力學(xué)基本定律ppt課件

1、第一章力學(xué)根本定律第一章力學(xué)根本定律1 1、掌握對物體運(yùn)動(dòng)形狀的描畫方法。、掌握對物體運(yùn)動(dòng)形狀的描畫方法。2 2、了解加速度概念，了解牛頓第二定律及其微分、了解加速度概念，了解牛頓第二定律及其微分方式。方式。3 3、了解慣性系和非慣性系。、了解慣性系和非慣性系。 4 4、掌握功的計(jì)算，能量守恒定律，了解保守力與、掌握功的計(jì)算，能量守恒定律，了解保守力與非保守力的概念。非保守力的概念。 5 5、了解動(dòng)量定理、了解動(dòng)量定理(theorem of momentum )(theorem of momentum )及動(dòng)量及動(dòng)量守恒定律。守恒定律。 11 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)(particle)的運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)一、位移運(yùn)

2、動(dòng)方程一、位移運(yùn)動(dòng)方程二、速度加速度二、速度加速度三、例子三、例子一、位移運(yùn)動(dòng)方程一、位移運(yùn)動(dòng)方程1 1、質(zhì)點(diǎn)：忽略物體的大小與外形籠統(tǒng)為一個(gè)質(zhì)量、質(zhì)點(diǎn)：忽略物體的大小與外形籠統(tǒng)為一個(gè)質(zhì)量與它一樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)。與它一樣的點(diǎn)稱為質(zhì)點(diǎn)。2 2、位矢：、位矢：222zyxrrkzjyixrP(x,y,z)xz0rijk3 3、位移、位移ktzjtyitxtr)()()()(AArxyzBBrsABrrrABAB一、位移運(yùn)動(dòng)方程一、位移運(yùn)動(dòng)方程4 4、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的矢量表示：、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的矢量表示：ktzjtyitxtr)()()()(),(txx),(tyy )(tzz 標(biāo)標(biāo)量量表表示示一、位移運(yùn)

3、動(dòng)方程一、位移運(yùn)動(dòng)方程二、速度加速度二、速度加速度1 1、平均速度、平均速度trv2 2、平均速率、平均速率tsvxyzAArBBrsrt二、速度加速度二、速度加速度trvt0limdtrd方向：切向方向：切向ABrAV1B2B3 3、瞬時(shí)速度、瞬時(shí)速度dtrdv ktzjtyitxtr)()()()(kdtdzjdtdyidtdxdtrdvkvjvivvzyx222zyxvvvvvdtdxvxdtdyvydtdzvz二、速度加速度二、速度加速度0tsrdtdsdtrdv4 4、速率、速率留意區(qū)分：平均速度、平均速率、瞬時(shí)速度和速率留意區(qū)分：平均速度、平均速率、瞬時(shí)速度和速率的概念區(qū)別的概念區(qū)

4、別二、速度加速度二、速度加速度5 5、加速度、加速度AvBvxyzABO速度增量速度增量ABvvv220limdtrddtvdtvat瞬時(shí)加速度瞬時(shí)加速度二、速度加速度二、速度加速度加速度的大小加速度的大小22dtrddtvdakajaiaazyx222zyxaaaaa二、速度加速度二、速度加速度加速度的方向：加速度的方向： 與與 一致一致v a a、直線運(yùn)動(dòng)：改動(dòng)速度的大小、直線運(yùn)動(dòng)：改動(dòng)速度的大小b b、勻速圓周運(yùn)動(dòng)：改動(dòng)速度的方向、勻速圓周運(yùn)動(dòng)：改動(dòng)速度的方向c c、曲線運(yùn)動(dòng)：？、曲線運(yùn)動(dòng)：？atana法向加速度改動(dòng)速度的方向；法向加速度改動(dòng)速度的方向；切向加速度改動(dòng)速度的大小。切向加速

