第二讲 质点动力学（一）.ppt

圆周运动 物理学中的四种相互作用 常见的几种力 1.万有引力 1867年，牛顿提出万有引力定律：任何两个质 点都相互吸引，引力的大小 F 与两质点质量 m1 和 m2 的乘积成正比，与两质点间距离 r 的平方成正比；引力的方向在两质点的连线上。 常见的几种力 2.弹力 发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫做弹性力或弹力。 常见的几种力 弹簧的弹力 胡克定律 常见的几种力 3.摩擦力 两物体相互接触，发生在接触面间的阻止物体相对运动的力称为摩擦力。 滑动摩擦力： 惯性系与非惯性系 一个质量为m的小球放在作加速直线运动的光滑桌面上，其加速度为 。 惯性系与非惯性系 惯性系与非惯性系 惯性系与非惯性系 凡是牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。 惯性系与非惯性系 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。 太阳参考系：以太阳中心为坐标原点，以指向任一恒星的直线为坐标轴建立的坐标系，是一个比较精确的惯性系，以此坐标系观察到的大量天文现象，都符合根据牛顿定律推算的结果。 地心参考系：以地球中心为原点，以指向任一恒星的直线为坐标轴建立的坐标系，是近似很好的惯性系。 牛顿运动定律应用 牛顿运动定律应用 动量、冲量 动量、冲量 力是使物体动量改变的原因。 动量改变量的方向与力 的方向一致。 动量原理 令 动量原理 冲量表示力在时间上的积累效应，与力作用过程有关，其方向不是外力 的方向，而是物体动量增量的方向。 牛顿第二定律则表示力对质点动量的瞬时影响。 动量原理 应用中，使用动量定理分量式更方便： 平均冲力 冲力。 平均冲力 平均冲力 利用动量定理，可以设计出各种缓冲器和缓冲设备。 可以解释为什么 运动员接球时手要往后缩一下 体操运动员下杆落地时双腿要弯曲 跳远、跳高时要用沙坑或软垫等日常现象。 质点系的动量原理 多个相互作用的质点组成质点系。 系统中第 i 个质点受合外力 Fi ，受系统内其他质点作用内力 fi 。则 由牛顿第三定律，系统内力是一对对作用力和反作用力，所以 动量守恒定律 对质点系 动量守恒定律 动量守恒定律 系统的总动量保持不变，不是说每个质点的动量不变，质点间动量是可以交换的。 动量守恒定律 动量守恒定律 作业 很短 Fmax 很大 Fmax 即 对整个系统，将上式对所有质点求和 则 令 系统所受的和外力 系统的总动量 即是质点系的动量原理 如果系统所受的和外力 则 常矢量 亦即 常矢量 称为动量守恒定律 常矢量 动量守恒定律 守恒定律满足条件： （1）质点系不受外力。 （2）或者外力的矢量和等于零。 矢量表达： 注意 定律给出了始 末状态总动量关系，只要满足守恒条件，无需过问过程细节。 注意 不难理解，系统在空间某方向上受合外力为零，则系统在该方向上动量就守恒，而与其他方向受力与否无关。 系统内力远大于外力时（如碰撞、 弹药爆炸等），可借助动量守恒 定律处理。 * * 第二讲 质点动力学 宋书建 总加速度 大小 方向 注意 总加速度的大小 平面曲线运动 ? ：曲率圆的曲率半径 分解成一系列圆周运动 r 　　英国物理学家,经典物理 学的奠基人。他对力学、光学、 热学、天文学和数学等学科都 有重大发现,其代表作《自然 哲学的数学原理》是力学的经 典著作. 牛顿 Issac Newton （1643－1727） 牛顿运动定 律 任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力被迫改变那种状态 . 牛顿第一定律 惯性和力的概念 时， 恒矢量 牛顿运动定 律 惯性——物体保持原有运动状态不变的特性 力——物体间的相互作用，它的作用效果是使物体 改变运动状态。 牛顿第一定律 万有引力 电磁力 力的种类 弱力 强力 一切质点 核子、 介子等 相互作用 的物体 轻子等 电荷 无限远 恒星形成银河系 10-15 m 质子和中子 结合形成原子核 力程 10-17 m 核β衰变的力 无限远 电子和原子核 结合形成原子 其中比例系数 G 称为万有引力系数 G = 6.67259 ? 10-11N m2kg-2(或m3kg-1s-2) 正压力（或支持力） m x O 牛顿第二定律 牛顿运动定 律 ——合外力 ——质量 ——比例常数 在国际单位制中，k=1 以地面为参考系：小球所受到的和外力为零，小球保持静止状态，牛顿定律成立。 以桌面为参考系:小球受合外力为零，但具有加速度 ，牛顿运动定律不成立。 地面是惯性系 桌面是非惯性系 银河系和河外星系也都在更大的星系中旋转,因此在宇宙中严格的惯性系并不存在。 FK5系：以选定的数以千计颗