13牛顿运动定律解析.pptx
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1、一一 牛顿运动定律牛顿运动定律1、牛牛顿运运动定律定律2、常见的几种力和基本的自然力3、惯性系与非惯性系4、应用举例5、力学量的单位制和量纲1-3牛顿运动定律牛顿运动定律 三百年前,牛顿站在巨人的肩膀上,建立了三百年前,牛顿站在巨人的肩膀上,建立了动力学三大定律和万有引力定律。其实,没有后动力学三大定律和万有引力定律。其实,没有后者,就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现,者,就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现,把牛顿力学推上荣耀的顶峰。把牛顿力学推上荣耀的顶峰。魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨,她在更加魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨,她在更加坚实的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代,坚实
2、的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代,给牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。给牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。一、牛顿第二定律(一、牛顿第二定律(Newton second Newton second lawlaw)在受到外力作用时,物体所获得的加速度的大在受到外力作用时,物体所获得的加速度的大小与外力成正比,与物体的质量成反比;加速度的小与外力成正比,与物体的质量成反比;加速度的方向与外力的矢量和的方向相同。方向与外力的矢量和的方向相同。特点特点:(1 1)瞬时性;迭加性;矢量性;因果性。)瞬时性;迭加性;矢量性;因果性。M不为恒量时不为恒量时当当vC时:时:m=const或或2、矢量
3、性:、矢量性:具体运算时应写成分量式具体运算时应写成分量式直角坐标系中:直角坐标系中:1、瞬时性:、瞬时性:之间一一对应之间一一对应今天今天明天明天值得强调一下:值得强调一下:自然坐标系中自然坐标系中:力的独立性原理:力的独立性原理:什么方向的力只产生什么方向的加什么方向的力只产生什么方向的加速度而与其它方向的受力及运动无关。速度而与其它方向的受力及运动无关。3.定量的量度了惯性定量的量度了惯性若定义若定义m1为标准质量,便可为标准质量,便可测定其它物体的质量。定量测定其它物体的质量。定量地给出了其它物体的质量。地给出了其它物体的质量。惯性质量惯性质量:牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量牛顿
4、第二定律中的质量常被称为惯性质量质量是物体平动惯性大小的量度质量是物体平动惯性大小的量度注意:惯性质量与引力质量注意:惯性质量与引力质量式中式中被称为引力质量被称为引力质量经典力学中经典力学中不不区分区分引力质量和惯性质量引力质量和惯性质量问问题题a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律时单摆和小球的状态符合牛顿定律结论结论:在有些参照系中牛顿定律成立,这些系称为惯在有些参照系中牛顿定律成立,这些系称为惯性系。相对惯性系作性系。相对惯性系作加速运动加速运动的参照系是的参照系是非惯性系非惯性系。而相对惯性系作而相对惯性系作匀速直线运动匀速直线运动的参照系也是的参照系也是惯性系惯性系。a0时单摆和小球
5、的状态为什麽不符合牛顿定律?时单摆和小球的状态为什麽不符合牛顿定律?4.4.惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系惯性参照系惯性参照系牛顿定律严格成立的参照系牛顿定律严格成立的参照系。根据天。根据天文观察,以太阳系作为参照系研究行星运动时发现行文观察,以太阳系作为参照系研究行星运动时发现行星运动遵守牛顿定律,星运动遵守牛顿定律,所以太阳系是一个惯性系。所以太阳系是一个惯性系。地球地球可以看作近似的惯性系可以看作近似的惯性系二、牛顿定律的应用二、牛顿定律的应用应用牛用牛顿定律解定律解题的一般步的一般步骤:1.认物体认物体(确定研究对象确定研究对象);一般采用一般采用隔离体法隔离体法.即把系统中的几个物
6、体分别研究。即把系统中的几个物体分别研究。如果在运动过程中几个物体之间没有相对运动如果在运动过程中几个物体之间没有相对运动,根据根据问题的需要也可把这几个物体作为一个整体处理问题的需要也可把这几个物体作为一个整体处理.这时要注意区分内力与外力这时要注意区分内力与外力无相对运动无相对运动2.看运动看运动分分析析研研究究对对象象的的运运动动状状况况,并并确确定定各各研研究究对对象象运运动动状况之间的联系状况之间的联系(约束条件约束条件).).4.列方程列方程列列出出牛牛顿顿方方程程.根根据据需需要要选选择择适适当当的的坐坐标标系系,将将力力和和加加速速度度分分解解,列列出出各各坐坐标标轴轴方方向向
7、的的牛牛顿顿方方程程.(如如果果方程数目不够,找辅助方程)方程数目不够,找辅助方程)5.解方程解方程。对结果作必要讨论。对结果作必要讨论。3.分析力分析力找出研究对象所受的全部外力找出研究对象所受的全部外力,画出示力图画出示力图例例1 1、水平面上有一质量为、水平面上有一质量为51kg51kg的小车的小车D D,其上有一,其上有一定滑轮定滑轮C C,通过绳在滑轮两侧分别连有质量为,通过绳在滑轮两侧分别连有质量为m m1 1=5kg=5kg和和m m2 2=4kg=4kg的物体的物体A A 和和B B。其中物体。其中物体A A在小车的水平面上,在小车的水平面上,物体物体B B被绳悬挂,系统处于静
8、止瞬间,如图所示。各被绳悬挂,系统处于静止瞬间,如图所示。各接触面和滑轮轴均光滑,求以多大力作用在小车上,接触面和滑轮轴均光滑,求以多大力作用在小车上,才能使物体才能使物体A A与小车与小车D D之间无相对滑动。(滑轮和绳的之间无相对滑动。(滑轮和绳的质量均不计,绳与滑轮间无滑动)质量均不计,绳与滑轮间无滑动)DCBA解:建立坐标系并作受力分析图:解:建立坐标系并作受力分析图:Bm2gT列方程:列方程:解出:解出:=784NAm1gN1TXYODMgN2FTT例例2抛物线形弯管表面光滑,可绕铅直轴以匀角速转抛物线形弯管表面光滑,可绕铅直轴以匀角速转动。抛物线方程为动。抛物线方程为y=ax2,a
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