大学物理质点.pptx
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1、1第二章 牛顿运动定律本章中心任务本章中心任务-研究物体的运动与物研究物体的运动与物体体 相相 互作用的内在联系互作用的内在联系本章核心内容本章核心内容-牛顿运动定律牛顿运动定律22.1 牛顿运动定律牛顿运动定律 另一种表述述:另一种表述述:自由粒子永远保持静止或匀速直自由粒子永远保持静止或匀速直线运动状态。线运动状态。一、第一定律一、第一定律(惯性定律)(惯性定律)1.内容:任何物体只要没有外力改变它的状态,便内容:任何物体只要没有外力改变它的状态,便 会永远保持静止或匀速直线运动状态。会永远保持静止或匀速直线运动状态。2.数学表达式数学表达式当当时,时,3.物理含义物理含义惯性概念惯性概念
2、-物体具有保持原有状态不变的性质。物体具有保持原有状态不变的性质。惯性参照系惯性参照系-惯性定律成立的参考系为惯性参考系。惯性定律成立的参考系为惯性参考系。3二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律1.内容:物体受到外力作用时,物体所获得的加速度的内容:物体受到外力作用时,物体所获得的加速度的 大小与合外力的大小成正比,并与物体的质量大小与合外力的大小成正比,并与物体的质量 成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。成反比,加速度的方向与合外力的方向相同。2.数学表达式数学表达式直角坐标系直角坐标系自然坐标系自然坐标系43.物理含义物理含义瞬时性瞬时性-力与加速度是时时(点点)对应关系。力与加速度是时时
3、(点点)对应关系。迭加性迭加性-合力产生合加速度,分力产生分加速度。合力产生合加速度,分力产生分加速度。由力的叠加原理由力的叠加原理惯性质量惯性质量-物体惯性大小的量度。物体惯性大小的量度。如同样的外力作用在质量分别是如同样的外力作用在质量分别是m1和和m2的物体上的物体上,则则质量越大,加速度越小,改变运动状质量越大,加速度越小,改变运动状态越困难。态越困难。5三、三、牛顿第三定律牛顿第三定律1.内容:两个物体对各自对方的相互作用总是大小相内容:两个物体对各自对方的相互作用总是大小相 等方向相反。等方向相反。2.数学表达式数学表达式3.物理含义物理含义同时性同时性-同时产生,同时存在,同时消
4、失,没有主次。同时产生,同时存在,同时消失,没有主次。相互性相互性-等大反向在同一条直线上等大反向在同一条直线上,作用不同物体。作用不同物体。等价性等价性-力成对出现,这对力是同一性质的力。力成对出现,这对力是同一性质的力。62.2 SI单位和量纲单位和量纲国际单位制国际单位制-国际计量大会建议采用的单位制(国际计量大会建议采用的单位制(SI制)。制)。1千克千克-保存在巴黎度量衡量局的地窖中用铂铱合保存在巴黎度量衡量局的地窖中用铂铱合金金 制造的一个金属圆柱体的质量。制造的一个金属圆柱体的质量。还有还有安培安培,开尔文开尔文,坎德拉和摩尔坎德拉和摩尔共七个基本量共七个基本量.1秒秒-銫的一种
5、同位素銫的一种同位素(133Cs)原子发出的一个特征原子发出的一个特征 频率光波周期的频率光波周期的9192631770倍。倍。1米米-光在真空中在光在真空中在1/299792458秒内所经过的距离。秒内所经过的距离。基本量基本量-根据相互联系选定的少数物理量。根据相互联系选定的少数物理量。(m,s,kg)导出量导出量-根据一定关系从基本量导出的。根据一定关系从基本量导出的。(m/s,kgm/s2)量纲量纲-不考虑数字将导出量用若干基本量的乘方之不考虑数字将导出量用若干基本量的乘方之 积表示的表达式。积表示的表达式。72.3 2.3 2.3 2.3 常见的几种力常见的几种力常见的几种力常见的几
