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运动与力第二章 三百年前，牛顿在前人的基础上建立了动力学三大定律和万有引力定律。他第一次把地上的运动规律和天上的运动规律统一了起来.第一页，共二十八页。 作业A：内容预复习题1、为什么说牛顿把地上的运动规律和天上的运动规律统一了起来？2、质点作各种各样机械运动的原因是什么？3、简述应用牛顿定律解题的基本方法？4、简述惯性、惯性系、惯性力的概念？5、思考力学方法与科学方法或科学文化的关系？第二页，共二十八页。 一、惯性定律(牛顿第一定律) 惯性参考系 1、惯性定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。(2). 定义了惯性参照系 (1). 包含两个重要概念：惯性和力 2、惯性参照系 惯性参照系——牛顿定律严格成立的参照系。 地面参照系，用于一般的力学现象 地球参照系，用于分析地面上物体的运动 太阳参照系，用于分析与地球自转有关的现象 §2-1 牛顿运动定律第三页，共二十八页。 问题a=0小球的状态符合牛顿定律结论：在有些参照系中牛顿定律成立，这些系称为惯性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。a≠0小球的状态不符合牛顿定律3、惯性系与非惯性系第四页，共二十八页。 二．牛顿第二定律（牛顿运动方程）物体所受的合外力等于物体动量的瞬时变化率。数学形式：质量不变时:特点：瞬时性；迭加性；矢量性；惯性的定量量度. 1.瞬时性： 之间一一对应2.叠加性：第五页，共二十八页。 3、矢量性：具体运算时应写成分量式直角坐标系中：自然坐标系中：4、惯性的量度： 质量第六页，共二十八页。 三. 牛顿第三定律 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。 作用力、反作用力，分别作用于二物体，各产生其效果；(2) 作用力和反作用力是性质相同的力。两点说明：第七页，共二十八页。 牛顿定律适用范围：（1）适用于惯性系；（2）适用于低速运动，是相对论力学的低速近似；（3）适用于宏观物体，是量子力学的宏观近似；（4）适用于实物，不完全适用于场。第八页，共二十八页。 §2-2 常见的几种力一切物体之间都存在互相吸引的万有引力。1.万有引力引力的方向在连线方向，相互吸引。 质点之间万有引力的基本规律ME为地球质量R 为地球半径地球表面物体受到地球的吸引作用，这种因地球吸引而物体受到的力，称为重力。2.重力令则第九页，共二十八页。 ★ 弹簧的弹力：F= - kx★ 正压力：★ 拉力:3.弹力4.摩擦力★ 静摩擦力★ 滑动摩擦力Ff静摩擦系数正压力滑动摩擦系数第十页，共二十八页。 5.流体阻力 物体和流体有相对运动时会受支流体的阻力。该阻力的方向与相对运动方向相反，大小和相对速度的大小有关。第十一页，共二十八页。 1.电磁力§ 2-3 基本的自然力* 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。2.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：第十二页，共二十八页。 3.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 力类型项目万有引力电磁力强 力弱 力力 程长程长程短程短程作 用 范 围0~?0~?<10-15m<10-15m相邻质子间力 的 大 小10-34N102N104N10-2N第十三页，共二十八页。 §2-4 应用牛顿定律解题(1)确定研究对象,隔离物体(2)分析运动情况，判断加速度(3)使用隔离法分析受力情况，作出受力图(4)建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程(5)求解，进行讨论解题步骤：1. 常力作用下的连结体问题 物体受恒力作用，物体间互相牵连、约束。可用初等数学方法解题。第十四页，共二十八页。 直角坐标系自然坐标系解题步骤：（1）分析物体受力的性质；（2）确定坐标，建立方程；（3）求上述微分方程的解；（4）由初始条件计算结果.2. 变力作用下的单体问题物体受力分析简单，但力（随时间、位置、速度）变化，用微积分方法解题。第十五页，共二十八页。 例题1 计算一小球在水中竖直沉降的速度。已知小球的质量为m，水对小球的浮力为B，水对小球的粘性力为R=