牛頓(IsaacNewton,1642―1727)

英國偉大的物理學家、數(shù)學家、天文學家。恩格斯說：“牛頓由于發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律而創(chuàng)立了天文學，由于進行光的分解而創(chuàng)立了科學的光學，由于創(chuàng)立了二項式定理和無限理論而創(chuàng)立了科學的數(shù)學，由于認識了力學的本性而創(chuàng)立了科學的力學?！钡拇_，牛頓在自然科學領域里作了奠基的貢獻，堪稱科學巨匠。牛頓出生于英國北部林肯郡的一個農(nóng)民家庭。1661年考上劍橋大學特里尼蒂學校，1665年畢業(yè)，這是正趕上鼠疫，牛頓回家避疫兩年，期間幾乎考慮了他一生中所研究的各個方面，特別是他一生中的幾個重要貢獻：萬有引力定律、經(jīng)典力學、微積分和光學。著名意大利數(shù)學家、天文學家、物理學家、哲學家，是首先在科學實驗的基礎上融合貫通了數(shù)學、天文學、物理學三門科學的科學巨人。加利略是科學革命的先驅(qū)，畢生把哥白尼、開普勒開創(chuàng)的新世界觀加以證明和廣伽利略(1564―1642)泛宣傳，并以自己在教會迫害下的犧牲喚起人們對日心說的公認，在人類思想解放和文明發(fā)展的過程中作出了劃時代的貢獻。

300多年后的1979年11月10日，羅馬教皇才公開承認對加利略審判的不公正，1980年十月，世界主教會再一次聲明，為科學巨人加利略沉冤昭雪。1.7.1牛頓第一定律（慣性定律）Newton’sFirstLawofMotion(Inertiallaw)任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)，直到受到力的作用迫使它改變這種狀態(tài)為止。1.7牛頓運動定律Newton’sLawsofMotion2、質(zhì)量Mass

:是慣性大小的量度（慣性質(zhì)量）。1、慣性Inertia

：物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，稱為慣性。3、力Force

:是物體間的相互作用，即為了改變一物體的靜止或勻速直線運動狀態(tài)，其它物體對它的作用。1.7.2牛頓第二定律Newton’sSecondLawofMotion在受到外力作用時，物體所獲得的加速度的大小與外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比；加速度的方向與外力的矢量和的方向相同。在SI制中，質(zhì)量的單位為kg，加速度的單位為m/s2，力的單位為牛頓（N）。1、瞬時性SimultaneityandInstantaneity

：力和加速度同時存在、同時改變、同時消失。2、矢量性：直角坐標系自然坐標系3、疊加性Superposition

：4、平衡狀態(tài)：1.7.3牛頓第三定律Newton’sThirdLaw兩個物體之間對各自對方的相互作用總是相等的，而且指向相反的方向。1、二作用力為同時出現(xiàn)、同時消失；2、二力為同性質(zhì)的力；3、二力不是平衡力。地球1.7.4

幾種常見力1、重力TheGravity

：由于地球吸引使物體所受的力。大小為質(zhì)量與重力加速度的乘積，方向豎直向下。

F=mgg=9.8m/s22、摩擦力TheForcesofFriction

：當兩個物體有相對運動或相對運動趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的力。分為滑動摩擦力和靜摩擦力。大小分別為：fk=

kN及fsmax=sN。其中N為二物體間垂直接觸面的正壓力。

3、彈力ForcesofElasticity

：發(fā)生形變的物體，由于力圖恢復原狀，對與它接觸的物體產(chǎn)生的作用力。如壓力、張力、拉力、支持力、彈簧的彈力。（1）彈簧的彈力Theelasticforcesofsprings在彈性限度內(nèi)，滿足胡克定律f=-kx，彈力的方向總是與形變的方向相反。（2）繩內(nèi)的張力Thetensionsinropes

