单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,LOGO,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,LOGO,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,第二章,牛顿定律,“,自然及其规律隐藏在黑暗中，,上帝说：,让牛顿去吧,于是一切都豁然明朗！”,英,A.Pope,“,If I have seen further,it is by standing upon the shoulders of Giants”,Isaac Newton,“,Hypotheses non fingo”,我不杜撰假说,开普勒,伽利略,哥白尼,内容目录,1.,牛顿力学三定律及其应用,3.,非惯性系、惯性力,2.,惯性系、,力学相对性原理,一.牛顿力学三定律,(Newtons three laws of Mechanics),1.,牛顿第一定律,当 时，恒矢量,（,3,）数学表示：,（,1,）,惯性,（,inertia,）,惯性定律,（,2,）,力,：,改变物体运动状态的原因,任何物体在不受任何外力的作用下，总保持,匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力,迫使它改变这种状态为止。,（,4,）通过,思想实验,（伽利略）得到,2.,牛顿第二定律,（,1,）,动量为 的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力。,（,2,）,当 时，,直角坐标系,自然坐标系,力的叠加原理,（,3,）,具有瞬时性、矢量性、叠加性,一.牛顿力学三定律,3.,牛顿第三定律,两个物体之间的作用力和反作用力，总是同时,在同一条直线上，大小相等，方向相反。,一.牛顿力学三定律,（,1,）同种性质；,（,2,）不能抵消。,牛顿力学的意义,1.,古希腊,自然哲学,与意大利、英国和法国的,实验科学,结合；,2.,把,归纳法,（以实验为基础，英国哲学家培根）,和,演绎法,（数学家笛卡尔）结合起来；,4.,哲学的推理法则：,简单性原理，,因果性原理，,统一性原理,.,3.,把开普勒（专注于,天,文学研究）和伽利略 （着重于,地面,运动的研究）融合起来；,1.,万有引力,二.几种常见的力,引力常数,m,1,m,2,r,3.,摩擦力,滑动,摩擦力,最大静,摩擦力,静,摩擦力,2.,弹性力,弹簧弹力,胡克定律,压力、支持力,张力,绳子上各处的张力相等吗？,三.牛顿力学定律的应用,基本解题步骤：,（,1,）隔离物体；,（,2,）受力分析；,（,3,）选取坐标；,（,4,）求解方程。,基本方法：,隔离物体法,变力作用问题,选取任一时刻（而不是一个特殊时刻）进行受力和,运动状态分析,已知运动的初始条件，则根据牛顿定律便可预言,物体在任意时刻的运动状态（微积分求解）,例,1.,如图长为 的轻绳，一端系质量为 的小球，另一端系于定点 ，时小球位于最低位置，并具有水平速度 ，求小球摆起 角时的速率及绳的张力,例,2,质量为 的小球从距离水平面 高 处以速度 沿水平方向抛出，小球受到空气阻力,为小球的速度，为常量，求小球的运动学方程。,变力作用问题,选取任一时刻（而不是一个特殊时刻）进行受力和,运动状态分析,已知运动的初始条件，则根据牛顿定律便可预言,物体在任意时刻的运动状态（微积分求解）,四,.,牛顿定律的适用条件,1.,惯性系,太阳,恒星参考系,地心,恒星参考系,地面参考系,牛顿运动定律只在惯性系中成立！,相对于惯性系作,匀速直线运动,的参考系也是,惯性系,，相对于惯性系作,加速运动,的参考系是,非惯性系,。,若在某参考系中，当物体不受外力作用时，保持静止或匀速直线运动，该参考系称为,惯性系,。,2.,力学相对性原理,在任一惯性系内部做任何力学实验，都不能确定该惯性系相对于其他惯性系是否在运动,.,在不同的惯性系中，牛顿定律具有相同的形式,.,物理规律都具有相对性原理,?,四,.,牛顿定律的适用条件,!,3.,惯性力,(Inertial Force),在非惯性系中，牛顿第二定律可表示为：,真实合外力,惯性力,非惯性系中 物体的加速度,四,.,牛顿定律的适用条件,大部分参考系都是,非惯性系,地面参考系，,地球自转加速度,地心参考系，,地球绕太阳公转加速度,太阳参考系，,太阳绕银河系转加速度,为何还要在非惯性系中研究问题呢？,理由：,重力和纬度的关系：,F,0,r,m,R,O,F,引,G,重力并非地球引力，而是,引力和惯性离心力的合力。,由于地球自转，地面物体会受到惯性离心力的作用。,为何还要在非惯性系中研究问题呢？,理由：,失重问题：,在太空中绕地球飞行的飞船可以视为,转,动的非惯性系,，其中物体所受的引力被惯性离心力完全抵消而出现失重。,在那里物体可以真正做到“不受力”。在这样的,非惯性系,中，反而能够真正做到验证惯性定律。,在飞船中几个球可以在空中摆成一个圈,例,4.,图示系统置于 的加速度上升的升降机中，,A,、,B,两物体质量相同均为,m,，,A,所在的桌面是水平的，绳子和定滑轮质量均不计。若忽略滑轮轴上和桌面上的摩擦并不计空气阻力，则绳中张力为（）,A,B,A,1.,天体引潮力,五,.,其它惯性力,地球,月亮,涨潮,落潮,月球对地面上海水的引潮力,落潮,涨潮,月,月,日,地,地,大潮,小潮,大潮与小潮,日,由于引力不均匀（有引力梯度）引起潮汐。,钱塘江大潮,引潮力常触发地震，,地震常发生于阴历初一、十五附近（大潮期）。,1976.,阴,7.2,唐山,1993.,阴,8.15,印度,1995.,阴,12.17,神户,2001.,阴,2.1,四川雅江,如：,2001.,阴,2.2,印尼,使月球自转和公转周期最终达到一致。,影响：,使地球自转变慢。,由植物年轮，珊瑚和牡蛎化石生长线判断：,3,亿年前，一年约,400,天。,五,.,其它惯性力,一个,科里奥利力,.,一般情况下，,在,匀速转动,参考系,运动物体,除受惯性离心力外，,中，,都还要附加,总惯性力：,2.,科里奥利力,五,.,其它惯性力,（,1,）使赤道附近的信风北半球,风向右偏转，南半球向左偏转,;,（,2,）强热带风暴漩涡的形成；,（,3,）北半球,河流右侧被冲刷的更厉害,；,铁路的右侧轨道磨损大,；,（,4,）落体偏东。,北半球的,台风蔷薇,南半球的,强烈热带气旋,Jaya,由于地球自转引起的科里奥利力,效应,信风的形成,五,.,其它惯性力,1851,，巴黎伟人祠，摆长,67m,，,摆锤,28kg,，摆平面转动,顶视,1,1,2,2,3,摆平面转动周期,北京，,巴黎，,这是在地球上验证地球转动的著名的实验。,地球,傅 科 摆,例,5.,质量为,M,的斜面置于光滑水平面上，质量为,m,的物体沿光滑斜面自由下滑，试求：,斜面相对于地面的加速度和物体相对于斜面的加速度。,M,m,非惯性系中牛顿定律的应用,今日作业,2 8,2 14,2 16,2 20,2 26,2 1,2,3,4,5,