大學(xué)物理：03牛頓運(yùn)動(dòng)定律

第3章牛頓運(yùn)動(dòng)定律一、基本的自然力四種基本力弱力強(qiáng)力§3-1基本自然力和常見力電磁力萬有引力二、技術(shù)中常見力1.重力：§3-1基本自然力和常見力

2.萬有引力：——萬有引力常量§3-1基本自然力和常見力

質(zhì)量為m的物體所受重力為M：地球的質(zhì)量R

：地球的半徑3.彈性力：——胡克定律§3-1基本自然力和常見力

4.摩擦力：當(dāng)時(shí)靜摩擦力最大靜摩擦力：靜摩擦系數(shù)當(dāng)時(shí)，滑動(dòng)摩擦力：滑動(dòng)摩擦系數(shù)§3-1基本自然力和常見力

§3-2牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓：《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》(1687年),提出三大運(yùn)動(dòng)定律——牛頓運(yùn)動(dòng)定律§3-2牛頓運(yùn)動(dòng)定律

第一定律：

時(shí)，

恒矢(包括零)(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§3-2牛頓運(yùn)動(dòng)定律

第二定律：m為常量時(shí)(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)量力的作用是相互的(同時(shí)存在，同時(shí)消失)第三定律：內(nèi)涵§3-2牛頓運(yùn)動(dòng)定律

說明:(1)牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)或可看成質(zhì)點(diǎn)的物體(2)力滿足疊加原理——

是各外力分別作用時(shí)所產(chǎn)生的加速度的矢量和基本步驟：1.隔離物體2.分析力(作圖)3.選坐標(biāo)4.列方程5.解方程§3-3牛頓定律解題方法§3-3牛頓定律解題方法

[例1]皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送質(zhì)量為m的磚塊，磚塊與皮帶的靜摩擦系數(shù)為，皮帶傾角為。求皮帶向上勻速輸送磚塊時(shí),它對(duì)磚塊的靜摩擦力多大？解：建立如圖的坐標(biāo)系§3-3牛頓定律解題方法

x方向討論：不能用公式求解，該式只對(duì)最大靜摩擦力才適用§3-3牛頓定律解題方法

[例2]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§3-3牛頓定律解題方法

——環(huán)上最低點(diǎn)——環(huán)上最高點(diǎn)得§3-3牛頓定律解題方法

[例3]質(zhì)量為m的小球系在線的一端，線的另一端固定在墻壁釘子上，線長(zhǎng)為l。拉動(dòng)小球使線保持水平靜止后松手，求線擺下角時(shí)小球的速率和線中的張力。解：小球受力如圖切向§3-3牛頓定律解題方法

得法向又§3-3牛頓定律解題方法

[例4]一物體由靜止下落，下落時(shí)受到的阻力正比于速度，即，試求物體的運(yùn)動(dòng)方程。解：物體受重力和阻力作用即得§3-3牛頓定律解題方法

得有討論：終極速度：§3-3牛頓定律解題方法

[例5]如圖，一單位長(zhǎng)度質(zhì)量為的勻質(zhì)繩子，盤繞在一張光滑的水平桌面上。今以一恒定加速度a豎直向上提繩，當(dāng)提起高度為y時(shí)，作用在繩端的力F為多少？若以一恒定速度v豎直向上提繩，情況又如何？

(設(shè)t=0時(shí)，y=0，v=0)§3-3牛頓定律解題方法

解：建立如圖的坐標(biāo)系(1)恒定加速度a：繩作初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有當(dāng)提起y長(zhǎng)度時(shí)§3-3牛頓定律解題方法

(2)恒定速度v：當(dāng)提起y

長(zhǎng)度時(shí)§3-3牛頓定律解題方法

[例6]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。試求劈相對(duì)于地的加速度和木塊相對(duì)于劈的加速度。解：設(shè)aM為M相對(duì)于地的加速度，amM為m相對(duì)于M的加速度§3-3牛頓定律解題方法

對(duì)M對(duì)m解得§3-3牛頓定律解題方法

對(duì)地對(duì)車參考系的選取是任意的，但牛頓定律并不是對(duì)任何參考系都成立一、慣性系和非慣性系§3-4非慣性系§3-4非慣性系對(duì)地對(duì)車——牛頓定律不成立牛頓定律適用的參考系：慣性系反之：非慣性系§3-4非慣性系說明：(2)參考系是否是慣性系，要靠實(shí)驗(yàn)判斷(3)對(duì)慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系都是慣性系，否則為非慣性系(1)在慣性系內(nèi)部進(jìn)行的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能確定該系相對(duì)其他慣性系的速度——力學(xué)相對(duì)性原理船走嗎?§3-4非慣性系

K：

慣性系K’：非慣性系(車)

：K’相對(duì)于K的加速度

：小球相對(duì)于K’的加速度小球相對(duì)K系在K系二、慣性力§3-4非慣性系即定義：——慣性力——牛頓第二定律的形式(1)慣性力不是物體間的相互作用，與真實(shí)力有本質(zhì)區(qū)別討論：(2)慣性力是由于非慣性系相對(duì)于慣性系作加速運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的§3-4非慣性系[例7]如圖，試以車為參考系求。解：小球相對(duì)于車靜止，即慣性力對(duì)K’系x’方向y’方向§3-4非慣性系即討論：以地面為參考系有結(jié)果相同§3-4非慣性系[例8]用慣性力的方法解[例5]。解：以劈為參考系對(duì)m水平方向垂直方向?qū)即可解得§3-4非慣性系[例9]人站