大学物理 牛顿运动定律ppt课件
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牛顿运动定律PPT课件
Fdt
dt
dt
dt
单位:质量 kg; 加速度m/s2 ; 力 N 。
说明：1.牛顿第二定律是力的瞬时作用规律。只 适用于惯性参考系。
2.微分形式普遍F适用d(。mv当) 物m体dv低 速m运a 动时 (v << c)
dt
dt
3.力的叠加原理
F F1 F2 Fi Fi ma1 ma 2.... mai
量另m纲e分,NA析,k与. 估算
力学中的基本量：长度L、质量M和时间T,
力学量Q 的量纲式: dimQ=[Q ]=Lp M q Tr
无量纲量:量纲指数等于零,如弧度、摩擦系数等.
量纲分析-物理方程两边各项的量纲相等. 单位和量纲不同：单位是量度量纲的尺度.
估算：在判断结果的合理性和探索未知现象时通常 用10的幂进行粗算： 如：成人体重100kg (而非10kg),
质点 m 在 S ' 静止 T F0 0
F0 mR2
离心方向
科里奥利力
如果物体相对转动参考系运动，那么物体除了受到 惯性离心力外，还受到另一种惯性力科里奥利力 (Coriolis′force)，其表达式为:
Fc称为科里奥利力。式中m为质点的质量，v为质 点相对于非惯性系的速度，ω为非惯性系转动的角 速度。
运动学的基 本物理量
动力学的基本物 理量之一——力
复习
质点运动的描述
（在直角坐标系 和自然坐标系）
新 内
容
运动学的两类问题
难
点新
兼 重
内 容
牛二律的描述 （在直角坐标系 和自然坐标系）
点 积分微分问题
动力学的两类问题
一、牛顿运动定律
牛顿运动定律 Newton’s laws of motion
大学物理第二章牛顿定律课件
Fc 2m v
强热带风暴旋涡 34
傅科摆摆面的旋转
傅 科摆 :1851 年傅科在巴 黎（北半球）的一个大厅 里悬挂摆长67米的摆。发 现摆动平面每小时沿顺时 针方向转过1115’角度。
北
西
东
南 35
第二章 牛顿定律 总结
• 概念：惯性系，力，动量，力的叠加原理 ，非惯性系，惯性力
• 牛顿第二定律解题：认物体，看运动，查 受力，列方程。
2-1牛顿定律
1.牛顿第一定律（惯性定律）
任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态直到
外力迫使它改变这种状态为止。
数学形式：
v 恒矢量
， F 0
惯性： 任何物体保持其运动状态不变的性质。
惯性参考系： 在惯性参考系中，任何不受外力作用的 物体保持静止或匀速直线运动。
第一定律 定义了“惯性”和“惯性参考系”的概念 。
2. 电磁力
电磁力为带电体之间的作用力，磁力和电力都是电磁 力的一种表现。库仑定律给出两个相距 r远的静止的带 电量为q1和q2的点电荷之间的作用力f
f
kq1q2 r2
比例系数 k = 9109 Nm2/C2
静电力与引力比较： 两个相邻的质子之间的静电力是万有引力的1036倍。
电荷之间的电磁力以光子作为传递媒介。
dv k
dx
m
f xv
0
x
dx m dv
k
xmax dx m
0
dv
0
k v0
m xmax k v0
即初例速F2为r 设v空0k、v气抛，对射k抛角为体为比的例阻系.力数求与抛.抛体抛体运体的动的速的质度轨量成迹为正方比m程，.、
解 取如图所示的 Oxy 平面坐标系
大学物理学(第二版)课件：牛顿定律
d 2
(
FT
dFT
)
sin
d 2
FT FT
cos d 2
sin d 2
Ff FN
0 0
Ff
FN
O
sin d d ,cos d 1
22
2
1 2
dFT
FTd
FN
dF FTA
T
d
F FTB
T
0
FTB FTAe
FTB / FTA e
若μ=0.25
θ
FTB/FTA
π
0.46
2π 0.21
（2）牛顿第一定律指出了物体具有惯性. 物体在不受外力作用时,将保持静止状态或匀速直线运动
状态.可见,物体保持原来运动状态不变的特性,是物体固有 的,这种特性称为物体的惯性(inertia).因此牛顿第一定律又 称为惯性定律. （3）定义了一种特殊的参考系——惯性系.
