普通物理学第二章 中山大学ppt课件

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2-2-普通物理学 第二章 3-4节 20100315

2-2-普通物理学 第二章 3-4节 20100315
§2-3 功 动能 动能定理
一、功的概念
1.恒力的功 恒力的功 等于恒力在位移上的投影与位移的乘积。 r 等于恒力在位移上的投影与位移的乘积。 F r r θ r
r F
A = F ∆r cos θ = F ⋅ ∆r
明确几点
θ
r ∆r
f静
(1)功是标量,有正负之分 )功是标量, (2)作功与参照系有关 )
三、动能定理
动能: 动能:物体由于有速度而具有的能量 根据功的积分形式
A ab
1 2 − mv a 2 1 mv 定义质点的动能为: 定义质点的动能为:E k = 2
2 b
r r b b = ∫a F ⋅ d r = ∫a F τ d s = ∫a ma τ d s vb dv b d s = ∫ v a mv d v = ∫a m dt
d
v G
∆h
ha
b
hb
r 在元位移 ∆s 中,重 r 力 G 所做的元功是
a c ha − hb d
∆A = G cos α∆s = mg cos α∆s = mg∆h
v G
α
∆h
ha
b
hb
∴ A = ∑ ∆A = ∑ mg∆h = mg ∑ ∆h = mgha − mghb
A = mgha − mghb
v I v v v F d t = m v 2 − m v1
2、 2、动量守恒定律
v ex v ex 若质点系所受的合外力为零 F = ∑ Fi = 0
则系统的总动量守恒, 则系统的总动量守恒,即
v p=

i
v pi
i
保持不变 .
3、动能定理:合外力对质点所做的功等于质点动能 动能定理: 的增量。 的增量。

大学物理第2章回顾课件

大学物理第2章回顾课件

圆周运动。以O点为自然坐标原点。已知质点的运动
方程为s 0.5 t 2。试求从 t1 2 s到 t2 2 s 这段
时间内质点所受合外力的冲量。
解:s1
1 2
π
2
2 π
1
s1 R
π 2
mv1
s2
1 2
π
22

2
s2 R
π
O
v ds π t dt
mv2
v1 2π m s1
v2 2π m s1
由B式:F 1mAg 2 (mA mB)g FT mBa
解得:
F 13.2 N
P.8/42
质点动力学
例2 质量为m的小球最初位于A点,然后沿半径为R 的光滑圆弧面下滑。求小球在任一位置时的速度和对 圆弧面的作用。
解: mg cos m dv
dt A
FN
mg sin
m
v2 R
dv dvds v dv
p
mi vi
常矢量
条件:
Fi 0
P.27/42
质点动力学
说明:(1)系统的总动量守恒并不意味着系统内各个
质点的动量不变,而是指系统动量总和不变。
(2)系统动量守恒的条件:① 系统不受外力; ② 合外力=0;
③ 内力>>外力。在碰撞、打击、爆炸等相互作用 时间极短的过程中,内力>>外力,可略去外力。
消去 FT
ar
(m1
m2 ) (g m1 m2
a)
FT
2m1m2 m1 m2
(g
a)
FT
ar FT
FT
m1 m2
m1g
m1a m2a
m2 g

大学物理第二章讲稿PPT课件

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2R
(D) 2 s g
R
R A Rm 2mgs
(本题3分)0054
已知水星的半径是地球半径的0.4倍,质量是地球的 0.04倍,设在地球上的重力加速度为g ,则水星表面上 的重力加速度为:
(A)0.1g
对质量为m物体的万有引力
(B)0.25g (C)4g (D)2.5g
地球 kRM2 m mg地
1. 力的迭加原理:几个力同时作用于一个物体
的效果等于它们的矢量和的那一个力的作用效
果.
F F 1F 2..F .n ...
2.矢量性(分量式):
直角坐标系:
Fx max Fy may3. Fm Nhomakorabea具有瞬时性
自然坐标系:
Ft mat mddvt
v2 Fn man m r
三、牛顿第三定律
内容:对于每一个作用,总有一个相等的反作 用与之相反;或者说,两个物体对各自对方的相 互作用总是相等的,而且指向相反的方向。
v0
vd v g0 lsid n
1 2(v2v0 2)g(lco1 s)
on T
v
vv0 22g(lco 1)s
将上式代入(2)式:
l P
mg
Tmcgos m v 2
r
得 Tm(v0 22g3gco)s
l
(本题3分)0030 P10-1
在升降机天花板上栓有轻绳,其下系一重物,当升降
机以加速度 a1 上升时,绳中的张力正好等于绳子所
g
(A)
R
(B) g
(C) g
R
(D) g
R
Rm2mg
A
g
R
(本题3分)5010
在作匀速转动的水平转台上,与转轴相距R处有一体积

