《大學(xué)物理》第五章牛頓定律的應(yīng)用課件

1、第五章開篇問題冰壺比賽他們在干嘛？小球系在一根細(xì)繩的一端，當(dāng)你握著繩子的另一端，以恒定的速度旋轉(zhuǎn)，使小球在水平的圓周上運(yùn)動。如果你在P點(diǎn)放開細(xì)繩，小球會沿著哪條軌跡運(yùn)動呢？開篇問題5-1 包含摩擦力的牛頓定律應(yīng)用摩擦力的來源:物體表面的粗糙結(jié)構(gòu)當(dāng)我們試圖滑動一個物體經(jīng)過另一物體的表面時，這些微小的凹凸將阻礙物體的滑動,即產(chǎn)生了摩擦力。摩擦的分類按物體運(yùn)動狀態(tài)區(qū)分動摩擦和靜摩擦按物體的運(yùn)動形式分滾動摩擦和滑動摩擦按潤滑程度分干摩擦、流體摩擦、邊界摩擦、混合摩擦等 Friction方向：與物體運(yùn)動方向相反大小：依賴于兩個相對滑動表面的性質(zhì)動摩擦K稱為動摩擦系數(shù)，其值取決于接觸面的性質(zhì)。 一般情況下

2、，兩個硬表面之間的摩擦力大小與接觸面的面積大小基本無關(guān)。我們認(rèn)為，只要物體表面的光滑度一樣，無論是在寬闊的表面還是在狹窄的棱上滑動產(chǎn)生的摩擦力相同。對于給定的摩擦面，實(shí)驗(yàn)表明摩擦力近似正比于兩個表面間的正壓力。kinetic這個關(guān)系式不屬于基本定律,而是摩擦力Ffr大小與正壓力FN大小之間的一種實(shí)驗(yàn)關(guān)系 - 經(jīng)驗(yàn)公式 典型摩擦系數(shù)表面靜摩擦系數(shù) 動摩擦系數(shù) 木塊在木塊上0.40.2冰塊在冰塊上0.10.03金屬在金屬上（潤滑后）0.150.07鋼鐵在鋼鐵上（未潤滑）0.70.6橡膠在干燥的混凝土上1.00.8橡膠在潮濕的混凝土上0.70.5橡膠在其他固體表面上1-41潤滑后的球狀軸承之間0.0

3、10.01滑膜關(guān)節(jié)之間（人體四肢）0.010.01靜摩擦當(dāng)試圖用力去推桌子，而桌子又沒有被推動，那么必然存在另一個力使得桌子能夠保持靜止不動（對于靜止不動的物體，合力應(yīng)為零）。這個力就是靜摩擦力。靜摩擦力的方向 與相對運(yùn)動趨勢相反生活經(jīng)驗(yàn)：保持一個物體的滑動比讓它從開始的位置滑動起來更容易。static例題5-1注意：第一段線性規(guī)律突變點(diǎn)末段值不變概念例題5-2：在水平方向上用力推壓一個盒子，讓它緊緊地貼在墻上而不掉下來。一個水平方向上的力如何能阻止一個物體豎直方向上的運(yùn)動呢？如果墻面光滑，這將不能實(shí)現(xiàn)。你施加的水平方向上的作用力將引起一個由墻施加給盒子的正壓力。最大靜摩擦力正比于正壓力。分別

4、作受力分析,列出牛頓運(yùn)動方程在x方向上解題的思路和步驟 - 邏輯避免作受力分析、列牛頓運(yùn)動定律時容易出現(xiàn)的錯誤Attention！5-2 勻速圓周運(yùn)動運(yùn)動學(xué)勻速圓周運(yùn)動：物體速度大小恒定的圓周運(yùn)動速度的大小保持恒定速度的方向卻是時時改變該物體仍然是在作加速運(yùn)動 瞬時速度的方向：沿切線方向由瞬時加速度的定義質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)速度的增量 (a)中ABC與(b)中三角形為相似三角形 設(shè)質(zhì)點(diǎn)繞圓心在作變速圓周運(yùn)動，在其上任意選一點(diǎn) 可建立如下坐標(biāo)系，其中一根坐標(biāo)軸沿軌跡在該點(diǎn)P 的切線方向，該方向單位矢量用et 表示；另一坐標(biāo)軸沿該點(diǎn)軌跡的法線并指向曲線凹側(cè)，相應(yīng)單位矢量用en 表示，這就叫自然坐標(biāo)

