高二物理競賽牛頓運動定律課件

動力學是研究物體與物體之間的相互作用以及由于這種相互作用而引起的物體運動狀態(tài)的變化規(guī)律。牛頓三個基本運動定律是整個動力學的基礎(chǔ)。§1-4牛頓運動定律(質(zhì)點動力學)牛頓三個基本運動定律研究對象：質(zhì)點。一、牛頓第一定律(慣性定律)

任何物體都保持靜止或勻速直線運動，直到其它物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。數(shù)學形式：指出任何物體都具有慣性，又叫慣性定律；僅當物體受到其它物體作用時才會改變其運動狀態(tài)；只在慣性參考系中才成立。二、牛頓第三定律單獨孤立的力不存在；同時存在，同時消失；分別作用在兩個相互作用的物體上；屬同種性質(zhì)的力。舉例萬有引力摩擦力彈性力三、牛頓第二定律(牛頓運動方程)

物體受外力作用時，它所獲得的加速度的大小與合外力的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。注意：1.是物體所受合外力；受合外——受力，不包含施力——外力，不包含內(nèi)力——合力，2.牛頓第二定律中為瞬時關(guān)系；3.力是產(chǎn)生加速度的原因；4.無合外力則無加速度，但不意味無速度。適用范圍

牛頓三大定律只適用于宏觀、低速領(lǐng)域，當物體的運動速度接近光速或研究微觀客體的運動時，需要分別應用相對論力學和量子力學規(guī)律。四、牛頓運動定律的應用質(zhì)點動力學基本運動方程解題步驟：(1)確定研究對象。對于物體系，畫出隔離圖。(2)進行受力分析，畫出受力圖。(3)建立坐標系。(4)對各隔離體建立牛頓運動方程(分量式)。(5)解方程。進行運算，然后代入數(shù)據(jù)?；蚶?

如圖所示，兩木塊質(zhì)量分別為mA=1.0kg,mB=2.0kg。A、B間的摩擦系數(shù)1=0.20。B與桌面的摩擦系數(shù)2=0.30。若木塊滑動后它們的加速度大小均為0.15m·s-2。求作用在B物上的拉力？受力分析：BAAyxBA：得yxAB得解得：B：eten例2

質(zhì)量為m的小球最初位于A點，然后沿半徑為R的光滑圓弧面下滑。求小球在任一位置時的速度和對圓弧面的作用力。A解：A例3(P38例1-11)一重物m用繩懸起，繩的另一端系在天花板上，繩長l=0.5m，重物經(jīng)推動后，在一水平面內(nèi)作勻速率圓周運動，轉(zhuǎn)速n=1r/s。這種裝置叫做圓錐擺。求這時繩和豎直方向所成的角度。oxym解：以小球為研究對象，對其進行受力分析。

小球的運動情況，豎直方向平衡，水平方向作勻速圓周運動，建立坐標系如圖：

拉力的沿兩軸進行分解，豎直方向的分量與重力平衡，水平方向的分力提供向心力。利用牛頓定律，列方程：x方向y方向由轉(zhuǎn)速可求出角速度：oxy求出拉力：

可以看出，物體的轉(zhuǎn)速n愈大，也愈大，而與重物的質(zhì)量m無關(guān)。

例4(p38例1-12)質(zhì)量為m

的小球在水中由靜止開始下沉。設(shè)水對小球的粘滯阻力與其運動速率成正比，即，k

為比例系數(shù)，水對小球的浮力為B。求小球在水中任一時刻的沉降速度。(設(shè)

t=0時，v=0)m解：建立坐標系，

小球的加速度為

a。小球受力為如圖所示。由牛頓第二定律得:即即m兩邊積分：得由初始條件：討論：——終極速度(1)——小球以終極速度勻速下降。(2)可分離同不同的球形微粒rr可分離同不同的球形微粒選礦例5

密度為1的液體，上方懸一長為l，密度為2的均質(zhì)細棒AB，棒的B端剛好和液面接觸。今剪斷繩,并設(shè)棒只在重力和浮力作用下下沉，求：

(1)棒剛好全部浸入液體時的速度；

(2)若2<1/2，棒浸入液體的最大深度；

(3)棒下落過程中能達到的最大速度。OxxBA解：(1)x=l

時：(2)最大深度時有v=0求極值(3)當一、伽利略變換正變換逆變換P(x,y,z;t)(x',y',z';t')yOzSx

(x')O'z'y'S'§1-5伽利略相對性原理u

是恒量速度變換和加速度變換式為寫成分量式二、牛頓運動定律具有伽利略變換的不變性

質(zhì)量與運動無關(guān)

力與參考系無關(guān)三、伽利略相對性原理

一切彼此作勻速直線運動的慣性系，對于描寫機械運動的力學規(guī)律來說是完全等價的。

即：在一個慣性系內(nèi)部所做的任何力學實驗都不能夠確定這一慣性系本身是在靜止狀態(tài)，還是在作勻速直線運動。這個原理叫做力學的相對性原理，或伽利略相對性原理。-----