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第二章 质点运动的基本定律 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 以质点为对象，研究质点间的 相互作用对其运动状态的影响。 2.1 牛顿运动定律 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 2.1.1 牛顿运动定律表述 一、牛顿第一定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。 给出了两个重要的物理概念： 惯性（inertia） 力（force） 惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性称为惯性。 力：力是外界物体施加的作用，它是物体状态改变的原因。 二、牛顿第二定律 物体受外力作用时，获得的加速度的大小与 合外力的大小成正比，与物体质量成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。 （1）迭加性： 是合外力； 瞬性： 和 是瞬关系，二者同出，同消失。 矢量性： 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 A B 二力同存在、同消失、相互依存； 分作用在两个物体上，不是平衡力； 作用力和反作用力具有相同性。 （5）公式定的量m反映了物体性的量度，称性量； 三、牛顿第三定律 物体间的作用力和反作用力在同一直线上，大小相等而方向相反。 （4）公式中的运量 称 点的量； 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 2.1.3 牛顿运动定律适用范围 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 牛定律只适用于性系 牛定律成立的参照系叫做性系。 牛定律不成立参照系叫做非性系。 牛定律只适用于低速宏物体 低速：物体速度低于光速。 宏：物体尺寸大于原子的尺度。 利用牛定律解步： 性系，取隔离体； 受力分析，列矢量方程； 建立坐，写投影方程； 求解分析。 例2.1 一个质量为m 的物体，在有粘性的流体中运动，受到的阻 力与速度大小成正比，方向相反，即 f = — βυ ，式中 β 为 物体只受阻力作用，当 t = 0 时，物体以初速度 υ 0 开始在流体中动，试求物体的速度方程。 解 以物体为研究对象，其受力f =－βυ 。根据牛顿第二定律，则有 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 即 两边积分 整理后得出 速度随时间增加而减小，减小的快慢取决于m和 β 的大小。 例2.2 如所示，量 m的点，沿半径 R的 的内壁运 ，整个 水平地固定在一光滑桌面上。已知点与壁的摩擦系数 μ，点开始运的速率 υ0，求点在任一刻 的速率。 解：选地面参照系和隔离体：如图 N = m υ 2/R -μ m υ2/R = m dυ/dt O N f m R 分析受力，列出矢量方程： 求解分析： 积分得出 注意：在运动过程中，摩擦力是变化的。 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 2. 2 力学相对性原理 2.1.1 力学的相对性原理 1632年伽利略航船 ，得出： 1、在相于性系作匀速直运的参照系中力学律与性系相同。 2、相于性系作匀速直 运的一切参照系都是性系。 对于描述力学规律来说，所有惯性系都是等价的，这就是力学的相对性原理，亦称伽利略相 对性原理。 伽利略航船 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 一、伽利略 是建立在经典时空观基础上的不同参照系之 间的时空变换关系。 P点时空坐标： y z P 2.2.2 经典力学时空观 26 五月 2023 吉林大学 物理教学中心 伽利略速度变换式（Galileo velocity transformation） 20 七月 2023 吉林大学 物理教学中心 表明了运动的相对性。 加速度变换式（Galileo acceleration transformation） 牛顿第二定律的表现形式不变。应当明确： 1、反映了牛顿绝对空间和时间的经典时空理论。 2、只适用于典力学范。 二、经典力学的时空观 1、同时性是绝对的 2、时间间隔是绝对的 与观察者的运动状态无关 3、两地之间的距离是绝对的 时空和物质的运动是无联系的，时空的量度与参照系无关，是绝对的。这正是牛顿的绝对时空观。是伽利略变换成立的前提。 20 七月 2023 吉林大学 物理教学中心