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1、大学物理学电子教案大学物理学电子教案 2 21 1 牛顿运动定律牛顿运动定律2 22 2 惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系 惯性力惯性力 a) a) 内容内容: :任何物体都将保持静止或匀速直线运动状任何物体都将保持静止或匀速直线运动状态态, ,直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止. .（1 1）惯性定律）惯性定律 (质量是惯性大小的量度质量是惯性大小的量度)（2）给出了力的概念给出了力的概念, ,指出力是改变物体运动状态指出力是改变物体运动状态 的原因的原因. . b) b) 说明：说明：（3）惯性系惯性系 牛顿第一定律还定义了牛顿第一定律还定
2、义了惯性系惯性系。 在这种参考系中观察，一个不受力或处于受力在这种参考系中观察，一个不受力或处于受力平衡状态下的物体，将保持其静止或匀速直线运动平衡状态下的物体，将保持其静止或匀速直线运动的状态不变。的状态不变。 1 1牛顿第一定律牛顿第一定律2 2牛顿第二定律牛顿第二定律(1)(1)定量地研究了力的效果定量地研究了力的效果（2 2）定量地量度了惯性）定量地量度了惯性 b) b) 说明：说明：mFa1amF一定一定(3)(3)瞬时性的理解瞬时性的理解Fam一定一定惯性质量惯性质量 a) a) 内容内容: :(4)(4)矢量性的理解矢量性的理解22ddddtxmtvmFxx 22ddddtymt
3、vmFyy 22ddddtzmtvmFzz a)a)直角坐标系中直角坐标系中(5)(5)叠加原理叠加原理am F iFiFFF 21immmaaa 21b)b)自然坐标系中自然坐标系中mFaddvFmamt2vmmaFnn 3 3牛顿第三定律牛顿第三定律 （1）作用力和反作用力同时产生，同时消失作用力和反作用力同时产生，同时消失. .（2）作用力和反作用力是性质相同的力作用力和反作用力是性质相同的力. . b) b) 说明：说明：（3）作用于不同的物体作用于不同的物体, ,不能相互抵消不能相互抵消. .FF a) a) 内容内容: :5. 牛顿定律的适用条件总结如下：牛顿定律的适用条件总结如下
4、：三定律是一个整体；三定律是一个整体；第一第一定定律指出牛顿定律只能在惯性系中应用，适用于律指出牛顿定律只能在惯性系中应用，适用于 质点模型；质点模型；第第二二定定律指出力与物体运动变化之间的数学关系式；律指出力与物体运动变化之间的数学关系式；第第三三定定律指出了力的相互作用关系，为正确分析物体律指出了力的相互作用关系，为正确分析物体 受力提供了依据。受力提供了依据。2.2.质点质点3.3.低速运动低速运动cv 4.4.宏观物体宏观物体4. 牛顿三定律的关系：牛顿三定律的关系：1.1.惯性系惯性系1.万有引力和重力万有引力和重力 2.弹力弹力3.摩擦力摩擦力二、几种常见力二、几种常见力1.万有
5、引力和重力万有引力和重力 （1）万有引力万有引力122m mFGr 11226.672 10N mkgG 北极南极o oo o P Prr2m gmG（2）重力重力 229.8m sGMgr地球忽略地球自忽略地球自转及其它因素转及其它因素 重力不是地球对物体的万有引重力不是地球对物体的万有引力，而是引力沿竖直方向的一个分力，而是引力沿竖直方向的一个分力。地球引力的另一个分力提供自力。地球引力的另一个分力提供自转向心力。转向心力。重力是地球重力是地球对物体的万对物体的万有引力吗？有引力吗？2.弹力弹力 （1）正压力；正压力； 物体间接触，物体发生形变。物体间接触，物体发生形变。 始终与使物体发生
