牛顿定律

牛顿定律null第二章牛顿定律第二章牛顿定律本章研究物体间的相互作用以及这种相互作用所引起的物体运动状态变化的规律. 称为动力学. 动力学的基础和核心是牛顿运动定律.§2-1 牛顿运动定律下页上页结束返回§2-2 物理量的单位和量纲§2-3 力学中几种常见的力§2.4 牛顿定律的应用举例§2-5 惯性系和非惯性系§2-1 牛顿运动定律§2-1 牛顿运动定律一. 牛顿第一定律表述: 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变运动状态为止.说明:1. 牛顿第一定律...

null第二章牛顿定律第二章牛顿定律本章研究物体间的相互作用以及这种相互作用所引起的物体运动状态变化的规律. 称为动力学. 动力学的基础和核心是牛顿运动定律.§2-1 牛顿运动定律下页上页结束返回§2-2 物理量的单位和量纲§2-3 力学中几种常见的力§2.4 牛顿定律的应用举例§2-5 惯性系和非惯性系§2-1 牛顿运动定律§2-1 牛顿运动定律一. 牛顿第一定律表述: 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态,直到外力迫使它改变运动状态为止.说明:1. 牛顿第一定律说明物体惯性的存在;2. 该定律给出了力的动力学定义,力是使物体运动状态改变的原因;3.该定律是一种理想情况.不存在不受力的物体.4.物体受合外力为零与不受外力情况相同.下页上页结束返回二. 牛顿第二定律二. 牛顿第二定律牛顿第二定律表述:的变化率应当等于作用于物体的合外力,即当物体的质量为不依赖于速度的常量时,也可写为:即:下页上页结束返回注意:注意:1. 牛顿第二定律只适用于质点的运动;3. 力的叠加原理.作平动的物体的运动可看成质点的平动. 当多个外力作用于物体时,合力的加速度与各分力的加速度的矢量和相同.在实际使用时常用分量式:直角坐标系中:Fx = m axFy = m ayFz = m az在自然坐标系中:下页上页结束返回三. 牛顿第三定律三. 牛顿第三定律表述:大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.注意：1. 作用力和反作用力互以对方为自己存在的条件,同时存在,同时消灭,任何一方都不能孤立地存在.2. 作用力和反作用力分别作用在两个物体上.3.作用力和反作用力总是属于同种性质的力.下页上页结束返回§2-2 物理量的单位和量纲§2-2 物理量的单位和量纲物理量(包括力学量)由两部分组成:数值和单位.一. 物理量的单位1.基本量和基本单位人们选定一组最少的物理量作为基本量,并为每个基本量规定一个单位.物理学中的七个基本量及基本单位(国际单位制下)力学中的基本量是长度、质量和时间。1kg等于国际千克原器的质量(1889年第一届会议决定).下页上页结束返回2. 导出量和导出单位2. 导出量和导出单位其它物理量的单位可根据它们与基本量之间的关系式(定义或定律)导出来. 这些量称为导出量.导出量的单位称为导出单位.如:单位:米每秒(m·s-1)二. 量纲表示一个物理量如何由基本量组合的式子. 称为量纲.力学量Q的量纲为[Q] = LpMqTs如速度的量纲:物理量的量纲式可用于检验公式的正确性.只有量纲相同的量才能相加减和用等号相连.下页上页结束返回§2-3 力学中几种常见的力§2-3 力学中几种常见的力一. 万有引力万有引力定律表述:在两个相距为r, 质量分别为m1和m2的质点间有万有引力,其方向沿着它们的连线,其大小与它们的质量乘积成正比,与它们之间距离r 的二次方成反比,即其中G为引力常量.G = 6.67×10-11N·m2·kg-2写成矢量形式:为沿径矢方向的单位矢量.下页上页结束返回注意:注意:1. F是两个质点之间的引力,如计算两个物体之间的引力要用积分 .但对均匀密度的球体可作质点处理.2. 引力中的质量是m引,概念上不同于牛顿定律中的m惯.但精确地实验已证明:m引=m惯 .重力地球对物体的万有引力叫重力P. 大小叫重量.重力的方向指向地心(并不严格).重力加速度:大小为地球表面附近下页上页结束返回二. 弹性力二. 弹性力物体因形变而产生的欲使物体恢复其原有形状的力叫弹性力.常见的弹性力:弹簧弹性力,绳的张力,固体的正压力等.弹簧的弹性力遵守胡克定律: f = - kx轻绳的张力可认为处处相等.下页上页结束返回三. 摩擦力三. 摩擦力相互接触的物体作相对运动或有相对运动趋势时,它们之间产生的力叫摩擦力.静摩擦力两物体相对静止,但有相对运动趋势时的力.静摩擦力随外力的增大而增大.最大静摩擦力:0为静摩擦系数. FN为接触面间的正压力.滑动摩擦力Ff = FN为滑动摩擦系数. 其值略小于静摩擦系数. 摩擦力的方向总是与物体相对运动方向或相对运动趋势方向相反.下页上页结束返回§2-5 惯性系和非惯性系§2-5 惯性系和非惯性系一. 惯性参考系适用牛顿运动定律的参考系叫惯性参考系.简称惯性系.1. 惯性系是关于参考系的一种理想模型.地面参考系是常用的参考系,但它只是一个近似的惯性系,日心系是近似程度更高的惯性系,银心系…2. 在牛顿力学(甚至狭义相对论)惯性系有其特殊的地位.在广义相对论中取消了惯性系的特殊地位.二. 力学相对性原理当两个参考系S和S以恒定的速度u作相对运动时,质点P在两参考系中有:下页上页结束返回三. 惯性力三. 惯性力那么在此两参考系中有: 即牛顿定律的表述形式完全相同.换句话说此两参考系都为惯性参考系.相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考系都是惯性系.或者说, 在所有惯性系中,牛顿定律都是等价的. 由于对任意惯性系牛顿力学的规律都具有相同的形式,故在一惯性系内部所作的任何力学实验都不能确定该惯性系相对于其它惯性系是否在运动—力学相对性原理. 在非惯性系中,可以引入一个虚拟的力(无施力物体), 称为惯性力,此时可应用牛顿定律求解力学问题.下页上页结束返回

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