高二物理競賽伽利略相對性原理和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理課件

第一章力和運(yùn)動(dòng)§1-5伽利略相對性原理非慣性系慣性力伽俐略(1564-1642)意大利物理學(xué)家天文學(xué)家2目錄第一章力和運(yùn)動(dòng)第二章運(yùn)動(dòng)的守恒量和守恒定律第三章剛體和流體的運(yùn)動(dòng)第四章相對論基礎(chǔ)第五章氣體動(dòng)理論第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第七章靜止電荷的電場第八章恒定電流的磁場第九章電磁感應(yīng)電磁場理論§1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述§1-2圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)§1-3相對運(yùn)動(dòng)常見力和基本力§1-4牛頓運(yùn)動(dòng)定律§1-5

伽利略相對性原理

非慣性系慣性力伽利略變換一切彼此等價(jià)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系，

對于描寫機(jī)械運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律來說是完全等價(jià)的。力學(xué)的相對性原理(伽利略相對性原理)在一個(gè)慣性系內(nèi)部所作的任何力學(xué)實(shí)驗(yàn)，都不能夠確定這一慣性系本身是在靜止，還是在做勻速直線運(yùn)動(dòng)。①伽利略相對性原理3-----牛頓力學(xué)的絕對時(shí)空觀牛頓力學(xué)速度與慣性系有關(guān)(相對性)同時(shí)的絕對性時(shí)間的測量長度的測量與慣性系無關(guān)據(jù)伽利略變換，可得到經(jīng)典時(shí)空觀②經(jīng)典（牛頓）力學(xué)時(shí)空觀43.非慣性系相對于一個(gè)已知慣性系做加速運(yùn)動(dòng)的參考系。4.判斷一個(gè)參考系是否是慣性系的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)觀察。1.慣性系凡是適用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的參考系。2.慣性系性質(zhì)在慣性系中,一個(gè)不受力作用的物體將保持靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)。相對于慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系一定也是慣性系。*③非慣性系(noninertialsystem)5有無數(shù)個(gè)不適用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的參考系。a-a慣性系非慣性系問題:1.在地面的站臺(tái)上觀察金杯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何?2.在加速行駛的車內(nèi)觀察金杯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)又如何?(答:靜止)(答:加速向左運(yùn)動(dòng)。)例：獎(jiǎng)杯受合力=0，卻有加速度？6在非慣性系中觀察和處理物體的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象時(shí),為了應(yīng)用牛頓定律而引入的一種虛擬力。以牛頓定律形式去分析S--慣性系--非慣性系系相對S系的加速度--在平動(dòng)加速系中，對牛頓第二定律進(jìn)行推廣。

系中的加速度據(jù)加速度的變換關(guān)系有在S系中，牛頓定律成立*④慣性力(inertialforce)7在系中牛頓定律在系中不成立所以在非慣性系中例如：=-ma0Fi

在轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中慣性力:大小方向沿著圓的半徑向外方向與的方向相反一質(zhì)量為60kg的人，站在電梯中的磅秤上，當(dāng)電梯以0.5m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，磅秤上指示的讀數(shù)是多少？試用慣性力的方法求解。解：取電梯為參考系。已知這個(gè)非慣性系以a=0.5m/s2的加速度對地面參考系運(yùn)動(dòng)，與之相應(yīng)的慣性力從電梯這個(gè)非慣性系來看，人除受重力G（方向向下）和磅秤對它的支持力N

(方向向上)之外，還要另加一個(gè)。此人相對于電梯是靜止的，則以上三個(gè)力必須恰好平衡.例題1-159即于是

由此可見，磅秤上的讀數(shù)（根據(jù)牛頓第三定律，它讀的是人對秤的正壓力，而正壓力和N是一對大小相等的相互作用）不等于物體所受的重力G。

當(dāng)加速上升時(shí)，N>G，“超重”，

當(dāng)加速下降時(shí)，N<G，“失重”。尤其在電梯以重力加速度下降時(shí)，失重嚴(yán)重，磅秤上的讀數(shù)將為0。例題1-1510第二章運(yùn)動(dòng)的守恒量和守恒定律§2-1質(zhì)點(diǎn)系的內(nèi)力和外力質(zhì)心質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理12目錄第一章力和運(yùn)動(dòng)第二章運(yùn)動(dòng)的守恒量和守恒定律第三章剛體和流體的運(yùn)動(dòng)第四章相對論基礎(chǔ)第五章氣體動(dòng)理論第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第七章靜止電荷的電場第八章恒定電流的磁場第九章電磁感應(yīng)電磁場理論§2-1

質(zhì)點(diǎn)系的內(nèi)力和外力質(zhì)心質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理§2-2動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律§2-3功動(dòng)能動(dòng)能定理§2-4保守力成對力的功勢能§2-5質(zhì)點(diǎn)系的功能原理機(jī)械能守恒定律§2-6碰撞§2-7質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量和角動(dòng)量守恒定律§2-8對稱性和守恒定律13①質(zhì)點(diǎn)系的內(nèi)力和外力質(zhì)點(diǎn)系：由若干相互聯(lián)系著的質(zhì)點(diǎn)所組成的系統(tǒng)。

質(zhì)點(diǎn)系中，內(nèi)力都是成對出現(xiàn)的作用力、反作用力，每一對總是等值、反向、共線，相互抵消。

→

質(zhì)點(diǎn)系所有內(nèi)力的矢量和等于0.內(nèi)力分別作用在不同的質(zhì)點(diǎn)上，可影響各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。

內(nèi)力能改變系統(tǒng)的總動(dòng)能，但不能改變系統(tǒng)的總動(dòng)量。

外力：力出現(xiàn)在質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)，但其反作用力卻作用在系統(tǒng)外的物體上。14②質(zhì)心

(centerofmass)

重心：地球?qū)ξ矬w各部分引力合力的作用點(diǎn)。質(zhì)心：物體運(yùn)動(dòng)中由其質(zhì)量分布所決定的一個(gè)特殊點(diǎn)。

在均勻重力場中，質(zhì)心與重心的位置相重合。

直角坐標(biāo)系質(zhì)心位置質(zhì)心的概念比重心更具有普遍的意義。15例題2-1求：腰長為a的等腰直角三角形均勻薄板的質(zhì)心位置。dxxOxya

16質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)量

兩顆星體質(zhì)量差不多，例如休神星。兩顆星體質(zhì)量不同，例如冥王星與冥衛(wèi)一兩顆星體質(zhì)量有很大的不同，例如地球與月球質(zhì)心位置：17③

質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理：(P56推導(dǎo))質(zhì)點(diǎn)系所受的合外力=質(zhì)點(diǎn)系的質(zhì)量與質(zhì)心加速度的乘積不管物體的質(zhì)量如何分布，也不管外力作用在物體的

什么位置上，質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)代表了整個(gè)質(zhì)點(diǎn)系的運(yùn)動(dòng)。質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)可看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。(牛頓第二定律)質(zhì)點(diǎn)系的內(nèi)力可能影響各質(zhì)點(diǎn)之間的相對運(yùn)動(dòng)，

但不影響質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)；質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)由外力所決定。18問題？用質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理求出質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)后，

能否確定整個(gè)質(zhì)點(diǎn)系的運(yùn)動(dòng)呢？如果是平動(dòng)，則整個(gè)剛體的運(yùn)動(dòng)就確定了。

即質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)代表