5、系。 切向加速度和法向加速度 顯然，沿軌跡上各點(diǎn)，自然坐標(biāo)軸的方位是不斷變化著的。1.自然坐標(biāo)系BRdA 為單位矢量， 大小不變，但方向改變t時刻：A點(diǎn)t+dt時刻：B點(diǎn) dt時間內(nèi)經(jīng)過弧長dsds對應(yīng)圓心角角度d2.切向加速度和法向加速度 即與 同向BRdA圓周運(yùn)動中的切向加速度at和法向加速度an切向加速度改變速度的大小，法向加速度改變速度的方向。特別注意為速率圓周運(yùn)動中加速度的大小圓周運(yùn)動中加速度的方向勻速圓周運(yùn)動 = 勻速直線運(yùn)動勻變速直線運(yùn)動勻速率圓周運(yùn)動變速曲線運(yùn)動討論：與勻速圓周運(yùn)動相關(guān)的幾個概念周期T頻率f5-3 勻速圓周運(yùn)動的動力學(xué)根據(jù)牛頓第二運(yùn)動定律勻速圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動的物

6、體沿徑向必然有離心力（centrifuge force)維持圓周需要一個向心力離心力不是外加的力，而是物體做曲線運(yùn)動產(chǎn)生的。為什么叫離心力？當(dāng)旋轉(zhuǎn)雨傘時，雨傘上的水滴如何運(yùn)動？此時雨傘上有一只青蛙，它看到雨滴如何運(yùn)動？離心機(jī)（Centrifugation)高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)，可用于物質(zhì)的分離。超高速的離心機(jī)，轉(zhuǎn)速可達(dá)幾萬rpm，對應(yīng)于非常大（105g)的向心加速度。超高速的離心機(jī)的核心技術(shù)：高速轉(zhuǎn)子A點(diǎn)B點(diǎn)做水平and豎直圓周運(yùn)動的小球受力分析5-4 公路彎道：傾斜彎道與不傾斜彎道轉(zhuǎn)彎的實(shí)現(xiàn)向心力向心力的來源摩擦力摩擦力的大小不打滑靜摩擦力打滑動摩擦力豎直方向水平方向當(dāng)摩擦系數(shù)所以，路面結(jié)冰，行

7、車打滑豎直方向水平方向當(dāng)摩擦系數(shù)所以，路面結(jié)冰，行車打滑為什么汽車的車廂會傾倒？將汽車受到正壓力進(jìn)行分解:豎直方向分量與重力平衡水平方向分量充當(dāng)向心力5-6 和速度相關(guān)的力：粘滯力和終極速度*流體中的粘滯力流體中低速運(yùn)動的物體，其粘滯力流體中高速運(yùn)動的物體，其粘滯力(-k)必做題：4，11，15課后復(fù)習(xí)1、A.B兩物體質(zhì)量相等，桌面與物塊間摩擦系數(shù)為0.20。系統(tǒng)無初速釋放，物塊A的加速度為_g。Show me !拓展內(nèi)容圓周運(yùn)動一般的曲線運(yùn)動曲率半徑一般的曲線運(yùn)動自然坐標(biāo)系下：拋體運(yùn)動速率左右同時積分設(shè)k=b/m,同前一例題 棒運(yùn)動在豎直向下的方向，取豎直向下建立坐標(biāo)系。例題有一密度為的細(xì)棒，長度為l，其上端用細(xì)線懸著，下端緊貼著密度為的液體表面。現(xiàn)懸線剪斷，求細(xì)棒在恰好全部沒入水中時的沉降速