大物課件及課后習(xí)題答案-2第二章

運(yùn)動(dòng)和力：1.

運(yùn)動(dòng)定律常見的幾種力基本的自然力應(yīng)用

定律解題非慣性系與慣性力科里奧利力潮汐一、

第一定律（慣性定律）任何物體如果沒(méi)有力作用在它上面，都將保持的或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。慣性

力

慣性參考系1.慣性參照系——一個(gè)不受力作用的物體保持

或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系，

定律嚴(yán)格成立的參照系。相對(duì)于慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參照系也是慣性系系是一個(gè)慣性系地球是一個(gè)近似的慣性系2.說(shuō)明：運(yùn)動(dòng)定律及用其解題瞬時(shí)關(guān)系式矢量式投影形式直角坐標(biāo)自然坐標(biāo)

{Fy

=

ma

yF =

manndt2=

m

vRFt=

ma

t=

m

dv第二定律運(yùn)動(dòng)的變化與所加的動(dòng)力成正比；并且發(fā)生在這力所沿的直線的方向上marr當(dāng)質(zhì)量不變時(shí)F

d

td

prrF

{

Fx

=

ma

x=mRF12

F21第三定律對(duì)于每一個(gè)作用,總有一個(gè)相等的反作用與之相反;或者說(shuō),兩個(gè)物體對(duì)各自的r

對(duì)方的r

作用總是相等的,而且相指反向的方向。作用力與反作用力同生同滅。作用力與反作用分別作用于兩個(gè)不同的物體,各產(chǎn)生其效果。3.作用力與反作用力性質(zhì)相同。說(shuō)明:

1. 定律只適用于慣性系第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn)或可看作質(zhì)點(diǎn)的物體ma只是數(shù)值上等于合外力，它本身不是力。外力改變時(shí)，它也同時(shí)改變，它們同時(shí)存在，同時(shí)改變,同時(shí)應(yīng)用

定律解題——

體法應(yīng)用

定律解題步驟：選擇參考系，確定坐標(biāo)系

；選擇研究對(duì)象（

體法），體受力分析（畫出受力圖示）；由

定律列方程；解方程

；對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。例題m

A

=

50

kgB

=

30

kgmμ=

0.10F=

150

N求:加速度a,張力TFBATa

=300BN

BNAfBT

T f

Am

BgA

F

sin

+

N

Af

A

=

μN(yùn)

AT f

B

=

m

B

aB

N

B

m

B

g

=

0f

B

=

μN(yùn)

BAF

cos

TFm

A

gf

A

=

m

A

am

A

g

=

0§

2.5非慣性系與慣性力伽利變換v

v

vrPO

rPO'

rO'Ovvv略

vPO

vPO'

vO'Ov

v

vaPO

aPO'

aO'O相對(duì)于一個(gè)慣性系做勻速直線運(yùn)動(dòng)的任何其他參考系也一定是慣性系。v

v對(duì)慣性系：aPO

aPO'一切彼此等價(jià)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的慣性系，對(duì)于描寫機(jī)械運(yùn)動(dòng)的力學(xué)規(guī)律來(lái)說(shuō)是完全等價(jià)的。-----

力學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀速度與慣性系有關(guān)(速度的相對(duì)性)力學(xué)同時(shí)的絕對(duì)性時(shí)間的測(cè)量長(zhǎng)度的測(cè)量與慣性系無(wú)關(guān)經(jīng)典（ ）力學(xué)時(shí)空觀a車上觀察者：

F

0地面觀察者：Fr

=0ra

=

0a

0在地面參考系，小球或木塊的運(yùn)動(dòng)符合 定律，以加速小車或轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤為參考系

定律不正確。在加速系統(tǒng)中，

定律必須進(jìn)行修正。定律不能成立的參考系稱為非慣性系——如相對(duì)地面加速運(yùn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體zf摩rr

2

r地面：

F

f摩

man

m

r摩F

0圓盤：r

fa

0非慣性系近似慣性系地面參考系,自轉(zhuǎn)加速度

a~3.4

cm/s2地心參考系,

公轉(zhuǎn)加速度

a~0.6

cm/s2系加速度

a~1.8

10-8cm/s2

參考系,繞四、慣性力非慣性系——相對(duì)慣性系作加速運(yùn)動(dòng)的參考系加速度變換r

r

rap對(duì)s

ap對(duì)s'

as'對(duì)sS’

非慣性系

a0S

系rF

m

a設(shè)：

S

慣性系，r

r

ra'a0質(zhì)點(diǎn)mrF

marr

r

rma'ma0

ma'移項(xiàng)：r

rrF

ma0

ma

'rrF0

ma00rF

F

ma

'則在非慣性系

S系'

中第二定律在非慣性系形式上成立在非慣性系引入虛擬力或慣性力：真實(shí)力

F慣性力

F0由物體間相互作用產(chǎn)生的假想的力，由參照系加速運(yùn)動(dòng)引起的,本質(zhì)上是物體慣性的體現(xiàn)有受力物體 有施力物體有受力物體 無(wú)施力物體慣性力a0Frf

ma0慣rr則：

f慣F

ma0車上：

r

0

r

0

假想a2、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中的慣性離心力

maz摩frr

2

r地面：

F

f摩

man

m

rr圓盤：

F

f

摩r

01、加速平動(dòng)參考系中的慣性力地面：F

=0a

=

0a'0慣慣則：

F

f假想

f

m

2

rrr

0

maθmaFI

T

s

inθ

=

0FI

=

ma已知：a

,

m

求：TT

co

sθ

mg

=

0TFImg、θ。例題加速運(yùn)動(dòng)中的一單擺處于平衡狀態(tài)SS

'a=gS'是理想的無(wú)外力作用的參考系可以嚴(yán)格檢驗(yàn)慣性定律mamgmgmS系S

'系例題落體的參照系TMg

Ma0Tma0mga

0rm列方程:Mg

Ma0

T

Ma1mg

ma0

T

ma21

2a

a解得:

T

2m(g

a0

)M1

ma1

Ma2

例題

[例4]以加速度a0上升的電梯內(nèi)有一定滑輪，其兩端分別掛質(zhì)量為M

和m

的物體，求：繩中的張力解：以電梯為參考系向下為坐標(biāo)正向重力加速度a離ar引ga

sin

g

2

a

2

a

2

2a引

離

引

離g赤道=9.778

m/s2*在地表面用g

，已考慮慣性離心力在內(nèi)g北極=9.832

m/s2

例題

物體m相對(duì)S’運(yùn)動(dòng)S

′rSO·fsvmv0F

m

2

rv

2mvv

v其中：v2vFS

m

r慣性離心力Fc

2mvv

v

科里奧利力vv

為物體相對(duì)于非慣性系的速度科氏力總指向運(yùn)動(dòng)速度右側(cè)在轉(zhuǎn)動(dòng)參考系中分析m

運(yùn)