一个不受力作用的物体或处于 受力平衡状态下的物体,将保持其静 止或匀速直线运动的状态不变.这样 的参考系叫惯性参考系.
＊ 以距源 10-15m 处强相互作用的力强度为 1
2.3 牛顿定律的应用
2.3.1 动力学问题分类 1.已知物体受力,求物体的运动状态； 2.已知物体的运动状态,求物体所受的力. 2.3.2 解题步骤（隔离体法）
• 选择研究对象（隔离物体）； • 查看运动情况； • 进行受力分析（画受力图:画重力,找接触,不遗漏勿妄加） • 建立坐标系（惯性参考系）,选取正方向； • 对各个隔离体列出牛顿运动方程（分量式）； • 利用其他的约束条件列补充方程； • 解方程,并对结果进行分析和讨论.
力,与此同时,绳的内部各段之间也有相互的弹性力作用,这
种弹性力称为张力.
物理学教学ppt§2-1牛顿运动定律
弹簧弹性力 f kx
3 摩擦力
滑动摩擦力 Ff FN 静摩擦力 Ff0 Ff0m Ff0m 0FN
一般情况 0
三、牛顿运动定律应用
两类力学问题：
•已知力求运动 •已知运动求力
1. 常力作用下的连结体问题 2. 变力作用下的单体问题
解题步骤：
(1)确定研究对象 (2)使用隔离法分析受力情况，作出受力图
无限远
弱力
大多数粒子
1013 小于 1017 m
电磁力 强力
电荷 核子、介子等
102
1＊
无限远
1015 m
＊ 以距源 1015处m强相互作用的力强度为 1
1 万有引力
引力常量
F
G
m1m2 r2
G 6.67 1011 N m2 kg2
重力
P mg,
g
GmE R2
9.80m s-2
2 弹性力 （压力，张力，弹簧弹性力等）
mg sin mat
FT mg cos mv2 / l
mg sin m dv
dt
dv dv d v dv dt d dt l d
v
o
FT
en
v
et
v0 mg
v02 2lg(cos 1)
v
vdv gl sin d
v0
0
FT
m( v02 l
2g
3g
cos
)
例4 质点由静止在空气中下落，质点所受空气阻 力与速率成正比 f = -γv。求:质点任意时刻的下落 速度。
(3)分析运动情况，判断加速度 (4)建立坐标系，根据牛顿第二运动定律列方程 (5)求解，进行讨论
例1 阿特伍德机
大物力学第二章牛顿力学的基本规律精品PPT课件
•光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿 环，他还提出了光的微粒说。
•反射式望远镜的发明
开普勒定律：
火星
木星
土星
金星
水星
r3 T2
K (常数）
牛顿定律和万有引力定律可以推导出开普勒定律：
牛顿运动定律
一、牛顿第一定律（惯性定律）
每一个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状 态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态。
1） 力和惯性的概念。 力：迫使物体改变静止或匀速直线运动状态的作用 惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的属性
２）惯性系：惯性定律成立的参照系
车的a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律；
a≠0时
为什么不符合牛顿定律？
牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。
相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。 相对惯性系作匀速直线运动（或静止）的参照系也是 惯性系。
f kx
三、摩擦力
当两物体的接触面有相对滑动或有相对滑动趋势时，会产生 阻碍相对滑动或相对滑动趋势的力，叫做摩擦力。
静摩擦力
物体没有相对运动，但有相对运动的趋势
最大静摩擦力
Fmax0FN
滑动摩擦力
f
物体有相对运
F
FN
四、电磁作用力
带电粒子在电磁场中运动
第二章
•动力学——研究物体之间的相互作用，以及这种相互作用 所引起的物体的运动状态发生变化的规律。 •牛顿运动定律——质点动力学的基础。 •本章讨论牛顿运动定律的内容及其对质点运动的初步应用。
传统的地心说：
哥白尼
Nicolas Copernicus
第谷
Tycho Brahe
丹麦
•反射式望远镜的发明
开普勒定律：
火星
木星
土星
金星
水星
r3 T2
K (常数）
牛顿定律和万有引力定律可以推导出开普勒定律：
牛顿运动定律
一、牛顿第一定律（惯性定律）
每一个物体继续保持其静止或沿一直线作等速运动的状 态，除非有力加于其上迫使它改变这种状态。
