ra 5、加速度dt 2 v2dvatana e etndtan R 2a Rv R相對運(yùn)動：t2v v u回Issac Newton(1642-1727)萬有引力光學(xué)數(shù)學(xué)力學(xué)3第2章運(yùn)動定律Newtons Laws of Motion第1節(jié)第一定律運(yùn)動定律一、任何物體都保持或沿一直線作勻速運(yùn)動的狀態(tài)，除非有力加于其上迫使它改變這種狀態(tài)。F 0,v 常量

2、數(shù)學(xué)表達(dá)式：反映力和運(yùn)動的定性關(guān)系。慣性闡明了兩個重要物理概念力第一定律又稱慣性定律。4二、第二定律運(yùn)動的改變與所加的動力比，并且發(fā)生在這力所沿直線的方向上。數(shù)學(xué)表達(dá)式：F d(mv)反映力和運(yùn)動的定量關(guān)系。dt若v c ， m=常數(shù)， 則有：F m a質(zhì)量是物體慣性大小的度量。提供了科學(xué)地量度力的理論基礎(chǔ)。關(guān)于慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量：實(shí)驗(yàn)證明，對同一物體，兩種質(zhì)量相等。如計算地面附近的重力加速度：Mm G Mm ,g GMmg GR2R22R h5三、幾點(diǎn)注意：1、力與加速度是瞬時關(guān)系。它們同時產(chǎn)生，同時變化，同時的原因。，力是改變運(yùn)動的原因，不是維持運(yùn)動2、物體同時受幾個力作用時：力的疊加原理

3、：（實(shí)驗(yàn)證明）幾個力的作用效果與它們矢量和的力的作用效果一樣。合力： 263、直角坐標(biāo)系分量式：Fx ma x,Fy ma y,Fz ma z4、平面曲線運(yùn)動：取自然坐標(biāo)系v2dvdta at anF met men切向力 Ft：合外力的切向分力法向力 Fn ：合外力的法向分力Ft ma t切向分量式：en ma n法向分量式： Fn7、第三定律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相等，并且指方。F1 F2數(shù)學(xué)表達(dá)式：說明力具有物體間相互作用的性質(zhì)。注意：1、作用力與反作用力互以對方為存在條件，它們同時存在，同時；2、作用力與反作用力是作用在不同物體上的同一性

4、質(zhì)的力，其作用不能抵消。8四注意：運(yùn)動定律適用于（1）慣性系。（2）低速運(yùn)動物體。（3）宏觀物體（L10-10 m） 。五、慣性參考系（慣性系）總能找到特殊的物體群（參考系），在這個參考系中第一定律成立。這個參考系稱為慣性系。相對一個慣性系作勻速直線運(yùn)動的另一個參考系也是慣性系。第一、二定律只在慣性系中成立。在非慣性系中通過引入“慣性力”，形式上成立（第四節(jié)）。第一、二定9一個系統(tǒng)是否是慣性系，只能依賴實(shí)驗(yàn)確定。實(shí)用的慣性系：1、地面系（系）：坐標(biāo)軸固定在地面上赤道處自轉(zhuǎn)向心加速度3.410-2 m/s2 。2、地心系：地心為原點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向恒星繞的向心加速度610-3 m/s2（g的10-3

5、）。3、繞中心為原點(diǎn)，坐標(biāo)軸指向恒星系：中心的向心加速度1.810-10 m/s2 。4、國際天球參考系：以3272顆恒星平均為基準(zhǔn)目前最好。（天文學(xué)）位形作10第2節(jié)基本力簡介Fundamental Forroduction應(yīng)用定律解題時，應(yīng)對物體作受力分析。自然界中只存在四種基本力：萬有引力、電磁力、強(qiáng)力和弱力，其它力都可歸結(jié)為這四種力的不同表現(xiàn)。F G m1m2一、萬有引力r2帶電體間的相互作用力。二、電磁力彈性力、摩擦力、分子力、浮力、流體壓力等本質(zhì)上都屬于電磁力。三、強(qiáng)力存在于核子、介子和超子間的一種力。11、弱力（弱相互作用）存在于許多粒子之間，但僅在某些反應(yīng)（如衰變）中才顯得重要