普通物理学(第六版)上册第二章第一节课件

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1 2 1
§2.2
动量定理和动量守恒定律
(力与运动的过程关系研究)
一、动量定理
dp 由牛顿第二定律: F = Fdt = dp dt 1、冲量 1)微分形式: dI Fdt Fdt 表示力的时间累积,叫时间 d t 内合外力 F 的冲量。
2)积分形式: I
牛顿运动定律适用的参考系称为惯性参考系。 一切惯性系,对于描述机械运动的力学规律来说是完全 等价的。 在一个惯性系内部所作的任何力学实验都不能够确定这 一惯性系本身是在静止状态,还是在做匀速直线运动。这 个原理叫做力学的相对性原理,或伽利略相对性原理。
二、经典(牛顿)力学时空观
据伽利略变换,可得到经典时空观 同时的绝对性
牛顿力学
时间的测量 长度的测量
与惯性系无关
-----牛顿力学的绝对时空观
三、惯性参考系与非惯性参考系
乙 甲
F
m l0
a
观察者甲: 有力 F 和加速度 a 即
F ma
牛顿定律在该参照系中适用 — 惯性系
观察者乙:有力 F 但没有加速度 a 即 m a 0, F 0
P Mvc P mv dp dp F F dt dt F ma F Mac
质点
质点系
例3 一质量m1=50kg的人站在一条质量为m2=200kg, 长度l=4m的船头上,开始时船静止。求当人走到船尾 时船移动的距离。水的阻力不计。
f 惯的方向与非惯性系的加 速度反向。
注意
惯性力不是真实力,无施力物体,无反作用力。
2、非惯性系中的力学规律
a ' 为物体相对非惯性系的加速度
F f 惯 ma '

普通物理学-第二章PPT课件

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若不计重力和其他外力,由动量守恒 定律可得
m ( m v d m ) v ( d v ) ( d m ) v ( u )
略去二阶小量,
dv u dm m
-
25
返回 退出
dv u dm m
设u是一常量, v2dv m2udm
v1
m1
m
v2
v1
uln
m1 m2
设火箭开始飞行的速度为零,质量为m0 ,燃料烧尽时, 火箭剩下的质量为m ,此时火箭能达到的速度是
m 3 v 3 m 1 v 1 m 2 v 2
(m 3 v 3 )2 (m 1 v 1 )2 (m 2 v 2 )2
-
30
返回 退出
(m 3 v 3 )2 (m 1 v 1 )2 (m 2 v 2 )2
m 1m 2m ,m 32m
v31 2v 1 2 v2 21 2320 320 2.2 1 (m/
v mudmulnm0
m0
m
m
-
火箭的质量比
26
返回 退出
多级火箭:
v1u1lnN1 v2 v1 u2 lnN2, v3 v2 u3lnN3,
n
最终速度:vn ui ln Ni i1
u i 第 i 级火箭喷气速率
N i 第 i 级火箭质量比
-
27
返回 退出
例2-6 如图所示,设炮车以仰角 发射一炮弹,炮车和
-
9
返回 退出
§2-2 动量定理 动量守恒定律
一、动量定理 由牛顿运动定律:
Fd(mv)dp
dt dt
dpFdt
t2
Fdt
t1
pp12dp p2p1
其中,I

普通物理学上册第二章

普通物理学上册第二章

前页 后页 目录 11
第2章 运动的守恒量和守恒定律
讨论: 1)匀质规则物体的质心在几何中心。 2)刚体的质心相对自身位置不变。 3)质心和重心是两个不同的概念。 物体几何尺寸不大时,质心与重心 位置重合。
前页 后页 目录 12
第2章 运动的守恒量和守恒定律
例1 求腰长为a 的匀质等腰直角三角形薄板的质心

d dt
i
r
简写成
r F
dpr
dt
微分形式
r Fdt

dpr
i
pr pr i
i
讨论:
积分形式
t2 t1
r Fdt

r p2

r p1
1)只计外力的矢量和,可不计内力
2)与质点动量定理形式相同
前页 后页 目录 22
第2章 运动的守恒量和守恒定律
二. *变质量问题
r
rrc

rdm dm
直角坐标系中
r rc

r xci

r yc j

r zck
前页 后页 目录 9
第2章 运动的守恒量和守恒定律
2.直角坐标系中质心的位置坐标
N个质点 m1,m2,L , mi ,L mN
mi ( xi , yi , zi )
xc
mi xi mi
yc
mi yi mi
i
Fiy 0, Fiz 0
piy 常量, piz 常量
i
i
前页 后页 目录 25
第2章 运动的守恒量和守恒定律
例1 长度为l,质量为m1的船静止漂浮在水面上。质 量m2的人从船头走到船尾时,求船移动的水平距离d。 (设河水静止,阻力不计。)P106习题25