5、度改動(dòng)速度的大小。例子例子例例1 1：一小車在程度面上的直角坐標(biāo)系：一小車在程度面上的直角坐標(biāo)系OxyOxy中的運(yùn)動(dòng)方中的運(yùn)動(dòng)方程為程為jtitr)sin6()cos6(式中式中r r 的單位是的單位是m m，t t的單位是的單位是s.s.求小車的軌道方程。求小車的軌道方程。解：由題設(shè)的運(yùn)動(dòng)方程，可得相應(yīng)的分量式為解：由題設(shè)的運(yùn)動(dòng)方程，可得相應(yīng)的分量式為 txcos6tysin63622 yx這闡明小車在程度面上沿著以原點(diǎn)這闡明小車在程度面上沿著以原點(diǎn)O O為圓心、半徑為圓心、半徑為為6m6m的圓周軌道運(yùn)動(dòng)。的圓周軌道運(yùn)動(dòng)。例子例子例例2 2：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為求：速度、加速度、軌

6、跡方程。求：速度、加速度、軌跡方程。解：解：ktjtitr24)(dtrdv )4(2ktjtidtd)/(8smkjtdtvda )8(kjtdtd)/(82smj1)(tx24)(ttyttz)(mx1mzy2412 牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律牛頓運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律二、力學(xué)單位的國際單位制和量綱二、力學(xué)單位的國際單位制和量綱三、慣性系和非慣性系三、慣性系和非慣性系一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第二定律及其微分方式牛頓第二定律及其微分方式vmpdtpdF dtvmd)( dtvdmam分量式分量式22dtxdmdtdvmFxx22dtydmdtdvmFyy22dtzdmdtdv

7、mFzz二、力學(xué)單位的國際單位制和量綱二、力學(xué)單位的國際單位制和量綱物理量單位物理量單位“配套配套 - SI - SI制制選定少數(shù)幾個(gè)物理量作為根本單位選定少數(shù)幾個(gè)物理量作為根本單位: :質(zhì)量質(zhì)量M M、長度、長度L L、時(shí)間、時(shí)間T T其它為導(dǎo)出單位其它為導(dǎo)出單位物理量的量綱物理量的量綱-由根本量組合的式子由根本量組合的式子v=S/tv=S/t，那么速度的單位為，那么速度的單位為LT-1LT-1a=dv/dta=dv/dt，那么加速度的單位為，那么加速度的單位為LT-2LT-2F=maF=ma，那么力的單位為，那么力的單位為MLT-2MLT-2三、慣性系和非慣性系三、慣性系和非慣性系1 1、

8、慣性系：牛頓第一定律成立的參照系，如：太、慣性系：牛頓第一定律成立的參照系，如：太陽參照系、地心參照系、地面參照系等。陽參照系、地心參照系、地面參照系等。2 2、非慣性系：牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參照系。如：、非慣性系：牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參照系。如：相對地面作加速運(yùn)動(dòng)的物體系。相對地面作加速運(yùn)動(dòng)的物體系。 S系系0a0v任何物體任何物體, ,在不受外力作用時(shí)在不受外力作用時(shí), ,總堅(jiān)持靜止形總堅(jiān)持靜止形狀或勻速直線運(yùn)動(dòng)形狀狀或勻速直線運(yùn)動(dòng)形狀, ,直到其他物體對它施加直到其他物體對它施加作用力迫使它改動(dòng)這種形狀為止。作用力迫使它改動(dòng)這種形狀為止。 三、慣性系和非慣性系三、慣性系和非慣性系amFS

9、S0a0aaa由由amF 得：得：0 aamF物體相對非慣性系的加速度物體相對非慣性系的加速度: a:0a非慣性系相對慣性系非慣性系相對慣性系( (地面地面) )的加速度的加速度:a物體相對慣性系地面物體相對慣性系地面) )的加速度的加速度三、慣性系和非慣性系三、慣性系和非慣性系amFSS0a0amamF稱為慣性力稱為慣性力引入的慣性力不是物體間相互作用的力，也沒有引入的慣性力不是物體間相互作用的力，也沒有反作用，因此又稱為虛擬力。反作用，因此又稱為虛擬力。那么物體相對于慣性系的牛頓第二定律的方式為那么物體相對于慣性系的牛頓第二定律的方式為例子例子例例1：人在向上加速的電梯中，看到：人在向上加

