文档介绍：第二章牛顿运动定律大学物理学本章主要内容 1、掌握牛顿运动定律的内容及其应用 2、掌握力学中常见的几种力 3、了解惯性系和非惯性系 4、了解伽利略变换及力学的相对性原理 、牛顿第一定律(惯性定律) 任何物体都要保持自己的静止或匀速运动状态, 直到外力迫使它改变运动状态为止。? 伽利略的理想实验: 若将斜面放平,球会滚多远? 显然,球会永远滚下去…… 1)引入了惯性的概念。 2)引入了力的概念。 4)给出了质点处于平衡状态的条件。数学表达: 恒量。时, ??vF ??03)惯性参考系的定义说明 vmp ??=动量与质点的质量和速度有关的状态量伽利略---- 近代科学之父对科学最重要的贡献: 倡导新的科学思想和科学研究方法。自然界是一个有秩序的服从简单规律的整体,要了解大自然,就必须进行系统的、定量的实验观测, 找出精确的数量关系。为此,他倡导了数学与实验相结合的研究方法。一般步骤: (1)先从现象中提取主要的直观认识,并用数学公式表示出来, 以建立量的概念; (2)再从公式出发根据数学导出另一易于为实验证实的数量关系; (3)通过实验证实这种数量关系。牛顿第一定律引发出三个问题: (1)采用什么物理量来描述物体的运动状态,以使运动状态的改变具有明确的意义? (2)采用什么物理量来体现他物的作用,以使这种作用于运动状态的改变之间的关系有个明确的定量表达? (3)物体具有保持自己运动状态不变的内在属性—惯性,是否可以用一个物理量给予度量? 更为基本的问题---参照系问题。静者恒静,动者恒作匀速直线运动------ 对哪个参照系而言? 惯性定律成立的参照系称为惯性系。由惯性定律作为奠基的牛顿运动理论是在惯性系这一框架中被确立的。二、牛顿第二定律(动量的变化遵守的规律) 一个质点的动量对时间的变化率等于质点所受的合力, 其方向与所受合力的方向相同。 vt mt vmt vmt pF ?????d dd dd )(dd d????数学表达当质量 m 视为恒量时 amt vmF ?????d d 1)定义力 2)力的瞬时作用规律。 3)矢量性 4)说明了质量的实质:物体惯性大小的量度直角坐标系 t pFt pFt pF zz yy xxd dd dd d???自然坐标系? 2vm ma Ft vm ma F nn tt????d d 说明三、牛顿第三定律 BA ABFF ????1)瞬时性 2 )矢量性 3 )性质相同两个物体之间的作用力和反作用力,沿同一直线, 大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上。数学表达: (1)只适用于惯性系。(2)只适用于 v << c ,否则,须应用相对论力学处理。(3)一般仅适用于宏观物体的宏观运动。牛顿运动定律的适用条件是: 注意 相互作用力一、基本的自然力力有许多种表现形式,但可归纳为四种基本力: 相互作用的物体强力一切粒子和物体各种粒子带电粒子或物体核子、介子等引力 10 -38长程弱力 10 ﹣2长程电磁力短程(<10 -16m) 短程(10 -15 m) 力程强度种类10 ﹣131 宏观表现有有无无二、力学中常见的几种力 1、万有引力重力万有引力:任何物体之间存在的相互吸引力。牛顿在《自然哲学的数学原理》的前言中说: “我奉献这一作品,作为哲学的数学原理,因为哲学的全部责任似乎在于—从运动的现象去研究自然界中的力,然后从这些力去说明其它现象”万有引力常数: G 0 = 6. 67 ?10 – 11 m 3 /(kg 2?s 2)—目前为止测得最不精确的一个基本物理常量 rer mmG=F ?? 2 21 210?重力:地球表面附近物体受到地球的万有引力 2 0R M Gg?其中: 质量分别为 m 1和m 2的两个质点,相距为 r 时,它们之间的万有引力为 mg R MGmhR mM GP???? 2 02 0)( 2、弹性力 N ? N ??压力或支撑力张力弹簧力 kx F??当绳子静止或作匀速直线运动或绳索质量可以忽略时,绳索中各点的张力都相等。发生形变的物体由于要恢复原状而对于它接触的物体产生的作用。 21TT?