吉林省长春市八中竞赛课件：第二章质点动力学 (3份打包)

第2章 质点运动定律 Dynamics of a particle 内容提要 力的三个效应 瞬时、时间累积、空间累积 ·*惯性系和非惯性系 引言 物体是运动的。对于运动物体，我们可以用位置矢量、 速度、加速度等物理量来描述。用位置矢量和速度描述 物体的运动状态。用加速度来 说明物体运动状态的变化。 为什么物体运动状态会变化呢？ 大量的力学实验证明，是其他物体的作用。 我们把物体之间的相互作用，称之为力。即一个物体 受到其他物体所施加的力的作用，就会改变其运动状态，产生加速度。 牛顿通过对各种各样的机械运动进行研究，抓住了 惯性、加速度和作用力这三者的关系，以定理的形式 总结出了机械运动的普遍规律，人们称之为牛顿三大 定律。 一.牛顿三大定律 （1）牛顿第一定律（惯性定律） 任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态,直到 外力迫使它改变运动状态为止。 §2.1 力的瞬时效应牛顿定律 对牛顿第一定律的理解： 牛顿第一定律包含了两个重要的物理概念： 惯性—任何物体都具有保持其运动状态不变的性质。 力——是使物体改变其运动状态,或是使物体获得加速 度的一种作用。 合外力 2）牛顿第二定律 如果物体的质量不随时间而变，则第二定律可以写成 牛顿第二定律是：瞬时关系；矢量等式。 式中, Fn、F分别代表物体所受的沿轨道法向和切向方向的合外力。 自然坐标系中的分量式:  r n r m （3）牛顿第三定律（作用力与反作用力定律） 两物体之间的作用力和反作用力，大小相等、方向相反,且在同一直线上。 二.牛顿定律的适用范围 低速、宏观、实物。 惯性系。 （1）弹簧的弹性力  f = kx k弹簧的倔强系数； x弹簧的伸长量。 为什么三大定律完全可以研究物体的运动？ 三. 相互作用力 如果写成矢量形式： （2）摩擦力 当两物体间出现相对滑动时，此时产生一对阻止相对 滑动的力，称为滑动摩擦力。 1 滑动摩擦力 弹簧如果受到压缩，弹簧的弹力与压缩方向相反； 弹簧如果受到拉长，弹簧的弹力与伸长方向相反； 注意： 拉力、张力、压力、支持力都是弹性力。其本质都是 分子之间的电磁力。 滑动摩擦力的方向恒与相对运动方向相反。 式中, k为滑动摩擦系数,其数值由两接触物体的材料性质和接触面的粗糙程度决定。 fk = kN 2 静摩擦力 两接触物体间虽未发生相对运动,但存在着相对运动 趋势时,就产生静摩擦力。 静摩擦力fs是个变力： 0 fs  s N (最大静摩擦力） 式中,s为静摩擦系数。对于同样的两个物体,k<s。 恒与外力 等值反向。 静摩擦力fs是个变力? （3）万有引力 方向： （4）重力 由于地球吸引而使物体受到的力叫重力。 方向：竖直向下。 大小： F12 F21 m1 m2 r r r m1受力与 同向， m2受力与 反向 （５）流体阻力 当固体物穿过流体（液体、气体）运动时，流体 固有粘滞性会对固体运动产生阻力。 方向：与物体的运动方向相反。 大小： 当物体的速度不大时，F=b 当物体的速度较大时，F　3（速度接近声速） 当物体的速度较大时，F=c２（速度小于声速） 一、质点动力学的两类问题 １、已知运动，求力 2、已知受力及初始条件（初位置、初速度），求运动 方法： 四. 牛顿定律的应用方法 方法：由已知运动方程 ， 得力。 基本方法： 隔离体法+正交分解 当问题涉及几个运动状态不同的物体时，必须把每个物体从总体中分离出来,分别加以研究,这种分析的方法叫做隔离体法,它是解决力学问题的重要的分析方法。而物体间的联系用力来表示。 选取适当的坐标系，写出牛顿第二定律沿各个坐标轴方向（即相互垂直的方向上）的分量式,最后联列求解这些方程。 二、质点动力学的解题方法 质点动力学核心： 受力分析 例题2-1 如图2-1所示，在质量为M、倾角为的光滑斜面上放置一质量为m的物体，要使物体m相对斜面静止，水平推力F应为多大？（设斜面与地面间的摩擦可以忽略） x:Nsin=ma y:Ncos=m