高二物理競賽牛頓定律的適用范圍課件

§2－4

慣性系和非慣性系運動是絕對的，運動的描述是相對的。運動學(xué)中，參考系選擇是任意的。動力學(xué)中，參考系選擇不是任意的。應(yīng)用牛頓定律時，如何選擇參考系。選擇不同的參考系，同一物體的運動形式不同。一個參考系相對于另一參考系加速平動地面參考系：小球保持靜止?fàn)顟B(tài)車子參考系：

小球加速度為

結(jié)論：牛頓運動定律在地面參考系中成立，在車子參考系中不成立。

牛頓運動定律在一些參考系中成立，在一些參考系中不成立。一、慣性參考系和非慣性參考系

在一個參考系觀察，一個不受力作用或處于平衡狀態(tài)的物體，將保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)，這個參考系叫慣性系。反之，叫做非慣性參考系.一個參考系是不是慣性系只能由實驗確定。

天文學(xué)研究表明：太陽參考系是很好的慣性系。

地球繞太陽公轉(zhuǎn)的加速度為6×10-3m/s2，地球自轉(zhuǎn)赤道的加速度為3.4×10-2m/s2慣性系的重要性質(zhì)：

如果我們確定了某一參考系為慣性系，則相對于慣性系做勻速直線運動的其它參考系也一定是慣性系。在一般工程精度范圍內(nèi)地面參考系是近似的慣性系二、非慣性系中的力學(xué)定律為非慣性系相對于慣性系的加速度為質(zhì)點相對于非慣性系的加速度虛構(gòu)慣性力在非慣性系中，物體m除受實際力外，還受到假象的慣性力，牛頓運動方程表示為2.幾種保守力的功1）重力所作的功

取物體與地球組成一個系統(tǒng)，重力是兩者之間的內(nèi)力，物體從

a點運動到

b點的過程中，計算重力所作的功.yxhbha

0ab

在元位移中，重力所做的元功是在直角坐標(biāo)系中yxhbha

0ab2）萬有引力的功

兩個物體的質(zhì)量分別為M和m，它們之間有萬有引力作用。M靜止，以M為原點O建立坐標(biāo)系，研究m相對M的運動。m在M的作用下，從a移動到b，萬有引力所做的功3）彈性力的功如圖所示的彈簧振子，彈簧原長l0，質(zhì)點位于o點。取o點為坐標(biāo)原點，水平向右為x軸。由胡克定律xxbOxax設(shè)兩點為彈簧伸長后物體的兩個位置，和分別表示物體的位移。共同特征1做功與相對路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)。共同特征2這些力所做的功都可以表示為某個函數(shù)的末態(tài)值與初態(tài)值之差的負(fù)值。這個函數(shù)稱為勢能函數(shù)，簡稱勢能.重力、萬有引力、彈性力都是保守力。

以上討論的三種情況，都不是單個力的功，而是一對內(nèi)力的總功。其共同特征有：重力勢能保守力做功等于勢能增量的負(fù)值。保守力做功和勢能增量的關(guān)系萬有引力勢能彈性勢能3.勢能1）根據(jù)動能定理，保守力做功使動能增加.保守力做功，將系統(tǒng)的勢能轉(zhuǎn)化為等量的動能.討論2)

勢能屬于相互作用物體之間，即屬于相互作用的系統(tǒng)，不為單個物體所具有。3）系統(tǒng)內(nèi)物體之間相互作用的形式不同，勢能表達(dá)式不同。4）勢能之差等于是絕對量5）要給出某點的勢能值是多少，必須規(guī)定勢能零點（勢能參考點）。若選末態(tài)b為勢能零點,任意點a的勢能為勢能等于從a點到勢能零點b，保守力所做的功。6）勢能零點可以任意選取，習(xí)慣的取法是使勢能函數(shù)的形式最簡單。7）常見的勢能的勢能零點重力（系統(tǒng)）勢能：通常選取地面處為重力勢能零點引力（系統(tǒng)）勢能：通常選取無窮遠(yuǎn)處為萬有引力勢能零點彈性（系統(tǒng)）勢能：通常選取彈簧沒有形變處為彈性勢能零點8）勢能曲線重力勢能彈性勢能引力勢能例某彈性力與彈簧伸長量的關(guān)系為求（1）彈簧從x1伸長到x2時，外力需做的功（2）此彈簧力是保守力嗎？答：此彈簧力做功只與彈簧的初末狀態(tài)有關(guān)，該彈簧力是保守力。解：五、機械能守恒定律1.功能原理對質(zhì)點系，由質(zhì)點系動能定理內(nèi)力分為保守內(nèi)力與非保守內(nèi)力由保守力的功和勢能增量的關(guān)系引入機械能

質(zhì)點系的功能原理：質(zhì)點系所受的外力的功與非保守內(nèi)力的功之和等于系統(tǒng)機械能的增量。2.機械能守恒定律當(dāng)時，有或E=恒量機械能守恒定律：只有保守內(nèi)力做功的情況下，質(zhì)點系的機械能保持不變

.對一孤立系統(tǒng)，必有機械能守恒的條件為,僅有保守力做功。守恒定律的意義

不究過程細(xì)節(jié)而能對系統(tǒng)的狀態(tài)下結(jié)論，這是各個守恒定律的特點和優(yōu)點.例

如圖的系統(tǒng)，物體A，B置于光滑的桌面上，物體A和C,B和D之間摩擦因數(shù)均不為零，首先用外力沿水平方向相向推壓A和B，使彈簧壓縮，后拆除外力，則A和B彈開過程中，對A、B、C、D組成的系統(tǒng)（A）系統(tǒng)動量是否守恒（B）系