文档介绍：本课时教学基本要求
1、掌握质量(惯性质量, 引力质量)、力(基本力, 唯象力)、
和惯性力等概念
2、掌握牛顿第二定律的基本内容及其适用条件,
熟练掌握用牛顿第二定律求解质点动力学问题。
3、掌握常见力的性质和计算方法, 能熟练分析物体受力情况,
掌握隔离体图法。
4、理解惯性系和非惯性系的区别,
初步掌握在非惯性系中求解质点动力学的方法
第二章质点动力学
§ 牛顿运动定律( 经典力学的基础)
——从无数实验事实中归纳而得
质点动力学
1、自然界的物体本来是什么状态?
2、物体受到外来作用后会怎样?
3、作用双方存在什么关系?
4、作用的本质是什么?
------牛顿第一定律
------牛顿第二定律
------牛顿第三定律
------由特定媒介传递的
四种基本相互作用
质点动力学
牛顿第一定律
惯性定律——外力为零时,物体保持原有运动状态不变
( 定义了)惯性系——惯性定律成立的参考系
( 通常选地球或太阳为惯性系)
地球参考系
星系参考系
太阳参考系
(近似惯性系)
地心参考系: 自转加速度 a ~ cm/s2
太阳参考系: 公转加速度 a ~ cm/s2
银河系参考系: 绕行加速度 a ~ 3 10-8 cm/s2
质点动力学
质点动力学
§ 牛顿第二定律
运动定律——物体受外力作用 F, 相对于惯性系的加速度a
〔注意点〕
第二定律原则上只适用于质点
第二定律只能用于惯性系
F 与 a 的关系是瞬时关系( 力是产生加速度的原因)
分量形式:
质点动力学
牛顿第三定律
作用与反作用力定律
作用力与反作用力属于同一性质的力
作用力与反作用力同时产生、同时消失
第三定律是物体受力分析的基础
四种基本相互作用
——力是物体间的相互作用
自然界四种基本相互作用: 引力、电磁、强、弱
(1) 引力相互作用
引力——长程力( 吸引力)
质点动力学
重力 P ——地表附近的地球引力
引力质量和惯性质量:
质点动力学
拉力: T
张力: T'
正压力: N
(垂直于接触面)
弹性力: 胡克定律 f =- k x
(与位移方向相反)
摩擦力: 阻碍物体相对运动
最大静摩擦力 f 0 = μ0 N
动摩擦力 f = μ N
唯象力——唯象参数: k 、μ0 、μ
(2) 电磁相互作用电磁力——长程力( 吸引力或排斥力)
力学中: 张力、拉力、正压力、弹性力、摩擦力……
——分子间电磁相互作用的集体效应(分子力的宏观表现)
质点动力学
(3) 强相互作用
核子间的相互吸引力, 短程力<10 -15 m
量子色动力学(QCD) Quantum Chromo dynamics
(4) 弱相互作用
引起原子核衰变,有轻子参与的相互作用力, 短程力<10 -17 m
中子β衰变 n → p + e - +ν
弱电统一理论 Weinberg-Salam-Galshow
( Nobel Prize 1979 )
(相互作用)标准模型—— QCD + 弱电统一理论
质点动力学
10-12
1
10-2
10-39
作用强度
<10-17m
< 10 -15m
0 ~
0 ~
作用范围
短程
短程
长程
长程
力程
弱力
强力
电磁力
万有引力
力类型
特征量
传递媒介
引力子?
光子
胶子
中间玻色子
牛顿力学对微观运动不适用( 微观运动: 量子力学)
牛顿力学范围内只涉及:
引力相互作用和电磁相互作用(长程力)