大学物理-第二章课件.pptx

1、大 学 物 理质点动力学本章导读3质点运动学只研究质点的运动状态随时间的变化规律，而未涉及其运动状态变化的原因。研究质点之间的相互作用，以及这种作用所引起的质点运动状态变化规律的学科称为质点动力学。质点动力学最基本的定律是牛顿运动定律。本章将主要介绍牛顿运动定律及其应用，并介绍一些运动的守恒量和守恒定律。2.1 牛顿运动定律2.1.1 牛顿第一定律牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。惯性：物体在不受外力时，都具有保持其静止或匀速直线运动状态不变的特性。惯性是物体本身所具有的属性，它与物体是否受力、是否运动无关，也与物体的运动速度无关。力是使物体运

2、动状态发生改变的原因。由于物体具有惯性，所以要使其运动状态发生变化，必须有其他物体对它作用。2.1 牛顿运动定律2.1.2 牛顿第二定律牛顿第二定律：运动的变化与所受的合外力成正比，其方向为合外力作用的方向。牛顿将“运动”一词定义为物体（应理解为质点）的质量和速度的乘积，我们将这一乘积称为物体的动量。2.1 牛顿运动定律2.1.2 牛顿第二定律2.1 牛顿运动定律2.1.2 牛顿第二定律应用牛顿第二定律时需注意：牛顿第二定律只适用于质点的运动，且只适用于惯性系。牛顿第二定律所表示的合外力F与加速度a之间的关系是瞬时对应关系。牛顿第二定律体现力的叠加原理。2.1 牛顿运动定律2.1.2 牛顿第二

3、定律2.1 牛顿运动定律2.1.2 牛顿第二定律2.1 牛顿运动定律2.1.3 牛顿第三定律应用牛顿第三定律时需注意：作用力和反作用力同时产生，同时消失，任何一方不能孤立地存在。作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其效果不能相互抵消。作用力和反作用力是属于同种性质的力。2.2 力学中常见的几种力2.2.1 万有引力万有引力：宇宙中任何物体之间都存在着一种相互吸引力。万有引力定律：在两个相距为r，质量分别为 的质点间有万有引力，其方向沿着它们的连线，大小与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比。2.2 力学中常见的几种力2.2.1 万有引力2.2 力学中常见的几种力2.2.1 万有

4、引力2.2 力学中常见的几种力2.2.2 重力2.2 力学中常见的几种力2.2.3 弹力弹力：发生弹性形变的物体，其内部产生的欲使其恢复形状的力。弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间，它的方向总是垂直于接触面指向对方。常见的弹力有：弹簧被拉伸或压缩时作用于物体上的力，绳索被拉紧时所产生的张力，重物放在支承面上所产生的正压力（作用在支承面上）和支持力（作用在重物上）等。2.2 力学中常见的几种力2.2.3 弹力2.2 力学中常见的几种力2.2.4 摩擦力摩擦力：两个相互接触的物体做相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。在平动的情况下，摩擦力分为静摩擦力

5、和滑动摩擦力。2.2 力学中常见的几种力2.2.4 摩擦力2.2 力学中常见的几种力2.2.4 摩擦力2.3 惯性系和非惯性系惯性参考系：适用于牛顿定律的参考系，简称惯性系；非惯性系：不适用于牛顿定律的参考系。判定原则：一个参考系是否为惯性系一般要由实验和观察的结果来判定。我们习惯于用地球作为惯性系来对一般宏观物体的运动进行研究，这是因为以地球为参考系，牛顿定律成立。2.3 惯性系和非惯性系小球受到的合外力不等于零，但是却处于静止状态，如果那位观察者坚信牛顿定律是正确的话，那么他能够作出的唯一解释是：还有一个未知力作用在小球上，三个力相互平衡。2.3 惯性系和非惯性系2.3 惯性系和非惯性系2

6、.3 惯性系和非惯性系惯性参考系：适用于牛顿定律的参考系，简称惯性系；非惯性系：不适用于牛顿定律的参考系。判定原则：一个参考系是否为惯性系一般要由实验和观察的结果来判定。我们习惯于用地球作为惯性系来对一般宏观物体的运动进行研究，这是因为以地球为参考系，牛顿定律成立。2.4 牛顿运动定律的应用，问题一般分为两类已知物体的受力情况，求解物体的运动状态已知物体的运动状态，求解物体的受力情况选定研究对象，分析已知条件采用“隔离法”进行正确的受力分析，画出受力分析图。分析研究对象的运动状态，包括其运动轨迹、速度和加速度建立适当的坐标系，运用牛顿运动定律列方程，然后求解。基本步骤求解问题2.4 牛顿运动定

7、律的应用例题讲解 1，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 1，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 1，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 2，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 3，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 3，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 3，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 4，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 4，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 4，2.5 功和能2.5.1 功和功率力对质点所做的功：作用于质点的力对空间的积累效应，用W表示。定义：作用于质点上的力与质点沿力的方向所发生的位移的乘积。，2.5 功和能2.5.1 功和功率，2.5 功和能2.5.1 功

8、和功率，2.5 功和能2.5.1 功和功率，2.5 功和能2.5.2 动能，1动能的定义定义：物体由于运动而具有的能。2.5 功和能2.5.2 动能，1动能的定义2.5 功和能2.5.2 动能，2动能定理动能定理:合外力对质点所做的功等于质点动能的增量.2.5 功和能2.5.2 动能，2动能定理2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 5，2.4 牛顿运动定律的应用例题讲解 6，2.5 功和能2.5.3 势能，势能：与物体（或物体各部分）间的相对位置有关的能。举高的重锤所具有的势能称作重力势能；物体发生弹性形变后具有的势能称作弹性势能。势能的单位是焦耳。2.5 功和能2.5.3 势能，1重力势能重力

