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文檔簡介

1、第二章,牛頓運動定律,回顧上節(jié)內(nèi)容,位置向量:速度向量:位移:加速度:相對運動:粒子運動中的兩類問題:示例:沿x軸運動的粒子,已知速度和加速度的關(guān)系如下:初始時刻的位置是速度。查找:(1)速度表達式。(2)運動方程,解:(1),分離變量,兩邊積分:(2),分離變量,兩邊積分:教學基本要求,熟悉牛頓定律的基本內(nèi)容及其應用條件,第二掌握用分離體法分析物體力,用微積分學法,第二章對牛頓運動定律,1,牛頓三定律的深刻理解。2,深入了解慣性、質(zhì)量、力、加速度以及它們之間的關(guān)系。焦點和困難,牛頓力學的勝利,1978年宇宙飛船ISEE3發(fā)射,4年后發(fā)射了37次點火,進入了近太陽5次飛行的復雜軌道。85年攔截

2、一顆彗星,86年與哈雷彗星相遇。2012年返回。2-1牛頓運動3定律,如果粒子的合力為零,則粒子保持靜止或均勻直線運動狀態(tài)。2 .確認了力的存在,說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因,不是維持運動的原因。1 .反映出所有對象都具有慣性的固有屬性。所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。自由粒子始終保持靜止或均勻直線運動狀態(tài)。所有粒子必須保持靜止或均勻直線運動狀態(tài),直到外力強迫其改變狀態(tài)。1,牛頓第一定律(慣性定律)(Newtonfirstlaw),2,牛頓第二定律(NewtonsSecondLaw),動量粒子必須等于在外力作用下隨時間變化的動量變化率作用于物體的合力。那時,對于常數(shù),牛頓的第二定律表明力作用

3、于另一個物體,由于這個作用,物體產(chǎn)生運動狀態(tài),即加速度。3 .力的疊加原理,1 .牛頓定律的研究對象是單個物體,即粒子,牛頓第二定律的應用是:2。外力和加速度的關(guān)系是瞬時關(guān)系,4 .這個式子是向量關(guān)系,可以用投影法寫:3,牛頓第三定律NewtonsThirdLaw,1。力和反作用力總是成對出現(xiàn)。2.力的特性(類型)相同。不能分別作用于兩個物體上來抵消。注意力和一對平衡力不同。作用力和反作用力總是大小相同,方向相反,作用在同一條線上。第四,總能找到慣性參考系統(tǒng)(慣性參考系統(tǒng)),牛頓第一定律確立的特殊物體(參考系統(tǒng))。這個參考系統(tǒng)稱為慣性系統(tǒng)。另一個以一個慣性系為基準進行一定直線運動的參考系統(tǒng)也是

4、慣性系。牛頓第一定律和第二定律只在慣性系統(tǒng)中成立。牛頓第一定律和第二定律是在非慣性系統(tǒng)中引入“慣性力”而成立的(2.6)。馬赫指出:“慣性系實際上是全宇宙平均速度為零的基準系統(tǒng)。”,4,F(xiàn)K4系:1535顆星的平均停止位置基準-目前最高。,3,太陽系:太陽的中心是原點,軸指向星星-以星系中心為中心的向心加速度 1.810-10m/S2,2,地心系:質(zhì)心原點,軸指向恒星-以太陽為中心的向心加速度 610-3m 一般物體的重力很小,但在天體運動中,如果以支配力、重力定律和牛頓定律對所有物體都有相同的g,那么質(zhì)量與mi和mg的比率是恒定的,不管重力的質(zhì)量,第二,彈性力,一般來說,彈簧彈性,繩子之間的