6、。古往今來，自然界的和諧與理學(xué)家所持有的信念。，一直是哲學(xué)家和物引力和強(qiáng)弱力，弱電理論， 1979弱電磁貝爾物理學(xué)獎電磁力大理論超理論？強(qiáng)力萬有引力物理學(xué)家們一直努力尋找合適的理論來而對引力基本性質(zhì)的深入研究尤為關(guān)鍵。四種基本相互作用，12四測G的現(xiàn)狀htt/news/2010/100823/full/4661030a.html13萬有引力常數(shù)G的精確測量14測G的現(xiàn)狀480ppm相互之間在約500ppm范圍內(nèi)才能吻合！15同時采用兩種方法測G方法一：改進(jìn)的扭秤周期法采用高Q值石英絲方法二：扭秤角加速度法轉(zhuǎn)臺產(chǎn)生的慣性力矩平衡引力力矩依賴扭絲特性不依賴扭絲特性同一采用兩種方法分別將G測量到25

7、ppm左右的水平直接尋找不同方法可能存在的系統(tǒng)誤差16原理性實(shí)驗(yàn)17懸點(diǎn)轉(zhuǎn)臺吸引質(zhì)量轉(zhuǎn)臺角速度-3.40 mrad/s2.88 mrad/s轉(zhuǎn)動周期1848 s 30 min2182 s 36 min第3節(jié)定律的應(yīng)用Applications of Newtons Laws一、認(rèn)物體，看運(yùn)動。看清題意，畫示意圖，確定研究對象，分析所認(rèn)定物體的運(yùn)動狀態(tài)。二、查受力。仔細(xì)分析每個物體的受力情況，物體，畫表示每個物體受力情況的示力圖。三、列方程。選參考系，建坐標(biāo)系，按定律列方程（分量式）。分量的指向與坐標(biāo)軸方向相同者為正，相反者為負(fù)。未知矢量的分量暫以符號表示。四、解方程。五、由結(jié)果確定未知矢量的實(shí)際

8、方結(jié)果進(jìn)行，進(jìn)一步認(rèn)識問題的物理本質(zhì)。18例1、有一長為R的細(xì)繩，一端固定在O點(diǎn)，另一端系一質(zhì)量為m的小球。今使小球在鉛直平面內(nèi)繞O點(diǎn)作圓周運(yùn)動。小球的角位置從鉛直下垂處算起。當(dāng) =0o 時，小球的速度為 v0。求在任意角度處小球的速度和繩的張力T。解： 小球受力：重力和繩的拉力。Ts m dvO(1)切向：mdtRmv2法向： T mg cos (2)v0Rv ds d( R ) R d變量代換dtdtdtvvdv gR 0sin d與(1)式消dt得積分：v019 v 2gRv 2gRcos2Ts0Omv2mT 3mg cos 2mg 0由(2)得RRv0小球恰可通過最高點(diǎn)時： , T 0

9、得：v0 5gR20v vvdv gR 0 sin d02T mg cos mv(2)R例2、在相對地面的流體中，某物體從t=0時刻開始由豎直下落。已知阻力的大小與物體相對于流體的， 為常數(shù)，大于零。物 v比，即 f運(yùn)動速率體受浮力為F 。求任意t時刻物體的速度和終極速度。解：取坐標(biāo)系，作示力圖。O： 根據(jù)mg v F ma m dvdt分離變量后積分：vtdv dt(mg v F/)m00 t m mg F 三力平衡、物體勻速下落時，物體的速度稱為終極v (1 e) mg F令t 得：v速度或收尾速度。f21Ffxmg例3、空氣阻力對拋體運(yùn)動的影響。 k mv0Fr v設(shè)y，且、 ，求拋體運(yùn)

10、動的軌跡方程。解：拋體受重力和空氣阻力。取直角坐標(biāo)系,分量式：v0ma m dvx kvxdtxk 0 Frma m dvy mg kvoxydtydvxvx k dt分離變初始條件t = 0時：m v cosvkdvy mg kvy0 x0 k dt v0sinv0 y量m22cosekt mvx v0v vmg kmg k kt msiney0dy vydt ，積分得：dx vxdt,由x m (v0cos )(1 ekt m)km kmg kmg k )(1 e)v sinkt my(t0mgmg2ky tg x ln 1xmv0coskv cosk20不是拋物線方程。23例4、一條質(zhì)量為 M 長為 L 的均勻鏈條，通過光滑水平桌面上的光滑小孔由開始下滑。鏈條剛開始下垂部分長為L0 。在重力作用下開始下落，試求鏈條剛剛離開桌面時的速度：下落時，鏈條為一直線形式；解： 研究對象：整條鏈條各點(diǎn)速率相同建立坐標(biāo)系，如圖：Ox MLF mg 受力分析：xgxM xg M dv運(yùn)動方程：Ldtg x dv dv dxLL22g L Lvv xd