10、速的電梯中，看到魚變重了，為什么？魚變重了，為什么？解：以電梯為參照系非慣解：以電梯為參照系非慣性系，稱的拉力多了一個(gè)性系，稱的拉力多了一個(gè)慣性力，所以魚重了。慣性力，所以魚重了。mgN慣F例子例子解：人以轉(zhuǎn)盤為參照系，靜止解：人以轉(zhuǎn)盤為參照系，靜止，即，即例例2：人站在一轉(zhuǎn)盤邊緣隨盤以：人站在一轉(zhuǎn)盤邊緣隨盤以 轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),以轉(zhuǎn)盤以轉(zhuǎn)盤為參考系，求盤與人間的靜摩擦力。為參考系，求盤與人間的靜摩擦力。0 a0慣FfsnamF慣慣FfsnamnemR2R例子例子解：以電梯為參照系，那解：以電梯為參照系，那么么例例3：一質(zhì)量為：一質(zhì)量為60kg的人，站在電梯中的磅秤上，當(dāng)?shù)娜?，站在電梯中的磅秤上，?dāng)電

11、梯電梯 以以0.5m/s2的加速度勻加速上升時(shí)，磅秤上指示的加速度勻加速上升時(shí)，磅秤上指示的讀數(shù)是多少？試用慣性力的方法求解。的讀數(shù)是多少？試用慣性力的方法求解。aam慣F mgN慣F)(agm)5 . 08 . 9(60N61813 功和能能量守恒定律功和能能量守恒定律一、功一、功二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能三、功能原理三、功能原理四、時(shí)間平移對稱性及守恒定律四、時(shí)間平移對稱性及守恒定律一、功一、功定義：定義：rdFdAdrFA量綱：量綱：ML2T-2 ML2T-2 單位：焦耳單位：焦耳J J功率：瓦特功率：瓦特w wavbFbvard二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能drFAdsFcosdtvdtdvm

12、bavvmvdvbFbvaavdsrdtFFcosdtdvmtmadtdsv vdtds 1 1、動(dòng)能：、動(dòng)能：kinetic energykinetic energy二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能bFbvaavdsrd222121abmvmv kkakbEEEAdrFAbavvmvdvkkakbEEE2 2、動(dòng)能定理、動(dòng)能定理二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能kkakbEEEA3 3、物體系的動(dòng)能定理、物體系的動(dòng)能定理動(dòng)能定理動(dòng)能定理kieEAAA外力外力exterior forces)內(nèi)力內(nèi)力internal forces)例子例子一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m的質(zhì)點(diǎn)在沿的質(zhì)點(diǎn)在沿x x軸方向的合外力軸方向的合外

13、力F=F0e-kxF=F0e-kx作作用下其中用下其中F0F0，K K作用為正的恒量，從作用為正的恒量，從x=0 x=0處自靜處自靜止出發(fā)，求它所能到達(dá)的最大速率。止出發(fā)，求它所能到達(dá)的最大速率。解：質(zhì)點(diǎn)由解：質(zhì)點(diǎn)由x=0處沿處沿x軸運(yùn)動(dòng)到任一位置軸運(yùn)動(dòng)到任一位置x的過程中，的過程中，合外力所作的功為合外力所作的功為xkxdxeFA00kxu令令那那么么例子例子kxudueFkA001 kxuekF00kxekF10kkakbEEEA0kaE而)1 (0kxkbekFEA當(dāng)當(dāng)x x趨向于無窮大時(shí)，趨向于無窮大時(shí)，kbE獲得最大值獲得最大值kF0kmFmEvk0maxmax22二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)