9、势能与重力做功有密切联系：将一个物体举高，需克服重力做功，同时物体的重力势能会增加；物体从高处下落，重力做功，同时重力势能会减少。2.5 功和能2.5.3 势能，1重力势能2.5 功和能2.5.3 势能，3保守力与非保守力保守力：物体沿任一闭合路径运动一周，这些力所做的功为零。非保守力：做功多少与物体运动路径有关的力。保守力做功的结果总是等于一个由相对位置决定的函数增量的负值，而功总是与能量改变量相联系的。2.5 功和能2.5.4 机械能守恒定律，1功能原理功能原理：质点系的外力和非保守内力的总功等于系统机械能的增量2.5 功和能2.5.4 机械能守恒定律，2机械能守恒定律机械能守恒定律：如果

10、外力不做功，非保守内力也不做功，或者说，只有保守内力做功时，质点系内的动能和势能可以相互转换，但机械能保持不变。2.5 功和能2.5.4 机械能守恒定律，2机械能守恒定律能量转换与守恒定律：自然界的能量既不能消灭，也不能创造，只能从一个物体传递给另一个物体，或者从一种形式转换为另一种形式。机械能守恒定律：如果外力不做功，非保守内力也不做功，或者说，只有保守内力做功时，质点系内的动能和势能可以相互转换，但机械能保持不变。2.5 功和能，例题讲解 72.5 功和能，例题讲解 72.5 功和能，例题讲解 72.6 冲量和动量2.6.1 冲量和动量的定义，一定质量的物体在力的作用下从静止开始所获得的速

11、度，不仅与力的大小有关，还与力的作用时间有关。只要力和时间的乘积一定，它们产生的效果（使一定质量的物体达到一定的速度）也是一定的。2.6 冲量和动量2.6.1 冲量和动量的定义，2.6 冲量和动量2.6.1 冲量和动量的定义，2.6 冲量和动量2.6.1 冲量和动量的定义，2.6 冲量和动量2.6.1 冲量和动量的定义，2.6 冲量和动量2.6.2 动量定理，2.6 冲量和动量2.6.2 动量定理，2.6 冲量和动量，例题讲解 8使用一个质量为5.0 kg的铁锤将铁路道钉打进枕木里。铁锤和道钉接触时的速度是5.0 m/s。如果打击时铁锤和道钉的作用时间是0.02 s，求打击时的平均作用力（不计

12、铁锤所受的重力）。2.6 冲量和动量，例题讲解 8使用一个质量为5.0 kg的铁锤将铁路道钉打进枕木里。铁锤和道钉接触时的速度是5.0 m/s。如果打击时铁锤和道钉的作用时间是0.02 s，求打击时的平均作用力（不计铁锤所受的重力）。2.6 冲量和动量2.6.3 质点系的动量定理，2.6 冲量和动量2.6.4 动量守恒定理，将两个完全相同的小车A，B静止地放在光滑的水平面上，它们之间有弹簧（弹簧处于压缩状态），并用细线拴在一起。在水平面上记下两个小车内侧的位置。此时两个小车的总动量为零。2.6 冲量和动量2.6.4 动量守恒定理，2.6 冲量和动量2.6.4 动量守恒定理，两个小车分开前的总动

13、量与分开后的总动量是相等的。2.6 冲量和动量2.6.4 动量守恒定理，在物理学中，通常将发生相互作用的一组物体称为系统。外力：受到系统外部物体的作用力，内力：受到系统内部其他物体的作用力。动量守恒定律：一个系统不受外力或受到的外力之和为零时，这个系统的总动量保持不变。2.6 冲量和动量2.6.4 动量守恒定理，2.6 冲量和动量2.6.4 动量守恒定理，应用动量守恒定律分析解决问题时，应该注意以下几点。2.6 冲量和动量，例题讲解 92.6 冲量和动量，例题讲解 92.7 质点的碰撞碰撞：两个或两个以上的物体在运动中相遇，在极其短暂的时间内，通过相互作用使物体的运动状态发生急剧变化的过程。，

14、2.7 质点的碰撞1完全弹性碰撞，2.7 质点的碰撞1完全弹性碰撞，2.7 质点的碰撞1完全弹性碰撞，2.7 质点的碰撞2完全非弹性碰撞，2.7 质点的碰撞3非弹性碰撞，本章小结1牛顿三大定律，（1）牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。（2）牛顿第二定律：物体受到外力作用时，它所获得的加速度a的大小与合外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比；加速度a的方向与合外力F的方向相同。（3）牛顿第三定律：两物体之间的作用力F和反作用力F大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。本章小结2力学中常见的几种力，力学中常见的几种力有万有引力、重力、弹力和摩擦力。3惯性系和非惯性系适用牛顿定律的参考系称为惯性系，不适用牛顿定律的参考系称为非惯性系。本章小结4牛顿运动定律的应用，应用牛顿运动定律求解的问题，一般分为两类：（1）已知物体的受力情况，求解物体的运动状态；（2）已知物体的运动状态，求解物体的受力情况。本章小结5功和能，本章小结5功和能，Thanks大学物理