5、張力,壓力,支撐力等質(zhì)量。在物體彈性變形后,內(nèi)部產(chǎn)生恢復變形的力。彈簧彈性:x表示彈簧的形狀變量,負號表示彈簧作用于物體的彈性力總是使物體處于平衡位置,通常稱為-彈性恢復力。3摩擦,(2)滑動摩擦:相對于接觸面滑動時接觸所指向的阻力。方向與滑動方向相反。滑動摩擦系數(shù),(1)靜態(tài)摩擦:存在相對于接觸面的滑動趨勢時接觸所指向的阻力。方向與相對滑動趨勢方向相反。注意:靜摩擦的大小取決于外力的變化。最大靜摩擦:0表示靜摩擦系數(shù),力的類型,力的相對強度,大多數(shù)基本粒子,重力,弱力,電磁力,力,力,作用對象,所有物質(zhì),核,介子等1979年諾貝爾物理學獎獲獎,魯比婭,范德米爾實驗獲得了電弱相互作用,1984

6、年諾貝爾獎,電弱相互作用強相互作用,選擇了對象,應用牛頓定律解決問題的基本方法,1,力分析是核心,牛頓第一,第三定律提供了力分析的基礎(chǔ),2,第二定律,示例1,解決方案:力圖標:研究對象:和,解決方案:也就是說,在同一f的作用下,質(zhì)量大的物體拖動質(zhì)量小的物體,張力小,質(zhì)量小的物體拖動質(zhì)量大的物體,張力大,正面比較:繩子尋找:1。物體對斜面的壓力;物體從斜面頂部滑向地面的時間。解決方案:如果將物體相對升力的加速度設置為,則物體相對地面的加速度為。例3質(zhì)量m的球開始在水中靜態(tài)下沉。水對球的粘性阻力與運動速度成正比。也就是說,水引起的球的浮力是b。求某一時刻的速度。解法:運動狀態(tài)分析、力分析、范例4質(zhì)

7、量m的小球、線長度l、角度下球的速度以及線的張力。坐標系,選擇熱表達式,(運動條件),(初始條件),求解微分表達式:示例5表示長度為l,質(zhì)量為m的均勻平滑的鏈,鏈在開始時停止,長度為l-l的一段位于平滑的表上方,長度為l的另一段具有垂直變形。(1)整個鏈找到剛離開桌面時的速度。(2)鏈條尋找從第一次運動開始到完全離開桌面所需的時間。,解決方案:以整個鏈為研究對象,撓曲線段為x時作用于鏈上的力為1,慣性參考系統(tǒng),地面參考系統(tǒng):(球保持恒定速度),車輛參考系統(tǒng):定義:應用于牛頓運動定律的參考系統(tǒng)稱為慣性參考系統(tǒng);相反,它被稱為非慣性參考系統(tǒng)。(如果地球研究物體在地面上的運動,可以用慣性參考系統(tǒng)近似

8、地看。),2-4牛頓運動定律的適用范圍,一些實用慣性系1,地面參考系統(tǒng)groundreferenceframe是地面最常用的慣性系之一,因為我們生活在地面上。但是因為土地有自轉(zhuǎn)角速度,所以不是嚴格的慣性系,而是幾乎可以說是相成系。地球自轉(zhuǎn)角速度:因為地球自轉(zhuǎn),地球上的物體有垂直加速度。2,地球中心參考系統(tǒng)earthscore地球中心參考系統(tǒng)相對地面參考系統(tǒng),地球繞太陽公轉(zhuǎn)的角速度:3,日中心參考系統(tǒng)sunscore日中心參考系統(tǒng)相對地球中心參考系統(tǒng)更嚴格,但是太陽仍然繞銀河系中心旋轉(zhuǎn):4,F(xiàn)K4參考系統(tǒng)FK4參考系統(tǒng)是基于選定的1535顆星的平均停止位置的參考系統(tǒng),僅適用于宏觀對象,微物體僅適用于量子力學,僅適用于慣性系,高速運動物體的相對論,非慣性系問題轉(zhuǎn)換為慣性系,2,牛頓運動定律的適用范圍,2)對于其他慣性系,牛頓力學定律與慣性系運動無關(guān),其形式相同。1)所有相

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