《大学物理第二章-》PPT课件

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F
△r
注意:
0 , dA 0
①、功是标量,
2
有正、负。
, dA 0
②、功是过程量,只有物2 体的位置发生变化的过程中才
存在功。
③、功的计算与参考系选择有关:同一个力对同一质点
在同一过程中作的功因参考系的不同而异。
f静
合力的功
br r b r r
rr
Aab
F dr
a
d
r2
结论:
x
成对力的总功与参考系的选择无关,
其大小只取决于力和相对位移的乘积.
f AB B
v0
A
f BA
L v
S
计算摩擦力对A、B系统所作的功
f (L S) f S f L 或 f AB RBA fL
三、势 能
以上讨论了重力、弹力、引力的功
A重 mgh1 mgh2
A弹
1 2
h2 mg(dh) h1
dr
h1
mg
cos dr=-dh
h2
mgh1 mgh2 o
重力作功只跟始末位置有关,跟路径无关, 这种力称保守力。重力是保守力。
2. 弹力的功
在弹性力
F
kx
的作用下,从
x1x2 弹
力所作的功
F
o
x1
x
x2 dx
x
图3-9
dA=Fcos dx = kx (–1) dx
(dx >0)
A12
x2 x1
kxdx
1 2
k x12
1 2
k x22
弹力也是保守力
3. 引力的功
m2在m1 m2引力作用下,从12引力所作的功

大学物理第二章2.1课件

大学物理第二章2.1课件
•物体保持运动状态的特性——惯性
•改变物体运动状态的原因——力 (物体间的相互作用)
• 反映了力与运动的关系。
5/p30
2. 牛顿第二定律(定量)
实验表明:力满足矢量的平行四边形叠加定则。即质 点所受的合力为所有作用在质点上的力的矢量和:
F Fi
i
在合力作用下,质点的加速度 a 有以下性质:
mB
N
mA
TA
f
mB
TB

mB g
mA mA g
aA
aB
17/p30
A: mAg TA mAaA
B: TB f mBaB
N mBg 0
N
TA
f
mB
TB

mB g
mA mA g
aB
aA
18/p30
A: mAg TA mAaA
B: TB f mBaB
N mBg 0
F
m
r
G 6.671011 N m2 / kg2
• 任何物体都具有吸引其他物体的性
质,引力质量是物体这种性质的量
度。
12/p30
2. 重力 pF
I
F
e
Fe

G
mM R2
FI m 2r
r Rcos
• 重力P的大小近似为:


Fe

p
FI
oR
p G mM mw2R cos

en

et

dv dt
et

v2

en
Ft

mat

m
dv dt
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ⅳ°动量定理在处理碰撞和冲击问 题时很方便,这时的作用力往往是 快速变化的,如图。称为冲力。
数学上精确给出冲力与时间的关系 往往是困难的,这时可以通过实验 定出平均冲力:
F
t2 t1
Fdt
p
t2 t1 t
.
12
例1:质量为2.5g的乒乓球以10m/s的速率飞来,被板推挡后,
又以20m/s的速率飞出。设两速度在垂直于板面的同一平面内, 且它们与板面法线的夹角分别为45o和30o,求:(1)乒乓球得 到的冲量;(2)若撞击时间为0.01s,求板施于球的平均冲力的 大小和方向。
PF引 m 2Rco2s
.
8
例2:潮汐(tide)与惯性力
潮汐为引力梯度引起的。
飞船 ·D惯性离心力
A·v ·C
a0
引力 ·E
·B 指向
地心
引力分布不均匀 (有引力梯度)
地球
D· A· ·C ·B

引力不能完全被 惯性离心力抵消
地球
.
9
落潮
涨潮 地球 涨潮
月 亮
落潮
月球对地面上海水的引潮力
大潮
上: F d p d(m v )dv m m a dt dt dt Fma——仅是质量恒定时的特例
ⅳ°若质点受多个力作用,则 F 为合外力。 ⅴ°第三定律的数学描述为: F12 = -F21
.
4
§2.2 常见力和基本力 (自学)
.
5
§2.3 非惯性系和惯性力
牛顿定律仅适用于惯性系。例如:
静静止止


