1 / 49

牛顿运动定律

质点动力学. 牛顿运动定律. 功 几种常见力的功. 动能定理 势能 能量守恒定律. 动量 冲量 动量定理 动量守恒定律. §2.1 牛顿运动三定律. r. d. p. r. r. =. m. a. =. F. dt. T. T´. mg. 注意：. 1 、力 改变状态. 一、牛顿三定律 （ 1687 年）. 力 外力、内力. 1 、任何物体如果没有力作用在它 上面，都将保持静止或作匀速直线 运动的状态。. 2 、瞬时性 矢量性. 是同一时刻的. 为外力的矢量和. 2 、.

nina-blackwell
Télécharger la présentation

牛顿运动定律

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 质点动力学 • 牛顿运动定律 • 功 几种常见力的功 • 动能定理 势能 能量守恒定律 • 动量 冲量 动量定理 动量守恒定律

  2. §2.1 牛顿运动三定律 r d p r r = m a = F dt T T´ mg 注意： 1、力 改变状态 一、牛顿三定律（1687年） 力 外力、内力 1、任何物体如果没有力作用在它 上面，都将保持静止或作匀速直线 运动的状态。 2、瞬时性 矢量性 是同一时刻的 为外力的矢量和 2、 3、作用力与反作用力大小相等、 方向相反， 作用在不同物体上 合力的作用效果是产生加速度。 4、 适用范围 宏观、低速，惯性系

  3. + + §2.2 自然界中几种常见力 1、万有引力 引力10-34N 原子核 2、电磁力 电力102 N ？ ！ 凝聚力 强力104N 3、强力 ——强子间的作用力 ：核子、介子 斥力0.410-15m引力10-15m 无力 遗留的问题： 4、弱力—也是粒子间的短程力 大统一理论？ 是否存在第五种力？ 弱电统一理论（60年代）

  4. 万有引力 1.万有引力 万有引力：存在于一切物体间的相互吸引力。 牛顿万有引力定律: 其中m1和m2为两个质点的质量，r为两个质点的距离，G0叫做万有引力常量。 引力质量与惯性质量在物理意义上不同，但是二者相等，因此不必区分。

  5. 北极 P o o 南极  2.重力 重力：在地球表面的物体，受到地球的吸引而使物体受到的力。 注意，由于地球自转，重力并不是地球的引力，而是引力沿竖直方向的一个分力，地球引力的另一个分力提供向心力。 重力与重力加速度的方向都是竖直向下。 忽略地球自转：

  6. 常见力和基本力 3.弹力 弹性力：两个相互接触并产生形变的物体企图恢复原 状而彼此互施作用力。 条 件：物体间接触，物体的形变。 方 向: 始终与使物体发生形变的外力方向相反。 三种表现形式： (1)两个物体通过一定面积相互挤压； 大小:取决于挤压程度。 方向:垂直于接触面指向对方。

  7. 弹 力 x (2)绳对物体的拉力； 大小：取决于绳的收紧程度。 方向：沿着绳指向绳收紧的方向。 (3)弹簧的弹力； 弹性限度内，弹性力满足胡克定律： 方向：指向要恢复弹簧原长的方向。

  8. 摩擦力 最大静摩擦力 滑动静摩擦力 4. 摩擦力 摩擦力：两个相互接触的物体在沿接触面相对运动时，或者有相对运动趋势时，在它们的接触面间所产生的一对阻碍相对运动或相对运动趋势的力。 条件：表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势。 方向：与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反。 其中s为静摩擦系数，k为滑动摩擦系数。它们与接触面的材料和表面粗糙程度有关。

  9. 电磁力和强力 5.电磁力 电磁力：存在于静止电荷之间的电性力以及存在于运动电荷之间的磁性力，本质上相互联系，总称为电磁力。 分子或原子都是由电荷系统组成，它们之间的作用力本质上是电磁力。例如：物体间的弹力、摩擦力，气体的压力、浮力、粘滞阻力。 6.强力 强力：亚微观领域，存在于核子、介子和超子之间的、把原子内的一些质子和中子紧紧束缚在一起的一种力。 作用范围：

