1、01-2-91 講 課 人：李陸業(yè)李陸業(yè) 研究方向： 導(dǎo) 師 ：講課內(nèi)容：講課內(nèi)容：牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律1-1 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 力的概念力的概念 慣性參照系慣性參照系1-2 牛頓定律應(yīng)用舉例牛頓定律應(yīng)用舉例 教教 學(xué)學(xué) 要要 求求2-1牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律 力的概念力的概念 慣性參照系慣性參照系 一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律：一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律： 牛頓首先在他牛頓首先在他1687年出版的名著年出版的名著自然哲學(xué)的自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理數(shù)學(xué)原理一書中，提出三條定律做為動(dòng)力學(xué)一書中，提出三條定律做為動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)。這三條定律統(tǒng)一稱為的基礎(chǔ)。這三條定律統(tǒng)一稱為。以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)建立起來的力學(xué)理論叫

2、以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)建立起來的力學(xué)理論叫做做或或。牛頓所敘述的三條定。牛頓所敘述的三條定律的中文譯文如下：律的中文譯文如下：物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)：物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。狀態(tài)不變的性質(zhì)。1、說明了物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)、說明了物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性，稱為狀態(tài)的特性，稱為。故第。故第一定律又稱為一定律又稱為“慣性定律慣性定律”。v第一定律的意義：第一定律的意義：任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，直到其它物體所作用的力迫使它改動(dòng)的狀態(tài)，直到其它物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。變這種狀態(tài)為止。：迫使一物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（或形狀）改變時(shí)其它物體：迫

3、使一物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（或形狀）改變時(shí)其它物體對(duì)該物體的作用，即：使物體產(chǎn)生加速度的原因。對(duì)該物體的作用，即：使物體產(chǎn)生加速度的原因。2、肯定了力的概念。、肯定了力的概念。 力是兩物體間的相互作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀力是兩物體間的相互作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（或形狀）的原因。態(tài)（或形狀）的原因。3、條文中的、條文中的“物體物體”指的是指的是，運(yùn)動(dòng)是，運(yùn)動(dòng)是，慣，慣性是性是。4、第一定律是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的抽象概括，不能用實(shí)驗(yàn)直接、第一定律是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的抽象概括，不能用實(shí)驗(yàn)直接證明。孤立物體是不存在的，所以，只要物體所受合力證明。孤立物體是不存在的，所以，只要物體所受合力為零，就相當(dāng)于物體沒有受到其它

4、物體的作用。為零，就相當(dāng)于物體沒有受到其它物體的作用。5、凡是符合牛頓第一定律的參照系，稱為、凡是符合牛頓第一定律的參照系，稱為。凡是相對(duì)于一個(gè)慣性系靜止或作勻速直。凡是相對(duì)于一個(gè)慣性系靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系也是慣性系。線運(yùn)動(dòng)的參照系也是慣性系。avamFa 表示在合外力表示在合外力F 作用下獲得的加速度的大小，作用下獲得的加速度的大小，m表示物體的質(zhì)量，則第二定律可寫為：表示物體的質(zhì)量，則第二定律可寫為：以以amF akmF 選用國際選用國際SI單位制單位制 ：k =1，有，有 或或 物體受到外力作用時(shí)，物體所獲得的加速度的物體受到外力作用時(shí)，物體所獲得的加速度的大小與合外力成正比，并

5、與物體的質(zhì)量成反比；大小與合外力成正比，并與物體的質(zhì)量成反比；加速度的方向與合外力的方向相同。加速度的方向與合外力的方向相同。1、。、。1、 較嚴(yán)格地說，太陽是慣性系。但在不考慮地球自轉(zhuǎn)較嚴(yán)格地說，太陽是慣性系。但在不考慮地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)或物體在短暫時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球也可以視為慣和公轉(zhuǎn)或物體在短暫時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，地球也可以視為慣性系。性系。實(shí)驗(yàn)指出，對(duì)一般力學(xué)現(xiàn)象來說，實(shí)驗(yàn)指出，對(duì)一般力學(xué)現(xiàn)象來說，3、力的獨(dú)立性原理：如：、力的獨(dú)立性原理：如： iF使質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生加速度使質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生加速度iaiiamF 則則有：有：4、牛二定律表示瞬時(shí)關(guān)系、牛二定律表示瞬時(shí)關(guān)系 iiamF的方向相同，且是同一時(shí)刻的瞬時(shí)量

6、；的方向相同，且是同一時(shí)刻的瞬時(shí)量；不是力，只是運(yùn)動(dòng)的改變量；不是力，只是運(yùn)動(dòng)的改變量；aF,amF amFFi1F2FF iaa對(duì)自然坐標(biāo)：對(duì)自然坐標(biāo)：dtdmmaFttv rmmaFnn2v 22dtxdmFx 5、解題時(shí)要用分量形式：、解題時(shí)要用分量形式： 對(duì)直角坐標(biāo)：對(duì)直角坐標(biāo)：22dtydmFy xyFxFyFNtF當(dāng)物體當(dāng)物體A以力以力 作用在物體作用在物體B上時(shí)，物體上時(shí)，物體B也必定同時(shí)以力也必定同時(shí)以力 作用在物體作用在物體A上，上， 和和 在同在同一直線上，大小相等而方向相反。一直線上，大小相等而方向相反。1、力是兩個(gè)物體之間的相互作用。、力是兩個(gè)物體之間的相互作用。2、作