小 潮地

大潮与小潮
引潮力常触发地震

地震常发生于阴历初一、十
五附近(大潮期),如:
76.阴7.2,唐山 93.阴8.15,印度

95.阴12.17,神户
.
10
§2.4 牛顿第二定律的积分形式
——动量定理
前面讨论的牛顿定律的微分形式: Fd(mv)dp
F d tdp
dt dt
ⅰ°式中 Fdt 表示力在时间 dt 内的积累量,叫 dt 时间内
解:取挡板和球为研究对象,由于作用
时间很短,忽略重力影响。设挡板对球 的冲力为 F
则有: IFd tm v2m v1
v2
30o
45o
n
取坐标系,将上式投影,有: v1
I x F x d m t 2 c3 v o ( 0 m s 1 c4 v o ) 5 F x s t
I y F y d m t2 s3 v i n m 0 1 s4 i v n F 5 y t
F t
v2
此题也可用矢量法解,作矢量图用 余弦定理和正弦定理,可得:
v1
v1
.
14
例2:一质量均匀分布的柔软细绳铅直地悬挂着,绳的下端刚好
触到水平桌面上,如果把绳的上端放开,绳将落在桌面上。试证 明:在绳下落的过程中,任意时刻作用于桌面的压力,等于已落 到桌面上的绳重量的三倍。
或者说,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。
2
讨论:
ⅰ°运动只有相对于一定的参考系来说才有意义,所以牛 顿第一定律也定义了一种参考系。在这个参考系中,一个 受力作用的物体将保持静止或匀速直线运动不变。这样的 参考系叫惯性参考系,简称惯性系(inertial frame) 。
S
m 光滑 a
S a
m
光滑
静止 (a对S )
S : 牛顿定律成立
S :牛顿定律不成立
以地面为参考系
以盘为参考系
.
6
一个加速运动的参考系不是惯性系,称为非惯性系。在 非惯性系中,牛顿定律不成立。但是,
▲有些问题需要在非惯性系中研究,例如:
地面参考系,自转加速度
a3.41 02ms2
地心参考系,公转加速度
第二章 牛顿运动定律 (Newton’s Laws of Motion)
质点运动学讨论的是如何描述一个质点的 运动。而质点动力学则试图回答质点为何 运动,或者说,再什么条件下作运动学描 述的运动。动力学的基本定律是牛顿的三 大定律。
.
1
§2.1 牛顿运动定律
1687年牛顿( I. Newton )发表的《自然哲学的数学原 理》这部划时代的著作,提出了三大运动定律,奠定了经 典力学的理论基础。
ⅱ°并非任何参考系都是惯性系,牛顿第一定律成立的参 考系才是惯性系。它由实验决定。例如:地球是一个近似 的惯性系。
ⅲ°第一定律定性地提出了力和运动的关系,第二定律则 是进一步的定量描述。
.
3
牛顿对“运动”的定义是物体(质点)的质量与速度
之积。现代称p之为动mv量(Momentum)。
而牛顿表述的“变化”是指“对时间的变化率”。数学
Fi ma0
.
7
例1:求地球上纬度为处质量为m的பைடு நூலகம்体的重量。
ω
解:设地球半径为R,地球的自转
加速度>>公转加速度,引入惯性力 为:
Fim2R cos 方向如图
PF引Fi
· r m
F引
Fi
O
P
R
P2F引 2Fi22F引 Ficos
F引 2m24R2co2s2F引 m2Rco2s
因为很小,略去高次项整理得:
▲第一定律(惯性定律) (First law,Inertia law):
任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态,除非作 用在它上面的力迫使它改变这种状态。
▲第二定律(Second law):
运动的变化与所加的动力成正比;并且发生在这个动 力所沿的直线的方向上。
▲第三定律(Third law):
对于每一个作用,总有一个相等的反作用与之相反;
a61 03ms2
太阳参考系,绕银河系加速度 a1.81 0 10 ms2
▲有些问题在非惯性系中研究较为方便。
▲处理非惯性系问题时,我们仍然习惯用牛顿第二定律, 这时需引入惯性力(inertial force)给予修正。
惯性力的大小为质点质量m和此非惯性系相对于惯性
系的加速度a0的乘积,方向与a0相反,即:
.
13
t 0.v 1 0 1 m 1 0s 2 v / 2 s m 0 m /2 s.5g
22
F x 6 .1 NF y 0 .7 NF F x F y 6 .1N 4
Ix0.0N 61sIy0.00 N7s
I Ix2Iy26.14 10 2Ns
tanIyIx0.11486.5 4
为I与x方向的夹角。
质点所受合外力的冲量(impulse) ,用 dI 表示。
t
I Fdt t0
ⅱ°由上式得:
p Ip0dpmvmv0
在运动过程中,作用于质点的合力在一段时间内的
冲量等于质点动量的增量. 。这就是动量定理。
11
ⅲ°动量定理与牛顿第二定律一样,都反映了质点运动状 态的变化与力的作用关系。但牛顿第二定律是瞬时规律; 动量定理则是力对质点作用的积累效果。
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