物理力學(xué)第二章

物理力學(xué)第二章1第一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日牛頓的生平與主要科學(xué)活動2第二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日少年時(shí)代的牛頓，天資平常，但很喜歡制作各種機(jī)械模型，他有一種把自然現(xiàn)象、語言等進(jìn)行分類、整理、歸納的強(qiáng)烈嗜好，對自然現(xiàn)象極感興趣。青年牛頓1666年6月22日至1667年3月25日，兩度回到鄉(xiāng)間的老家1665年獲學(xué)士學(xué)位1661年考入劍橋大學(xué)三一學(xué)院牛頓簡介3第三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

1667年牛頓返回劍橋大學(xué)當(dāng)研究生，次年獲得碩士學(xué)位

1669年發(fā)明了二項(xiàng)式定理

1669年由于巴洛的推薦，接受了“盧卡斯數(shù)學(xué)講座”的職務(wù)全面豐收的時(shí)期1672年進(jìn)行了光譜色分析試驗(yàn)1672年，由于制造反射望遠(yuǎn)鏡的成就被接納為倫敦皇家學(xué)會會員1680年前后提出萬有引力理論1687年出版了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》牛頓簡介4第四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日三個(gè)定律牛頓第一定律牛頓第二定律牛頓第三定律動量定理角動量定理動能定理三個(gè)守恒定律動量守恒定律角動量守恒定律機(jī)械能守恒定律三個(gè)定理5第五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

第二章牛頓運(yùn)動定律6第六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日三個(gè)定律1.牛頓第一定律

任何物體都保持靜止的或沿一條直線作勻速運(yùn)動的狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。

任何物體都具有慣性,牛頓第一定律又叫慣性定律，它是理想化抽象思維的產(chǎn)物，不能用實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格驗(yàn)證；此定律僅適用于慣性系。當(dāng)物體受到其他物體作用時(shí)才會改變其運(yùn)動狀態(tài),即其他物體的作用是物體改變運(yùn)動狀態(tài)的原因。慣性系：在一個(gè)參考系觀察，一個(gè)不受力作用或處于平衡狀態(tài)的物體，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動的狀態(tài)，這個(gè)參考系叫慣性系。

幾點(diǎn)說明：7第七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日2.牛頓第二定律

運(yùn)動的變化與所加的動力成正比;并且發(fā)生在這力所沿的直線的方向上。3.牛頓第三定律

對于每一個(gè)作用，總有一個(gè)相等的反作用與它對抗；或者說兩個(gè)物體之間的相互作用永遠(yuǎn)相等，且指向?qū)Ψ?。重點(diǎn)討論牛頓第二定律注意作用力、反作用力，分別作用于二物體，各產(chǎn)生其效果；(2)作用力和反作用力是性質(zhì)相同的力。兩點(diǎn)說明：8第八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日它是實(shí)驗(yàn)定律（客觀事實(shí)的總結(jié)）牛頓定律的地位和適用范圍它適用于慣性系低速平動的物體(v

<<c)宏觀物體（L>>10-10m）它是經(jīng)典物理的基礎(chǔ)9第九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日一、牛頓第二定律

質(zhì)量：描述物體慣性的物理量;：相對于慣性參照系；：合外力2.

瞬時(shí)性:力和加速度都是瞬時(shí)的，同時(shí)存在，同時(shí)消失。3.

矢量性矢量方程分解成標(biāo)量方程求解1.數(shù)學(xué)表達(dá)式:牛頓第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)及慣性系。10第十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日★

矢量方程標(biāo)量方程分解力11第十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日5.力學(xué)中常見的幾種力重力萬有引力彈性力摩擦力流體阻力6.運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決問題的步驟兩類力學(xué)問題：已知力求運(yùn)動已知運(yùn)動求力4.力的疊加原理12第十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

隔離體、分析力、取坐標(biāo)、分解力、列方程、求解未知力或微分方程積分

(1)確定研究對象(2)使用隔離法分析受力情況，作出受力圖(3)分析運(yùn)動情況，判斷加速度(4)建立坐標(biāo)系，根據(jù)牛頓第二運(yùn)動定律列方程(5)求解，進(jìn)行討論解題步驟：13第十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日例1.飛機(jī)降落時(shí)的著地速度大小v=90km/h，方向與地面平行，飛機(jī)與地面間的摩擦系數(shù)μ=0.10，迎面空氣阻力為Cxv2，升力為Cyv2（v是飛機(jī)在跑道上的滑行速度，Cx和Cy均為常數(shù)）。已知飛機(jī)的升阻比k=Cy/Cx=5，求飛機(jī)從著地到停止這段時(shí)間所滑行的距離。（設(shè)飛機(jī)剛著地時(shí)對地面無壓力）1.常力作用下的連結(jié)體問題2.變力作用下的單體問題14第十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日水平方向：解：分析力迎面空氣阻力、摩擦力豎直方向：升力、重力、地面支持力取坐標(biāo)水平前進(jìn)方向：方向豎直向上：方向15第十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日上兩式中的、

