大學物理-力和運動 1-3

1、一、相對運動 在兩個相對作直線運動的參考系中， 時間的測量是絕對的，空間的測量也是絕對的， 與參考系無關， 時間和長度的的絕對性是經典力學的基礎 。AB 小車以較低的速度 沿水平軌道先后通過點 A 和點 B 。地面上人測得車通過 A、B 兩點間的距離和時間與車上的人測量結果相同 。1-3 相對運動 常見力和基本力2022/7/291物體運動的軌跡依賴于觀察者所處的參考系2022/7/292*速度變換質點P的位移關系P設兩個參考系之間的相對運動為平動S 系 系 2022/7/293 伽利略速度變換若則 注意當 接近光速時，伽利略速度變換不成立！加速度關系絕對速度相對速度牽連速度2022/7/29

2、4 例，如圖示，一實驗者 A 在以 10 m/s 的速率沿水平軌道前進的平板車上控制一臺射彈器，此射彈器以與車前進方向呈 度角斜向上射出一彈丸 。此時站在地面上的另一實驗者 B 看到彈丸鉛直向上運動，求彈丸上升的高度 。A B由速度變換關系，得解：設地面參考系為 S 系 平板車參考系為 系2022/7/295彈丸上升高度為解：設地面參考系為 系，平板車參考系為 系A B2022/7/296物體間各種不同的相互作用，構成了千變萬化的物質世界，這些作用常被叫做力。物體間的相互作用是多方面的（如電、光、熱等），力是從一個方面反映了這種相互作用。任何力一定有施力物體和受力物體。力是改變物體運動狀態(tài)的根

3、源。一是改變物體的運動狀態(tài)；二是改變物體的形狀。力有兩種對外表現二、常見力和基本力這樣，我們才有可能對力的性質和量值作進一步的研究。2022/7/297亞里士多德（古希臘思想家）運動必須推動伽利略：力是改變物體運動狀態(tài)的原因牛頓：三大運動學定律人類對力的認識的發(fā)展史：2022/7/2981、常見的力 重力；彈力；摩擦力；萬有引力（1）重力地球對地球表面附近物體的引力大小：mg方向：豎直向下重力加速度的應用：用于重力探測法。 (若g值異常，則地球附近存在大量礦藏)2022/7/299（2）彈力發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體會產生力的作用，這種力叫彈力。特點：直接接觸、產生形變?yōu)?/p>

4、前提表現形式：正壓力(支承力) 拉力 恢復力2022/7/2910正壓力： a.定義：兩個物體通過一定面積的相互擠壓而發(fā)生 形變所產生的彈力。 b.方向：垂直于接觸面而指向對方。燈塔和地面之間存在的正壓力2022/7/2911 繩和物體之間的拉力拉力： a.定義：繩線在拉物體時發(fā)生伸長形變而產生的彈力。 b.方向：沿著繩線指向繩線收緊的方向。 c.大?。喝Q于繩線收緊的程度。 恢復力： a.定義：彈簧被拉緊或壓縮時，它對與之相連的 物體所產生的彈力。 b.方向：使彈簧恢復原狀的方向。 c.大?。河苫⒖硕山o出鄭玄，東漢思想家。2022/7/2912虎克定律的表達式： ； k 為彈簧的彈性系數；

5、 負號表示彈力的方向與彈簧的 位移方向相反；適用范圍：彈簧處于彈性限度之內?；⒖硕桑?）摩擦力兩個相互接觸的物體沿接觸面相對運動時，或者有相對運動趨勢時，在接觸面之間產生一對阻止相對運動的力。分類：靜摩擦力 fs=sN 滑動摩擦力 fk=kN 一般情況 sk 并且它們一般都小于12022/7/2913 靜摩擦力：定義：相互接觸的物體在外力作用下，只有相對運動 的趨勢而沒有相對運動時的摩擦力。最大靜摩擦力: ;( 為靜摩擦系數,N正壓力)方向：與物體相對運動趨勢的方向相反。 的影響因素：a.接觸面的材料； b.接觸面的表面狀況。靜摩擦力的范圍：BA靜摩擦力示意圖2022/7/2914滑動摩擦力

6、：定義：當外力超過靜摩擦力時，物體間產生了相對運動，此時的物體所受到的摩擦力?；瑒幽Σ亮? ;( 為滑動摩擦系數,N正壓力)方向：與物體間相對運動的方向相反。 的影響因素：接觸面的材料； 接觸面的表面狀況； 物體的相對速度。(隨V增大而減小) 與 的比較：a. ； b.一般計算時 ；2022/7/2915BA滑動摩擦力示意圖流體阻力一個物體在流體（液體或氣體）中和流體有相對運動時，物體會受到流體的阻力。流體阻力的方向和物體相對于流體的速度方向相反，其大小和相對速度的大小有關。相對速度較小時 fd=Kv2022/7/2916（4）萬有引力存在于任何兩個物體之間的吸引力，規(guī)律是牛頓發(fā)現的。式中被稱

7、為引力質量式中G叫做萬有引力常量 G=6.6710-11N.m2/kg2 重力：重力是地球表明附近物體所受的地球的引力，即物體與地球之間的萬有引力。2022/7/2917粒子之間的萬有引力 ：10-34 N (相鄰粒子)人與人之間的萬有引力：10-7 N (相隔1m)2、基本力 近代物理證明，自然界中各種力就其本質而言，都來自四種基本力。 （1）萬有引力 （2）電磁力存在于靜止電荷和運動電荷之間的力稱為電磁力。特點：電磁力有引力，也有斥力，比萬有引力強大得多。擠壓力、拉力、彈簧彈力等都是相鄰原子或分子之間的作用力的宏觀表現，而原子或分子都是由電荷組成的，因此它們基本上都是電磁力。k=9 109

8、Nm2/C22022/7/2918（3）強力（4）弱力在亞微觀領域發(fā)現的，它很小、而且是短程力。在亞微觀領域，發(fā)現在核子、介子、超子之間存在強力。強力比電磁力更強，是短程力，作用范圍小。 是核力的一種，它僅在某些類型的核過程中起重要作用，例如，放射性物質的衰變中，核將自行分裂成幾部分，弱力使質子產生放射性衰變（衰變）。兩個相鄰質子間的弱力大約為102 N。把原子核內相互排斥的各質子以及中子約束在一起形成原子核的力稱為強力。因為核內質子核中子被限制在原子核（線度為1015 m）這樣很小的區(qū)域內，質子間排斥力非常強大，約束它們的核力也就非常強大，故以強力相稱。兩個相鄰質子間的弱力大約為104 N。2022/7/2919基本力的比較種類相互作用舉例力程相對強度萬有引力恒星結合在一起形成銀河系無限遠1038電磁力電子與原子核結合形成原子核無限遠102強力各質子和中子結合形成原子核1015 m1弱力放射性原子核的衰變1017 m1062022/7/2920物理學家的目標： 四種力可否從一種更基本、更簡單的力導出? 各種力是否能統(tǒng)一在一種一般的理論中?已做和待做的工作： 20世紀20年代，愛因斯坦最早著手這一工作。 最初是想統(tǒng)一電磁力和引力， 但未成功。 弱、電磁力統(tǒng)一：1967年格拉肖、