7、用力和反作用力是瞬時(shí)關(guān)系，同時(shí)存在，同時(shí)消失。沒、作用力和反作用力是瞬時(shí)關(guān)系，同時(shí)存在，同時(shí)消失。沒 有主次、沒有先后。有主次、沒有先后。 A B 1F 1F1F1F 1F1F 它們是同一性質(zhì)的力它們是同一性質(zhì)的力4、作用力和反作用力與平衡力不同，力的效果不能相互、作用力和反作用力與平衡力不同，力的效果不能相互抵消。抵消。 GG NN 地球地球桌面桌面NN G桌面桌面第三定律揭示了自然界第三定律揭示了自然界。 （一）、（一）、：地球表面附近的物體都要受到地球的：地球表面附近的物體都要受到地球的吸引作用，這種吸引作用，這種。在。在重力作用下，任何物體產(chǎn)生的加速度都是重力加速度重力作用下，任何物體

8、產(chǎn)生的加速度都是重力加速度 . 所以所以,以以 表示物體受的重力，以表示物體受的重力，以m 表示物體的質(zhì)量，表示物體的質(zhì)量，則根據(jù)牛頓第二定律就有：則根據(jù)牛頓第二定律就有： gmP gP 地球地球P 力是兩物體間的相互作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀力是兩物體間的相互作用，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（即產(chǎn)生加速度）的原因。態(tài)（即產(chǎn)生加速度）的原因。常見的幾種力常見的幾種力：重力、彈力、摩擦力：重力、彈力、摩擦力（二）、（二）、發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用。這種力叫接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用。這種力叫。彈力的表現(xiàn)。彈力的表現(xiàn)形式有很多種，下

9、面只討論形式有很多種，下面只討論： 1、：兩個(gè)物體有一定兩個(gè)物體有一定接觸面的情況。這時(shí)互相壓緊的兩個(gè)物接觸面的情況。這時(shí)互相壓緊的兩個(gè)物體都會(huì)發(fā)生形變（這種形變有時(shí)非常微體都會(huì)發(fā)生形變（這種形變有時(shí)非常微小以致難以觀察到）。因而產(chǎn)生對(duì)對(duì)方小以致難以觀察到）。因而產(chǎn)生對(duì)對(duì)方的彈力作用。這種彈力通常叫做正壓力的彈力作用。這種彈力通常叫做正壓力或支持力?；蛑С至?。它們的大小取決于物體本身的性它們的大小取決于物體本身的性質(zhì)以及相互壓緊的程度，它們的方向質(zhì)以及相互壓緊的程度，它們的方向一般指向接觸面的法線方向。一般指向接觸面的法線方向。支持力支持力正壓力正壓力2、2121 00TTaamTT 1f2f

10、abab1T2T這種拉力是由于繩發(fā)生了形變（通常也十分微?。┻@種拉力是由于繩發(fā)生了形變（通常也十分微?。┒a(chǎn)生。它的大小取決于繩被拉緊的程度，它的方向而產(chǎn)生。它的大小取決于繩被拉緊的程度，它的方向總是沿著繩而指向繩要收縮的方向。繩產(chǎn)生拉力時(shí)，總是沿著繩而指向繩要收縮的方向。繩產(chǎn)生拉力時(shí)，繩的任何一個(gè)截面把繩分為兩部分，這兩部分之間的繩的任何一個(gè)截面把繩分為兩部分，這兩部分之間的相互作用力叫做相互作用力叫做。很多實(shí)際問題中，繩的質(zhì)量往。很多實(shí)際問題中，繩的質(zhì)量往往可以忽略。在這種情況下，對(duì)其中任意一段（如圖往可以忽略。在這種情況下，對(duì)其中任意一段（如圖中的中的ab 段）應(yīng)用牛頓第二定律就有：段）

11、應(yīng)用牛頓第二定律就有： 由牛頓第三定律可知相鄰各段的相互作用力相等由牛頓第三定律可知相鄰各段的相互作用力相等 。這。這就是說，就是說，而且用同樣的方法可以證明，就等于它對(duì)連接體的拉力。而且用同樣的方法可以證明，就等于它對(duì)連接體的拉力。：當(dāng)彈簧被拉伸或壓縮時(shí)，它就會(huì)對(duì)聯(lián)結(jié)體有：當(dāng)彈簧被拉伸或壓縮時(shí)，它就會(huì)對(duì)聯(lián)結(jié)體有彈力的作用，這種彈力總是要使彈簧恢復(fù)原長，所以叫做彈力的作用，這種彈力總是要使彈簧恢復(fù)原長，所以叫做恢復(fù)力。這種恢復(fù)力遵守胡克定律，恢復(fù)力。這種恢復(fù)力遵守胡克定律，以，以f 表示彈力，以表示彈力，以 x 表示形表示形變，即彈簧的長度相對(duì)于原長的變化，則根據(jù)胡克定律就變，即彈簧的長度相對(duì)