6、种力一、一、重力重力-地球施加于物体的万有引力地球施加于物体的万有引力测量物体受测量物体受重力的方法重力的方法1)1)动力学方法动力学方法:测物体重力加速度来测物体受重力方法。测物体重力加速度来测物体受重力方法。2)2)静力学方法静力学方法:用弹簧称或天平测物体受重力方法。用弹簧称或天平测物体受重力方法。(实际测的是该物体作用在支撑物体上的力实际测的是该物体作用在支撑物体上的力)天平测天平测 A A、B B 两物体,相对重量两物体,相对重量/不随地点而异,不随地点而异,定义该比值为两物体的引力质量之比定义该比值为两物体的引力质量之比 ,即即对任一物体:对任一物体:惯性质量惯性质量引力质量引力质
7、量1.1.重力表达式重力表达式2 2.8二、二、弹性力弹性力-与物体形变相关的接触力与物体形变相关的接触力1.1.正压力正压力(支持力支持力)-)-相互挤压时在接触面产生的法向力相互挤压时在接触面产生的法向力 特点:被动力(大小取决于相互挤压的程度)特点:被动力(大小取决于相互挤压的程度)2.2.张力张力-绳或杆被拉伸时,其内部各段之间的作用力。绳或杆被拉伸时,其内部各段之间的作用力。力的方向总是沿着绳而指向绳要收缩的方向。力的方向总是沿着绳而指向绳要收缩的方向。特点:被动力(大小取决于绳被拉紧的程度、绳的质量特点:被动力(大小取决于绳被拉紧的程度、绳的质量 及运动状态)及运动状态)若绳的质量
8、不可忽略,对若绳的质量不可忽略,对ABAB一小段绳有:一小段绳有:M MF FA AB Bm m若绳为轻绳若绳为轻绳轻绳各处张力相等轻绳各处张力相等9三、三、摩擦力摩擦力-与物体间相对运动有关的接触力与物体间相对运动有关的接触力1.摩擦力摩擦力-两个相互接触的物体两个相互接触的物体,作相对运动或有相对运动的作相对运动或有相对运动的 趋势时趋势时,在接触面上产生的在接触面上产生的阻碍阻碍它们相对运动的它们相对运动的切切 向向作用力。作用力。特点:被动力(取决于接触面的粗糙程度、正压力及速度)特点:被动力(取决于接触面的粗糙程度、正压力及速度)最大静摩擦力最大静摩擦力 静摩擦系数静摩擦系数滑动摩擦
9、力滑动摩擦力-大大小小是滑动摩擦系数是滑动摩擦系数3.弹性力弹性力-物体因形变而产生的恢复力物体因形变而产生的恢复力k为劲度系数,为劲度系数,x为偏离平衡位置的位移。为偏离平衡位置的位移。弹性力遵从胡克定律弹性力遵从胡克定律2.摩擦力分类摩擦力分类,方向与运动趋势相反。,方向与运动趋势相反。静摩擦力静摩擦力 f -大小大小方向与运动方向相反方向与运动方向相反10 2.4 2.4 2.4 2.4 基本的自然力基本的自然力基本的自然力基本的自然力2.2.电磁力电磁力-带电粒子间的相互作用力带电粒子间的相互作用力1.1.引力引力-两物体间的吸引力两物体间的吸引力特点:场力、主动力、长程力特点:场力、
10、主动力、长程力库仑力库仑力 特点:场力、主动力、长程力特点:场力、主动力、长程力 电磁力的宏观表现就是弹力摩擦力等电磁力的宏观表现就是弹力摩擦力等一、四种基本自然力一、四种基本自然力114.4.弱力弱力-基本粒子产生放射衰变的弱相互作用基本粒子产生放射衰变的弱相互作用 特点:(特点:(1 1)弱力制约着放射性现象,更短程力)弱力制约着放射性现象,更短程力10 10-1717m m。(2 2)强度很弱,两质子间弱力为强度很弱,两质子间弱力为10 10-2-2N N。3.3.强力强力-把质子和中子拉在一起,构成原子核的力。把质子和中子拉在一起,构成原子核的力。特点:(特点:(1 1)原子核内的短程
11、力,作用范围)原子核内的短程力,作用范围10 10-1515m.m.(2)(2)强度大于电磁力,两质子间作用力为强度大于电磁力,两质子间作用力为10104 4N N。二、自然力的统一理论二、自然力的统一理论1.1.电弱统一理论电弱统一理论-1967-1967年提出,电磁力和弱力是同一种力的年提出,电磁力和弱力是同一种力的 不同表现,称为电弱力。不同表现,称为电弱力。8080年代被实验证实。年代被实验证实。2.2.大统一理论大统一理论-强力、电磁力、弱力统一为一种作用力。强力、电磁力、弱力统一为一种作用力。3.3.超统一理论超统一理论-四种作用力都是靠交换玻色子来实现的,在四种作用力都是靠交换玻
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