它是飛機(jī)滑行過程中任意時(shí)刻方向的速度，列方程★

注意：16第十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日條件：結(jié)果：時(shí)，17第十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日

例2

質(zhì)量為、長為的柔軟細(xì)繩，一端系著放在光滑桌面上質(zhì)量為的物體，如圖所示．在繩的另一端加力．繩被拉緊時(shí)會略有伸長(形變)，一般伸長可略去不計(jì).設(shè)繩的長度不變，質(zhì)量分布是均勻的．求：(1)繩作用在物體上的力；(2)繩上任意點(diǎn)的張力．18第十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日解設(shè)想在點(diǎn)將繩分為兩段其間張力和大小相等，方向相反（1）19第十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日20第二十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（2）21第二十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日22第二十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日例3

（0036）一條質(zhì)量分布均勻的繩子，質(zhì)量為M、長度為L，一端拴在轉(zhuǎn)軸上，并以恒定角速度在水平面上旋轉(zhuǎn)。設(shè)轉(zhuǎn)動過程中繩子始終伸直不打彎，且忽略重力，求距轉(zhuǎn)軸為r處的張力T(r)23第二十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日解：在距轉(zhuǎn)軸為r處取質(zhì)量元dm24第二十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日結(jié)果：25第二十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（課后練習(xí)）一條質(zhì)量為M長為L的均勻鏈條，放在一光滑的水平桌面上，鏈子的一端有極小的一段長度被推出桌子的邊緣在重力作用下開始下落，試求鏈條剛剛離開桌面時(shí)的速度.動畫26第二十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日二、慣性系與非慣性系①慣性系加速度牛頓運(yùn)動定律適用的參照系；牛頓第一定律定義的參照系。性質(zhì)：所有相對于慣性系做勻速運(yùn)動的參照系也一定都是慣性系；相對于慣性系做變速運(yùn)動的參照系一定不是慣性系。相對太陽參照系地心參照系地面參照系27第二十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日伽利略相對性原理（力學(xué)相對性原理）：在相互作勻速直線運(yùn)動的一切慣性系中，一切力學(xué)現(xiàn)象是等同的；或力學(xué)定律在所在慣性系中都是相同的。②非慣性系牛頓運(yùn)動定律不適用的參照系。相對28第二十八頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日球?qū)噯栴}出在：在非慣性系中用了牛頓第二定律！奇怪?*若在加速平動參照系：動畫29第二十九頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日沒問題！動畫對30第三十頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日真實(shí)力車廂中的觀察者以車廂為參照系（非慣性系）他認(rèn)為，小球受三個(gè)力的作用：合外力：質(zhì)點(diǎn)在非慣性系受到的合力虛擬力哦！

為非慣性系對慣性系的加速度

是質(zhì)點(diǎn)對非慣性系的加速度31第三十一頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日非慣性系的牛頓第二定律：真實(shí)慣性力32第三十二頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日**若在勻速轉(zhuǎn)動的參照系：如圖：一木塊靜止在一個(gè)水平勻速轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)盤上，轉(zhuǎn)盤相對地面以角速度，求在轉(zhuǎn)動參照系中的慣性力。地面參照系的觀察者：木塊作勻速圓周運(yùn)動在轉(zhuǎn)盤上：木塊靜止不動，即即：——慣性離心力慣性離心力=

–向心力作用與反作用？NO！mr33第三十三頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日例4(0655)一根細(xì)繩跨過一光滑的定滑輪，一端掛一質(zhì)量為M的物體，另一端被人用雙手拉著，人的質(zhì)量。若人相對于繩以加速度向上爬，則人相對于地面的加速度是多少？（以豎直向上為正）?解：人物以繩為參照系，設(shè)繩對地的加速度為繩對地繩對地繩對地繩對地34第三十四頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日▲

注意：對于滑輪這種左右兩邊的情形，

左右兩邊的正方向應(yīng)相反方向：右向上，左向下方向：向上繩對地人對地人對繩繩對地人對地35第三十五頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日研究對象：整條鏈條建立坐標(biāo)：如圖受力分析：運(yùn)動方程：解：（1）鏈條在運(yùn)動過程中，各部分的速度、加速度都相同。（課后練習(xí)）一條質(zhì)量為M長為L的均勻鏈條，放在一光滑的水平桌面上，鏈子的一端有極小的一段長度被推出桌子的邊緣在重力作用下開始下落，試求鏈條剛剛離開桌面時(shí)的速度.動畫36第三十六頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日37第三十七頁，共三十九頁，編輯于2023年，星期日（補(bǔ)充作業(yè)）某人騎自行車以速率v向西行駛，今有風(fēng)以相同速率從北偏東30度方向吹來，試問人感到風(fēng)從哪個(gè)方向吹來？作業(yè)：P521.27