12、于原長的變化，則根據(jù)胡克定律就有：有： kxF 式中式中k 叫做彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)，決定于彈簧本身的結(jié)構(gòu)。叫做彈簧的倔強(qiáng)系數(shù)，決定于彈簧本身的結(jié)構(gòu)。式中負(fù)號(hào)表示彈力的方向：式中負(fù)號(hào)表示彈力的方向：kxo oabxx 當(dāng)當(dāng)x為正時(shí)，也就是彈簧被拉長時(shí)，為正時(shí)，也就是彈簧被拉長時(shí)，f 為負(fù)，即與被拉長為負(fù)，即與被拉長的方向相反；當(dāng)?shù)姆较蛳喾?；?dāng)x 為負(fù)時(shí)，也就是彈簧被壓縮時(shí)，為負(fù)時(shí)，也就是彈簧被壓縮時(shí)，f 為正，即為正，即與被壓縮的方向相反?？傊?，與被壓縮的方向相反。總之， 兩個(gè)物體有一接觸面，而且沿著這接觸面的方向有相對(duì)兩個(gè)物體有一接觸面，而且沿著這接觸面的方向有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，一般由于接觸面粗糙（實(shí)際

13、上原因比這要復(fù)雜得滑動(dòng)時(shí)，一般由于接觸面粗糙（實(shí)際上原因比這要復(fù)雜得多），每個(gè)物體在接觸面上都受到對(duì)方作用的一個(gè)阻力。這多），每個(gè)物體在接觸面上都受到對(duì)方作用的一個(gè)阻力。這種力叫種力叫，它的方向總是與相對(duì)滑動(dòng)的方向相反。，它的方向總是與相對(duì)滑動(dòng)的方向相反。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)的速度不是太大或太小時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)相對(duì)滑動(dòng)的速度不是太大或太小時(shí)，即：，即：（三）、摩擦力（三）、摩擦力Nfkk kfNGv 式中式中 為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，它與接觸面的材料和表面的為滑動(dòng)摩擦系數(shù)，它與接觸面的材料和表面的狀態(tài)（如光滑與否）有關(guān)。狀態(tài)（如光滑與否）有關(guān)。 的數(shù)值可以從有關(guān)手冊(cè)上查到。的數(shù)值可以從有關(guān)手冊(cè)上查到。 當(dāng)

14、兩個(gè)物體相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，它們之間當(dāng)兩個(gè)物體相對(duì)靜止但有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，它們之間產(chǎn)生的摩擦力叫產(chǎn)生的摩擦力叫。k k Nfss max 式中的式中的 叫做靜摩擦系數(shù)，它也取決于接觸面的材料與叫做靜摩擦系數(shù)，它也取決于接觸面的材料與表面的狀態(tài)。對(duì)同樣的兩個(gè)接觸面，靜摩擦系數(shù)表面的狀態(tài)。對(duì)同樣的兩個(gè)接觸面，靜摩擦系數(shù) 總是大總是大于滑動(dòng)摩擦系數(shù)于滑動(dòng)摩擦系數(shù) ，各種接觸面的靜摩擦系數(shù)也可以從有，各種接觸面的靜摩擦系數(shù)也可以從有關(guān)手冊(cè)中查出。關(guān)手冊(cè)中查出。k s s 一般情況下，一般情況下，。：物體慣性大小的量度：物體慣性大小的量度 aFm 與物體與物體 慣性的大小一致慣性的大小一致：

15、 引力大小的量度：引力大小的量度：MGPRm02 在地球上，同一地點(diǎn)，在地球上，同一地點(diǎn)，g相同：相同：慣慣引引慣慣mmRMGmPg 20恒恒量量慣慣引引 mm一般認(rèn)為它們相同一般認(rèn)為它們相同)(20gmPRMmGPF慣慣引引（引引力力大大小小： 2-2 牛頓定律應(yīng)用舉例牛頓定律應(yīng)用舉例 例一、如圖所示，一個(gè)斜面與水平面的夾角為例一、如圖所示，一個(gè)斜面與水平面的夾角為 ，A和和B兩物體的質(zhì)量都是兩物體的質(zhì)量都是0.2kg。物體。物體A與斜面的摩擦系數(shù)為與斜面的摩擦系數(shù)為0.4。求物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度以及繩對(duì)物體求物體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度以及繩對(duì)物體 的拉力。設(shè)繩與滑輪的拉力。設(shè)繩與滑輪之間的磨擦力以及繩與滑輪的質(zhì)量均可略去不計(jì)。之間的磨擦力以及繩與滑輪的質(zhì)量均可略去不計(jì)。 30BA 30 解解 ：1、作簡圖，找出研究對(duì)象：（含未知量盡可能少）、作簡圖，找出研究對(duì)象：（含未知量盡可能少）2、對(duì)物體分別進(jìn)行受力分析（隔離物體），并假