6、形变的外力方向相反。始终与使物体发生形变的外力方向相反。c)c)三种表现形式三种表现形式N N（2）绳的张力绳的张力. .T（3）弹簧的弹力弹簧的弹力, ,在弹在弹性限度内有胡克定律性限度内有胡克定律kxF FOxFa)a)条条 件：件： b)b)方方 向向: : 3.摩擦力摩擦力 （1）最大静摩擦力最大静摩擦力a)a)条条 件：件：b)b)方方 向向: :c)c)两个计算公式两个计算公式（2）滑动静摩擦力滑动静摩擦力Nfss Nfkk 1 sk 表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势表面接触挤压；相对运动或相对运动趋势 与物体相对运动或相对运动趋势的方向相反与物体相对运动或相对运动趋势的方向相
7、反(1)(1)确定研究对象确定研究对象(2)(2)使用隔离法分析受力情况，作出受力图使用隔离法分析受力情况，作出受力图(3)(3)分析运动情况，判断加速度分析运动情况，判断加速度(4)(4)建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程(5)(5)求解，进行讨论求解，进行讨论解题步骤：解题步骤：两类力学问题：两类力学问题：已知力求运动已知力求运动已知运动求力已知运动求力三、牛顿定律的应用三、牛顿定律的应用例例1 1 电梯中的连接体电梯中的连接体例例2 2 小车上的摆锤小车上的摆锤例例3 3 圆锥摆圆锥摆常力作用下的连结体问题常力作用下的连结体问题m1 1m2 2m
8、1 1m2 2解：以地面为参考系，物体解：以地面为参考系，物体A A和和B B为研究对象，分别进为研究对象，分别进行受力分析。行受力分析。raraoy1agm1T2agm2T物体在竖直方向运动，建立坐标系物体在竖直方向运动，建立坐标系oy例例1 设电梯中有一质量可以忽略的滑轮，在滑轮两侧用设电梯中有一质量可以忽略的滑轮，在滑轮两侧用轻绳悬挂着质量分别为轻绳悬挂着质量分别为m1和和m2的重物的重物A和和B，已知，已知m1m2 。当电梯当电梯(1)匀速上升，匀速上升，(2)匀加速上升时，求绳中的张力和匀加速上升时，求绳中的张力和物体物体A相对于电梯的加速度。相对于电梯的加速度。分分析析(1)(1)
9、电梯匀速上升，物体对电梯的加速度等于它们对地电梯匀速上升，物体对电梯的加速度等于它们对地面的加速度，大小有面的加速度，大小有a1 a2 ar。A的加速度为负，的加速度为负，B的加速度为正，根据牛顿第二定律，对的加速度为正，根据牛顿第二定律，对A和和B分别得到：分别得到：r11amgmT r22amgmT 上两式消去上两式消去T，得到：，得到：gmmmma2121r gmmmmT21212 将将ar r代入上面任一式代入上面任一式，得到：，得到：raram1 1m2 2oy1am1 1gm1T2am2 2gm2T(2)(2)电梯以加速度电梯以加速度a上升时，上升时，A对地对地的加速度的加速度a1
10、a-ar，B对地的加速度为对地的加速度为a1a+ar，根据牛顿第二定律，对，根据牛顿第二定律，对A和和B分别得到：分别得到：)(r11aamgmT )(r22aamgmT 解此方程组得到：解此方程组得到：)(2121rgammmma )(22121gammmmT a)(2121ragmmmma 讨论：讨论：(1)(1)由由(2)(2)的结果，令的结果，令a=0，即得到，即得到(1)的结果的结果(2)(2)由由(2)(2)的结果，电梯加速下降时，的结果，电梯加速下降时，aGNG；加速下降时，；加速下降时，NGNG。前一种情况叫做。前一种情况叫做“超重超重”，后一种情况叫做，后一种情况叫做“失重失重”。尤其在电梯以。尤其在电梯以重力加速度下降时，失重严重，磅秤上的读数将为重力加速度下降时，失重严重，磅秤上的读数将为0 0。宇宙飞船中的失重宇宙飞船中的失重小结小结重点掌握牛顿定律及应用，会熟练进行受力重点掌握牛顿定律及应用，会熟练进行受力分析、列方程求解问题。分析、列方程求解问题。理解惯性系和非惯性系的物理意义，会用惯理解惯性系和非惯性系的物理意义，会用惯性力处理非惯性系中质点动力学问题。性力处理非惯性系中质点动力学问题。 知识扩展：惯性力专题知识扩展：惯性力专题