  10. 弱 力 7.弱力 弱力：亚微观领域内的另一种短程力，导致衰变放出电子和中微子的重要作用力。 四种基本力的比较

  11. 弱力 7.弱力 弱力：亚微观领域内的另一种短程力，导致衰变放出电子和中微子的重要作用力。 四种基本力的比较

  12. 冲力 下滑力 向心力 §2.3 牛顿运动定律的应用 1、分析力，一个不多，一个不少； 2、选定坐标系按牛顿定律列方程； 解题步骤及注意事项： 3、解方程。先字母，后代数，结果有单位； 4、分析讨论所得结果。 注意   

  13. y N fs x  mg 0 例题 已知传送带与砖之间的摩擦系数s ，砖块质量m，皮带倾角，求：匀速运砖时，皮带和砖块间的静摩擦力。 解：1、分析力 2、建坐标系 3、建立方程 砖块有下滑的趋势，摩擦力沿斜面向上，当 fs>Ns ,砖与皮带间有相对运动。 思考：若皮带加速运动，想保证砖与皮带间无相对运动，加速度不可超过多大？

  14. a b S §3.1 功 一、恒力的功 定义： 矢量式 作用在沿直线运动质点上的恒力 F ，在力作用点位移上作的功，等于力和位移的标积。 单位：J 焦耳

  15. 动能定理 二、变力的功 物体在变力的作用下从a运动到b。 b 怎样计算这个力的功呢？ a 采用微元分割法

  16. 动能定理 b a 第1段近似功： 第2段近似功： 第i 段近似功： 总功近似：

  17. 动能定理 当 时,可用 表示,称为元位移; 用 表示,称为元功。 在数学形式上，力的功等于力 沿路径L从a到b的线积分。 若 =常矢量，物体作直线运动 微分形式： 总功精确值： 积分形式：

  18. 单位：（J） （eV） 1eV =1.610-19J A1 A2 AN 单位：（W） 直角 坐标系 合力作功 =各力作功的代数和 三、功率 平均功率 功 率

  19. a b x o S 例题 质点在力 F 的作用下沿坐标轴 ox 运动，F = 6x, ，试求质点从 到 处的过程中，力 F 作的功。 解： 力在元位移dx 上作的功为： 在全路程上的功为

  20. y y1 mg y2 x 0 A §3.2 几种常见力的功 重力 一、 作功 =？ —— 运动员下降的高度 重力作功与路径无关只与始末位置有关。

  21. 万有引力作功与路径无关只与始末位置有关。 B A 二、万有引力作功 m2 m1

  22. x x1 x2 O A 三、弹力 作功 =? 弹力作功只与始末状态有关。

  23. 四、摩擦力的功 为滑动摩擦系数 摩擦力的功与质点运动的路径有关。

  24. m2 m2 m1 思考：重力，万有引力，弹性力作功的共同特点 弹力作功 重力作功 万有引力作功 特点：作功与路径无关，只与始末位置有关——保守力 m 2 运动一周万有引力作功为0

  25. 五、保守力 作功与路径无关，只与始末位置有关 A （B） 保守力沿任意闭合路径所做的功为零。 重力、弹性力、静电力是保守力。

  26. §3.3 动能定理 一、质点的动能定理 合外力对质点所做的功=质点动能的增量 二、质点系的动能定理 注意： 1. E k 为状态量 2.功是动能增量的量度 3.在惯性系成立 内力虽然成对出现，但相互作用的两质点位移并不相同，所以 A内 0