當繩的質(zhì)量可以忽略時，繩內(nèi)的張力處處相等，且等于繩兩端的拉力。（3）正壓力Thenormalpressures

當二物體接觸時，若二者由于相互擠壓而發(fā)生形變，所產(chǎn)生的垂直于二接觸面作用力。1.7.5基本的自然力TheBasicNaturalForces1、萬有引力universalgravitationalforce

：大小G=6.6710-11Nm2/kg2例、地球?qū)ξ矬w的引力P＝mg=GMm/R2

所以g=GM/R2

2、電磁力electromagneticforce

：（庫侖力）f=kq1q2/r2k=9109Nm2/C2注意：電磁力遠遠大于萬有引力！3、強力stronginteractionforce

：粒子之間的一種相互作用，作用范圍在0.410-15米至10-15米。4、弱力weakinteractionforce

：粒子之間的另一種作用力，力程短、力弱（10－2牛頓）＊以距源處強相互作用的力強度為1四種基本相互作用比較力的種類相互作用的物體力的強度力程萬有引力一切質(zhì)點無限遠弱力大多數(shù)粒子小于電磁力電荷無限遠強力核子、介子等＊溫伯格薩拉姆格拉肖弱相互作用電磁相互作用電弱相互作用理論三人于1979年榮獲諾貝爾物理學獎

.魯比亞,范德米爾實驗證明電弱相互作用，1984年獲諾貝爾獎

.電弱相互作用強相互作用萬有引力作用“大統(tǒng)一”（尚待實現(xiàn)）1.8牛頓定律的應用ApplicationsofNewton’sLaws解題步驟：1、選好參照系，建立坐標系；Chooseaframeofreferenceandsetupaconvenientcoordinatesystem;2、選好參考對象，將其隔離；Choosearightobservedobjectandisolateit3、作該對象的受力分析，并在坐標系中行力的分解；Identifyallforcesactingontheobject,anddecomposetheforcesinthecoordinatesystem;4、列分量方程，并求解；Writeoutthecomponentequations,andcalculatetheresults;5、綜合結(jié)論。1.9力學的相對性原理TheRelativityPrincipleofMechanics

不可能在慣性系內(nèi)部進行任何的力學實驗來確定該系統(tǒng)作勻速直線運動的速度。牛頓定律成立的參照系，稱為慣性系inertialsystem。力學規(guī)律對于所有的慣性系都是等價的。單位制、量綱慣性系與非慣性系InertialSystemandNoninertialSystem

當車的a=0時,人和小球的狀態(tài)符合牛頓定律；而當車的a≠0時,人和小球的狀態(tài)不符合牛頓定律。1、相對慣性系作加速運動的參照系是非慣性系。2、相對慣性系作勻速直線運動的參照系也是慣性系。3、地球是個較好的慣性系。問題：

1m

是光在真空中在（1/299792458s）內(nèi)所經(jīng)過的距離.力學的基本單位

1984年2月27日，我國國務院頒布實行以國際單位制（SI）為基礎的法定單位制.

1s

是銫的一種同位素133CS原子發(fā)出的一個特征頻率光波周期的9192631770倍.

“千克標準原器”

是用鉑銥合金制造的一個金屬圓柱體，保存在巴黎度量衡局中.物理量單位名稱符號長度米質(zhì)量千克時間秒速率導出量力功實際時間過程的時間宇宙年齡約（140億年）地球公轉(zhuǎn)周期

人脈搏周期

約最短粒子壽命實際長度實際質(zhì)量可觀察宇宙半徑宇宙地球半徑太陽說話聲波波長地球可見光波波長宇宙飛船原子半徑最小病毒質(zhì)子半徑電子夸克半徑光子，中微子（靜）

