大学物理质点动力学.ppt

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吉林大学 物理教学中心
第二章 质点运动的基本定律
以质点为对象，研究质点间的
相互作用对其运动状态的影响。
牛顿运动定律
10 二月 2025
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牛顿运动定律表述
01
牛顿第一定律
02
任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。
03
给出了两个重要的物理概念：
惯性（inertia） 力（force）
04
惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性称为惯性。
05
力：力是外界物体施加的作用，它是物体状态改变的原因。
06
二、牛顿第二定律
10 二月 2025
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物体受外力作用时，获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体质量成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。
（1）迭加性： 是合外力；
（2）瞬时性： 和 是瞬时关系，二者同时出现，同时消失。
（3）矢量性：
三、牛顿第三定律
物体间的作用力和反作用力在同一直线上，大小相等而方向相反。
A
B
（1）二力同时存在、同时消失、相互依存；
（2）分别作用在两个物体上，不是平衡力；
（3）作用力和反作用力具有相同性质。
（5）公式定义的质量m反映了物体惯性的量度，称为惯性质量；
（4）公式中的运动量 称为质点的动量；
牛顿运动定律适用范围
10 二月 2025
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1. 牛顿定律只适用于惯性系
2. 牛顿定律只适用于低速宏观物体
牛顿定律不成立参照系叫做非惯性系。
牛顿定律成立的参照系叫做惯性系。
低速：物体速度远低于光速。
宏观：物体尺寸远大于原子的尺度。
3. 利用牛顿定律解题步骤：
（1）选惯性系，取隔离体；
（2）受力分析，列矢量方程；
（3）建立坐标，写投影方程；
（4）求解分析。

10 二月 2025
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一个质量为m的物体，在有粘性的流体中运动，受到的阻力与速度大小成正比，方向相反，即f =－bu，式中b为常数。若物体只受阻力作用，当t = 0时，物体以初速度u0开始在流体中运动，试求物体的速度方程。
解 以物体为研究对象，其受力f =－bu 。根据牛顿第二定律，则有
即
两边积分
整理后得出
速度随时间增加而减小，减小的快慢取决于m和b 的大小。

如图所示，质量为m的质点，沿半径为R的圆环的内壁运动，整个圆环水平地固定在一光滑桌面上。已知质点与环壁间的摩擦系数为m，质点开始运动的速率为u0，试求质点在任一时刻的速率。
解：选地面参照系和隔离体：如图 N = m u 2/R
-m m u2/R = m du/dt
O
N
f
m
R
分析受力，列出矢量方程：
求解分析：
积分得出
注意：在运动过程中，摩擦力是变化的。
2. 2 力学相对性原理
10 二月 2025
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力学的相对性原理
对于描述力学规律来说，所有惯性系都是等价的，这就是力学的相对性原理，亦称伽利略相对性原理。
1632年伽利略航船实验，得出：
1、在相对于惯性系作匀速直线运动的参照系中力学规律与惯性系相同。
2、相对于惯性系作匀速直线运动的一切参照系都是惯性系。
伽利略航船
经典力学时空观
10 二月 2025
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一、伽利略变换
是建立在经典时空观基础上的不同参照系之间的时空变换关系。
P点时空坐标：
y
z
P
1、反映了牛顿绝对空间和时间的经典时空理论。
表明了运动的相对性。
加速度变换式（Galileo acceleration transformation）
伽利略速度变换式（Galileo velocity transformation）
2、只适用于经典力学范围。
应当明确：
牛顿第二定律的表现形式不变。