  27. T mg 例 ：已知 m l，静止下落，求下落 角时的速率及绳中张力 解：珠子受力 ,重力mg 作功 不作功

  28. 点势能为零 当选择 §3.4 势能 机械能守恒定律 一、势能 存在由位置决定的能量 EP——势能函数 保守力作功与路径无关，只取决于系统的始末位置。 保守力作功等于势能的减少 势能定义 系统某一位置的势能 = 系统从该位置移到势能为 0 位置的过程中，保守力作的功。 说明：1、EP值大小与0势位置的选择有关，但EP是确定值。2、势能0点可任选，但一个问题中只可有一个。

  29. z 设 为势能零点，M 点的重力势能 0 y x 1、重力势能

  30. B m A M 2、万有引力势能 质点由位置移动A到位置B万有引力的功 为势能零点

  31. 地面上高 h 处的 A 处,选地面为势能零点，求 A 处势能 h A R

  32. 质点从 k m X x O 质点从M 点移动到 O点的过程弹簧拉力作功（势能零点为弹簧原长处）。 3、弹性势能 系统的弹性势能为 弹性力作的功为 总结： 保守力作的功等于质点始末两个位置势能的减少 元过程

  33. 0 r 0 h 0 势能曲线 万有引力势能 弹力势能 重力势能 思考：上述各势能曲线对应的势能为0的位形如何？这样选有什么好处？改变0位的选择曲线该怎样画？

  34. 二、机械能守恒定律 B A 质点 m ，在保守立场中运动 保守力的功： 由动能定理： 故有 上式称质点的机械能守恒定律 注意：守恒条件为只有保守力做功

  35. E k+  EP=常量 条件 推广到质点系： 外力 非保守内力 系统受力 内力 保守内力 机械能 A外 + A非保内 + A保内 = E k - EP 功能原理 A外 + A非保内 = E k+EP= （E k+  EP） 当A外 + A非保内= 0 机械能守恒定律

  36. 第四章 冲量和动量 • 4.1 质点 动量定理 • 4.2 质点系动量定理 • 4.3 质点系动量守恒定律

  37. 牛顿定律——瞬时关系 力的时间积累效果？ 冲量 功 力的空间积累效果？ 涉及转动问题？ 角动量 质点 质点系 动量定理 角动量定理 动能定理 动量定理 角动量定理 动能定理 一定条件下 守恒定律

  38. §4.1质点的动量定理 一、冲量、动量定理 元冲量 冲量 上式为动量定理 微分形式 时间的积累效果 动量的变化 动量定理的积分形式

  39. 注意： 1、矢量关系 2、分量形式 3、对应一个过程的始末状态 动量是状态量，而冲量与过程有关 具有相同量纲 4、单位 5、只适用惯性系(非惯性系中须加入惯性力）

  40. 一定 F 一定 t 0 t1 t2 F 二、平均冲力 I 作用时间长 缓冲

  41. v1  X v2 Y 例：篮球 m=1kg ，相对以 v=6m/s , =60o 撞在篮板上，撞后=60o。设碰撞时间t=0.01s 求：篮板受到的平均作用力。 解：球受力 =120 N   = 0 篮板受平均作用力

  42. §4.2质点系动量定理 一、两个质点 内力不影响总动量 总动量

  43. 二、 n 个质点的质点系 质点系动量定理的微分形式 注意： 系统的总动量的改变只与外力的冲量有关，与内力无关。可选择适当系统简化问题

  44. 积分式 积分 分量式：

  45. v1  X  v2 Y 例题 篮球 m=1kg ，相对以 v=6m/s =60o 撞在篮板上，设碰撞时间t =0.01s 求：篮板受到的平均作用力。 解：球受力 =600 N = 0 篮板受平均作用力。

  46. §4.3 质点系动量守恒定律 动量守恒定律 可应用于任何一个分量

  47. 四、动量守恒定律 动量守恒定律 可应用于任何一个分量

  48. 火箭飞行 前苏联东方1号火箭 长征三号运载火箭 火箭发射

More Related