定義：表示一個物理量如何由基本量的組合所形成的式子

.量綱作用1）可定出同一物理量不同單位間的換算關系

.3）從量綱分析中定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位

.2）量綱可檢驗文字結(jié)果的正誤

.量綱某一物理量的量綱練習題1、質(zhì)量相等的兩物體A和B，分別固定在彈簧的兩端，豎直放在光滑水平面C上，如圖所示．彈簧的質(zhì)量與物體A、B的質(zhì)量相比，可以忽略不計．若把支持面C迅速移走，則在移開的一瞬間，A的加速度大小aA＝_______，B的加速度的大小aB＝_______．AB02g2、沿水平方向的外力F將物體A壓在豎直墻上，由于物體與墻之間有摩擦力，此時物體保持靜止，并設其所受靜摩擦力為f0，若外力增至2F，則此時物體所受靜摩擦力為________．

f0

3、質(zhì)量m=40kg的箱子放在卡車的車廂底板上，已知箱子與底板之間的靜摩擦系數(shù)為ms＝0.40，滑動摩擦系數(shù)為mk＝0.25，試分別寫出在下列情況下，作用在箱子上的摩擦力的大小和方向．(1)卡車以a=2m/s2的加速度行駛，f=_________，方向_________．(2)卡車以a=-5m/s2的加速度急剎車，f=________，方向________．80N,與車行方向相同,98N,與車行方向相反 例1、水平面上有一質(zhì)量為51kg的小車D，其上有一定滑輪C，通過繩在滑輪兩側(cè)分別連有質(zhì)量為m1=5kg和m2=4kg的物體A和B。其中物體A在小車的水平面上，物體B被繩懸掛，系統(tǒng)處于靜止瞬間，如圖所示。各接觸面和滑輪軸均光滑，求以多大力作用在小車上，才能使物體A與小車D之間無相對滑動。（滑輪和繩的質(zhì)量均不計，繩與滑輪間無滑動）DCBAThewagonDisatastandstill

onthehorizontalsurface,whosemassis51kg.AndtheobjectAandBareconnectedbyalightstringthatpassesoverafrictionlesspulleyCfixedonthewagon.ThemassesofAandBarem1=5kg

and

m2=4kg.AsshownbelowtheobjectAisonthehorizontalsurfaceofthewagon,andtheobjectBishangedvertically.TrytocalculatethemagnitudeofthepushingforceactingonthewagoninordertomakeArestedonthewagonD,assumingallsurfacesandtheaxletreeofconcernedobjectsaresmooth.(Themassofthepulleycanbeneglected.)XYO解：建立坐標系并作受力分析圖：列方程：解出：=784NAm1gN1Tm1Bm2gTm2DMgN2FTTN1例2、在出發(fā)點O以速度v0豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小球。小球運動時，除受重力外還受一大小為f=kmv2的粘滯阻力，k為常數(shù)，v為小球的速率。求（1）小球能上升的最大高度；（2）當小球上升到最高點，然后又回到出發(fā)點時的速率。v0HAballisthrownfromthestartpositionOwithaninitialvelocityofv0rightupward.Anairresistancefactsontheballbesidesthegravity,andf=kmv2,wherekisaconstantandvisthespeedoftheball.Trytodetermine:(1)themaximumheighttheballcanreach;(2)thespeedoftheballbackonthestartpositionO.解（1）取坐標，作受力圖。根據(jù)牛頓第二定律，有fvmgayoH（2）下落過程中：此題是一變加速運動，主要涉及積分變量換算！

例3、在光滑的水平面上，固定平放如圖所示的半圓形擋板S，質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0

沿切線方向進入擋板內(nèi)，滑塊與屏間的摩擦系數(shù)為。求：滑塊沿擋板運動時任一時刻的速度v及路程S.v0OAhemicyclebarrierSisfixedonasmoothhorizontalplane,andablockwithamassofmslidesintothebarrieralongthedirectionofthetangentofthearcatpointAwithaninitialvelocityofv0

.Trytocalculate(1)theinstantaneousvelocityvoftheblockatanymomentduringitsslidingalongthebarrier.(2)thedistancetraveledS(t)atanymoment,ifthecoefficientofkineticfrictionbetweent