1） 力和惯性的概念。 力：迫使物体改变静止或匀速直线运动状态的作用 惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的属性
２）惯性系：惯性定律成立的参照系
车的a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律；
a≠0时
为什么不符合牛顿定律？
牛顿运动定律成立的参考系称为惯性系 牛顿运动定律不成立的参考系称为非惯性系。
相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。 相对惯性系作匀速直线运动（或静止）的参照系也是 惯性系。
f kx
三、摩擦力
当两物体的接触面有相对滑动或有相对滑动趋势时，会产生 阻碍相对滑动或相对滑动趋势的力，叫做摩擦力。
静摩擦力
物体没有相对运动，但有相对运动的趋势
最大静摩擦力
Fmax0FN
滑动摩擦力
f
物体有相对运
F
FN
四、电磁作用力
带电粒子在电磁场中运动
第二章
•动力学——研究物体之间的相互作用，以及这种相互作用 所引起的物体的运动状态发生变化的规律。 •牛顿运动定律——质点动力学的基础。 •本章讨论牛顿运动定律的内容及其对质点运动的初步应用。
传统的地心说：
哥白尼
Nicolas Copernicus
第谷
Tycho Brahe
丹麦
第1节 牛顿第一运动定律PPT课件
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第5章 牛顿运动定律
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第1节 牛顿第一运动定律
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第5章 牛顿运动定律
第5章 牛顿运动定律
外力 外力
运动
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第5章 牛顿运动定律
直线 方向
运动状态
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第5章 牛顿运动定律
外力
静止
不受力
匀速直线运动
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改变 静止
第5章 牛顿运动定律
不变 匀速直线运动
质量
运动状态 无关
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第5章 牛顿运动定律
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第5章 牛顿运动定律
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第5章 牛顿运动定律
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静止
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《牛顿运动定律》PPT课件
若F一定， a 1
m
(3) 质量是描述物体惯性的物理量，故称惯性质量
质量是标量, 单位是kg (千克)。
等于保存在巴黎国际计量局内的国际千克原器 的质量(1878年)
国际计量界正在讨论采用自然量子现象和基本物理常数重
新定义千克、安培、开尔文、摩尔４个国际单位制的基本单
位
2021/3/26
10
微观物体的质量是用碳的同位素
18岁剑桥大学三一学院读书。
1669年,仅27岁的牛顿担任卢卡斯大学的教授。
1672年起为皇家学会会员，1703年为皇家学会
主席直到逝世。1701年辞去剑桥大学工作。
曾任造币厂厂长，1705年受封为爵士。
晚年研究宗教。终生未娶。（1642—1727）
2021/3/26
3
物理学上主要成就是创立了经典力学的基本体系，
量基准，编号：GJJ（力）0101。
中国的千克基准砝码（公斤原器）每二十年
送国际计量局（BIPM）进行比对。1993年6
月公布比对结果，我国的千克基准砝码质量
值为1kg+0.295mg，总不确定度为2.3μg
（k=1），20数21值/3在/26BIPM给出的等效带内，证
12
明我国千克基准砝码（公斤原器）保存良好。
所有计量的测量都应溯源到该千克
原器。2013年1月初，德国最新一期
中国的千克基准砝码（公斤原器）是1965年 《计量学》杂志刊载研究报告称，
从英国引进，编号为No.60，经国际计量局 （NIPM）检定，检定结果为1kg+0.271mg，
作为标准质量单位的国际千克原器
标准偏差σ=0.008mg。1986年被批准为国家质 因表面遭污染而略有增重。
大学物理 牛顿运动定律PPT优质课件
引力
.
