大学物理上册第一章1-4教材.ppt

下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 一、牛顿第一定律 任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 1.第一定律涉及了哪两个基本概念? 答:惯性和力。 2.第一定律定义了一个什么样的参考系? 答:惯性参考系。 3.一艘船在一个风平浪静的海面上匀速的航行,某人站在船尾纵身向上一跃,问此人能否掉入海里? §1-4 牛顿运动定律 二、牛顿第二定律 运动的变化与所加的合动力成正比,并且发生在这合力所沿的直线的方向上。 1.第二定律中“运动”一词指什么? 答(质量与速度的乘积即动量) 2.怎样理解第二定律中“变化”一词? 答(对时间的变化率) 第二定律的数学表达式: 直角坐标系中： 自然坐标系中： 三、牛顿第三定律 对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;或者说,两个物体对各自的对方的作用总是相等的,而且指向相反的方向。 1 2 第三定律的数学表达式: 注意:1.作用力与反作用力同生同灭。 2.作用力与反作用分别作用于两个不同的物体,各产生其效果。 3.作用力与反作用力性质相同。 F12 问题: F21 牛顿定律的几点说明 3. 只是数值上等于合外力，它本身不是力。外力改变时，它也同时改变，它们同时存在，同时改变,同时消失 2.牛顿第二定律只适用于质点或可看作质点的物体 1. 牛顿定律只适用于惯性系 四、牛顿定律应用举例 隔离物体——明确研究对象 具体分析——研究对象的运动情况和受力情况，作出受力图 选定坐标——参考系、坐标系、正方向 建立方程——分量式 解题步骤：十六字诀 两类力学问题： 已知力求运动 已知运动求力 桥梁是加速度 例题1-9 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m1和m2的重物A和B，已知m1m2 。当电梯(1)匀速上升，(2)匀加速上升时，求绳中的张力和物体A相对与电梯的加速度。 m1 m2 o y m1 m2 解：以地面为参考系，物体A和B为研究对象，分别进行受力分析。 物体在竖直方向运动，建立坐标系oy 1. 常力作用下的连结体问题 (1)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。A的加速度为负，B的加速度为正，根据牛顿第二定律，对A和B分别得到： 上两式消去T，得到： 将ar代入上面任一式T，得到： (2)电梯以加速度a上升时，A对地的加速度a-ar，B的对地的加速度为a+ar，根据牛顿第二定律，对A和B分别得到： 解此方程组得到： 由(2)的结果，令a=0，即得到的结果 由(2)的结果，电梯加速下降时，a0，即得到 例题1-10 一个质量为m、悬线长度为l的摆锤挂在架子上，架子固定在小车上，如图所示。求在下列情况下悬线的方向(用摆的悬线与竖直方向所成的角?表示)和线中的张力： (1)小车沿水平方向以加速度a1作匀加速直线运动。 (2)当小车以加速度a2沿斜面(斜面与水平面成?角)向上作匀加速直线运动。 m l m l ? a1 ? m l a2 ? o y x m 解：(1)以小球为研究对象，当小车沿水平方向作匀加速运动时，分析受力： 在竖直方向小球加速度为零，水平方向的加速度为a。建立图示坐标系： 利用牛顿第二定律，列方程： x方向： y方向： 解方程组，得到： ? a2 (2)以小球为研究对象，当小车沿斜面作匀加速运动时，分析受力： y x o m ? 小球的加速度沿斜面向上，垂直于斜面处于平衡状态，建立图示坐标系，重力与轴的夹角为?。 利用牛顿第二定律，列方程： x方向： y方向： 求解上面方程组，得到： 讨论：如果?=0，a1=a2，则实际上是小车在水平方向作匀加速直线运动；如果?=0，加速度为零，悬线保持在竖直方向。 拉力的沿两轴进行分解，竖直方向的分量与重力平衡，水平方向的分力提供向心力。利用牛顿定律，列方程： 例题1-11 一重物m用绳悬起，绳的另一端系在天花板上，绳长l=0.5m，重物经推动后，在一水平面内作匀速率圆周运动，转速n=1r/s。这种装置叫做圆锥摆。求这时绳和竖直方向所成的角度。 o x y m 解：绳以小球为研究对象，对其进行受力分析： 小球的运动情况，竖直方向平衡，水平方向作匀速圆周运动，建立坐标系如图 x方向 y方向 由转速可求出角速度： 求出拉力： 可以看出，物体的转速n愈大，?也愈大，而与重物的质量m无关。 牛顿运动定律应用举例 例题1-12 计算一小球在水中竖直沉降的速度。已知小球的质量为m，水对小球的浮力为Fb，水对小球的粘性力为Fv=-Kv，式中K是和水的粘性、小球的半径有关的一个常量。 m 解：以小球为研究对象，分析受力： 小球的运动在竖直方向