14、能勢能4 4、保守力、保守力保守力：力對物體所作的功與物體運(yùn)動(dòng)的途徑無關(guān)保守力：力對物體所作的功與物體運(yùn)動(dòng)的途徑無關(guān)，僅由始末位置決議，這種力稱為保守力。，僅由始末位置決議，這種力稱為保守力。保守力沿閉合途徑挪動(dòng)一周，做功為零。保守力沿閉合途徑挪動(dòng)一周，做功為零。保守力做功，只決議于物體間的始末位置。保守力做功，只決議于物體間的始末位置。在保守力做功中，由相對位置決議的態(tài)函數(shù)，稱為在保守力做功中，由相對位置決議的態(tài)函數(shù)，稱為勢能勢能二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能5 5、重力勢能、重力勢能ahbhababmghmgh bahhmgA保守力的功保守力的功= =勢能增量的負(fù)值勢能增量的負(fù)值pEAmghEp

15、二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能ahbhab0drGA功只與始末位置有關(guān)，功只與始末位置有關(guān)，與途徑無關(guān)與途徑無關(guān)重力是保守力重力是保守力二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能5 5、引力勢能、引力勢能mMrdFdrarbrarrdFArdrrMmGbb020barrdrrMmG2001barrG Mmr abrMmGrMmG00二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能mMrdFdrarbrarabrMmGrMmGA00rMmGEp0pEA0rdFA另：萬有引力做功也只與始末位置有關(guān)，與途徑無關(guān)，萬有引力做功也只與始末位置有關(guān)，與途徑無關(guān)，所以萬有引力也是保守力所以萬有引力也是保守力二、動(dòng)能勢能二、動(dòng)能勢能6 6、彈性勢能、彈性勢

16、能0 xmax0 xmbxxm0babaxxxxkxdxxdFAbaxxkx221222121abkxkx彈力也是保守力彈力也是保守力三、功能原理三、功能原理1 1、內(nèi)力：可分為保守力和非保守力、內(nèi)力：可分為保守力和非保守力2 2、內(nèi)力做功：為保守力做功和非保守力做功之和、內(nèi)力做功：為保守力做功和非保守力做功之和物體系的動(dòng)能定理物體系的動(dòng)能定理iciAA 所以：kieEAAApicEA又保守內(nèi)力功保守內(nèi)力功idA非保守內(nèi)力功非保守內(nèi)力功kicideEAAAApkideEEAA三、功能原理三、功能原理3 3、機(jī)械能守恒定律、機(jī)械能守恒定律EEEAApkide0 00 014 動(dòng)量動(dòng)量守恒定律動(dòng)量

17、動(dòng)量守恒定律一、沖量與動(dòng)量一、沖量與動(dòng)量二、動(dòng)量守恒定律二、動(dòng)量守恒定律一、沖量和動(dòng)量一、沖量和動(dòng)量1 1、動(dòng)量、動(dòng)量vmPpddtF122121pppddtFIppttdtpdF 2 2、沖量、沖量一、沖量和動(dòng)量一、沖量和動(dòng)量3 3、動(dòng)量定理、動(dòng)量定理122121pppddtFIpptt12vmvmI4 4、動(dòng)量定理的運(yùn)用、動(dòng)量定理的運(yùn)用tpF平均沖力平均沖力二、動(dòng)量守恒定律二、動(dòng)量守恒定律FF1m2m ff二物體系二物體系由牛二定律由牛二定律dtpdfF1dtpdfF2) 1.()2.() 3.(ff由牛三定律由牛三定律21ppdtdFFipdtd二、動(dòng)量守恒定律二、動(dòng)量守恒定律21ppdtdFFipdtdiiFipdtd0iiF當(dāng)常量常量ip動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律例子例子一個(gè)靜止的物體炸裂成一個(gè)靜止的物體炸裂成三塊，其中兩塊具有相等的