弹力
.
摩擦力
.
续上
.
第三节
.
两类问题
.
例。一条质量为 M 长为 L 的均匀链条，放在一光滑
的水平桌面上，链子的一端有极小的一段长度被推出桌
子的边缘在重力作用下开始下落，试求在下列两种情况
下链条刚刚离开桌面时的速度： 在刚刚下落时，链条为一直线形式
ML
解：链条在运动过程中，各部分的速度、 加速度
8.61( m
/
s2
.
)
上滑
m
M
例. 一光滑的劈，质量为 M ，斜面倾角为 ，并位于 光
滑的水平面上，另一质量为m 的小块物体，沿劈的斜面无
摩擦地滑下， 求劈对地的加速度。
动画
m
M
y,
x
,
f
* 1
a2
N1
mg
解：研究对象：m 、M
以劈为参照系，建立坐标如图
受力分析：如图
设M对地的加速度为 m 对M的加速度为
dt
dt
N rgl r dy(v)
.
dt
N rgl r dy( v )
dt
v dy dt
d( y( v )) ( dy v y d( v ) ) v2 gy
dt
dt
dt
1 rv2 ( l y )rg
2
v2 2( l y )g
M
a
sin 30 cos 30 cos 30 sin 30
3.38( m
/
s2
)
当要上滑时：
ma N cos 30 N sin 30 0 N sin 30 N cos 30 - mg 0
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四、牛顿定律的应用
例：质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当
它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=kv(k为
常数），证明小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的
关系为 vmgF(1ekmt)
k
F
式中t为从沉降开始计算的时间
证明：取坐标，作受力图。
f
根据牛顿第二定律，有
m gkvFm amdv dt
自然和自然规律隐藏在黑暗之中， 上帝说“让牛顿降生吧”， 一切就有了光明； 但是，光明并不久长，魔鬼又出现了， 上帝咆哮说：“让爱因斯坦降生吧”， 就恢复到现在这个样子。
三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上， 建立了动力学三大定律和万有引力定律。 其实，没有后者，就不能充分显示前者 的光辉。海王星的发现，把牛顿力学推 上荣耀的顶峰。
3、矢量性：具体运算时应写成分量式
直角坐标系中：
Fx mxamddxt Fy may mddyt
Fz mzamddzt
自然坐标系中：F mamddt
2 Fn man m
4、定量的量度了惯性
m A aB mB aA
惯性质量：牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量 质量是物体平动惯性大小的量度
引力质量：
的乘积。
F
Fr
F
F
WF//rFr cosF •r
2) 变力的功
WF•r
dW F •d r
W dW bF dr
a
dr F
a
b
bFcosdr a
ds dr
b
a F ds
F Fcos
功——力的空间积累 外力作功是外界对系统过程的一个作用量
微分形式 d W F d r F cd os s
结论：在有些参照系中牛顿定律成立，这些系称为惯
性系。相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。 而相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。
惯性参照系——牛顿定律严格成立的参照系。根据天 文观察，以太阳系作为参照系研究行星运动时发现行 星运动遵守牛顿定律，所以太阳系是一个惯性系。
地球可以看作近似的惯性系
Y x2 4y
2.25
4yx6
1
2 O 3 X
B
WA F•dr
b
a FxdxFydyFzdz
F2yi4j(N )
4yx6
Y x2 4y
2.25 1
W1
(Fd x2,y2
x1,y1
x
xFyd
y)
x22ydx
x1
y24dy2
y1
O
3
x2dx
94
4dy10.8J
2 2
1
W2
a x
mg
m gkvFm amdv dt
初始条件：t=0 时 v=0
v
dv
t
dt
0(m gkvF)m 0
mvd(m gkvF) t
k0 (m gkvF) 0dt
lnm ( gkvF)v kt 0m
vmgF(1ekmt) k
1-4 动能定理 机械能守恒定律
一 、功和功率
1)恒力的功
定义：力在位移方向上的投影与该物体位移大小
第三定律（Newton third law） 两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的，
而且指向相反的方向。
F1F2
作用力与反作用力： 1、它们总是成对出现。它们之间一一对应。
2、它们分别作用在两个物体上。绝不是平衡力。
3、它们一定是属于同一性质的力。
二 惯性系与非惯性系
问 题
a=0时单摆和小球的状态符合牛顿定律 a≠0时单摆和小球的状态为什麽不符合牛顿定律？
W
R
F•dr
Rh
RRhGM r2 mdr
R o
GM R R hd rm 2 rGM R 1 m R 1 h
GMmh R( R h)
例3、质量为2kg的质点在力F＝12ti (SI)
的作用下，从静止出发，沿x轴正向作直线运动。 求前三秒内该力所作的功。
xx12,,yy12(FxdxFydy)
x22y
x1
dx y24dy y1
1(x6)dx
94
4dy21.25J
22
1
3X 做 功 与 路 径 有 关
例2、一陨石从距地面高为h处由静止开始落向地面， 忽略空气阻力，求陨石下落过程中，万有引力的功 是多少？
a 解：取地心为原点，引力与矢径方向相反 h b
W A A B BF F 合 1 • •dd r r A B A B ( F F 1 2 • d F r 2 F A B n F ) n • • d r d r
W 1W 2W n
结论：合力对物体所做的功等于其中各个分力分别 对该物体所做功的代数和。
直角坐标系中 F F x i F yj F zk d r di x d j y dk z
b
W aF xd xF yd yF zdz
x
y
z
x0F xd xy0F ydyz0F zdz
3) 功的几何意义
b
W a Fds
F
a
b
o s a ds
sb
4) 合力的功
物体同时受 F 1,F 2,,F n 的作用
魔鬼的乌云并没有把牛顿力学推跨， 她在更加坚实的基础上确立了自己的使 用范围。宇宙时代，给牛顿力学带来了 又一个繁花似锦的春天。
1-3 牛顿运动定律
一、牛顿运动定律的表述
牛顿第一定律（Newton first law)(惯性定律) 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直
到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。
包含两个重要概念：惯性和力 固有特性
牛顿第二定律（Newton second law）
在受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小
与外力成正比，与物体的质量成反比；加速度的方
向与外力的矢量和的方向相同。
特点：
F ma
瞬时性；迭加性；矢量性；定量的量度了惯性
1、瞬时性：F、a之间一一对应 i
2、迭加性： FF 1F2FN Fi N1
注意：1、功是过程量，与路径有关。 2、功是标量，但有正负。 3、合力的功为各分力的功的代数和。
例1 作用在质点上的力为 F2yi4j(N ) 在下列情况下求质点从 x1 2(m)处运动到 x2 3(m) 处该力作的功： 1. 质点的运动轨道为抛物线 x2 4y
2. 质点的运动轨道为直线 4yx6
FGmr1m 2 2
r0
式中 m1、m2 被称为引力质量
经典力学中不区分引力质量和惯性质量
牛顿第二定律的另一种形式（牛顿当年发表形式）
任一时刻物体动量的变化率总是等于物体
所受的合外力。
F
Fi
d p dt
d (mv) dt
当
v
F<< m c时dv：m=m c aon
st 或
dt
a Fi m