2021年新版全国高中物理竞赛辅导-牛顿运动定律课件.pptx

1、2.1 2.1 牛顿定律牛顿定律2.2 2.2 力学中常见的几种力力学中常见的几种力2.3 2.3 牛顿定律的应用牛顿定律的应用2.4 2.4 惯性与非惯性系惯性与非惯性系牛顿牛顿 1642-17271642-1727 2.1 牛顿定律牛顿定律牛顿运动定律的重要性牛顿运动定律的重要性 液体粘性液体粘性空气漩涡空气漩涡抛体运动抛体运动潮汐潮汐单摆单摆太阳系太阳系 2.1.1 牛顿第一定律牛顿第一定律 2.2.说明说明1.1.内容内容 2.1.2 牛顿第二定律牛顿第二定律 1.1.内容内容 ,现代物理学已断定现代物理学已断定,对于低对于低速运动（速运动（)的物体的物体,m 为常量为常量.故上式可改

2、写为故上式可改写为2.2.说明说明 2.1.3 牛顿第三定律牛顿第三定律 1.1.内容内容 （物体间相互作用规律）（物体间相互作用规律）ES2.2.说明说明 数学表达式：数学表达式：+讨论讨论：2.2 力学中常见的几种力力学中常见的几种力2.2.1 万有引力万有引力质量为质量为 m1、m2，相距为，相距为 r 的的两质点间的万有引力大小为两质点间的万有引力大小为用矢量表示为用矢量表示为(1)(1)依据万有引力定律定义的质量叫引力质量依据万有引力定律定义的质量叫引力质量,常见的用天平常见的用天平称量物体的质量称量物体的质量,实际上就是测引力质量实际上就是测引力质量;依据牛顿第二定依据牛顿第二定律

3、定义的质量叫惯性质量律定义的质量叫惯性质量.实验表明实验表明:对同一物体来说对同一物体来说,两两种质量总是相等种质量总是相等.(2)(2)万有引力定律万有引力定律只直接只直接适用于两质点间的相互作用适用于两质点间的相互作用说明说明例例 如图所示如图所示,一质点一质点m m 旁边放一长度为旁边放一长度为L L、质量为、质量为M M 的杆的杆,杆离质点近端距离为杆离质点近端距离为l l.解：解：求该系统的万有引力大小求该系统的万有引力大小.当当 l L 时时杆与质点间的万有引力大小为杆与质点间的万有引力大小为重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力为物体所处

4、的地理纬度角为物体所处的地理纬度角设地球半经为设地球半经为R R,质量为质量为M,M,物体质量为物体质量为m,m,考虑地球自转后物考虑地球自转后物体重力为体重力为 2.2.2 弹性力弹性力 弹簧在外力作用下发生形变弹簧在外力作用下发生形变(伸长或压缩伸长或压缩),),与此同时与此同时,弹簧弹簧反抗形变而对施力物体有力的作用反抗形变而对施力物体有力的作用,这个力就是弹簧的弹性力这个力就是弹簧的弹性力.1.1.弹簧的弹性力弹簧的弹性力2.2.物体间相互挤压而引起的弹性力物体间相互挤压而引起的弹性力这种弹性力是由彼此挤压的物体发生这种弹性力是由彼此挤压的物体发生形变而引起的形变而引起的,一般形变量极

5、其微小一般形变量极其微小,肉眼肉眼不易觉察不易觉察.3.3.绳子的弹力绳子的弹力 柔软的绳子在受到外力拉伸而发生形变时柔软的绳子在受到外力拉伸而发生形变时,会产生弹性会产生弹性力力,与此同时与此同时,绳的内部各段之间也有相互的弹性力作用绳的内部各段之间也有相互的弹性力作用,这这种弹性力称为种弹性力称为张力张力.弹簧弹簧绳中各处的张力大小一般不相等绳中各处的张力大小一般不相等,只有当绳的质量可以忽略不只有当绳的质量可以忽略不计时计时,绳上的张力才处处相等绳上的张力才处处相等,且等于绳两端所受的力且等于绳两端所受的力.例例 质量为质量为m m、长为、长为l l的柔软细绳的柔软细绳,一端系着放在光滑

6、桌面上一端系着放在光滑桌面上质量为质量为mm的物体的物体,如图所示如图所示.在绳的另一端加如图所示的力在绳的另一端加如图所示的力F F.绳被拉紧时会略有伸长（形变）绳被拉紧时会略有伸长（形变）,一般伸长甚微一般伸长甚微,可略去可略去不计不计.现设绳的长度不变现设绳的长度不变,质量分布是均匀的质量分布是均匀的.求求(1 1）绳作用在物体上的力）绳作用在物体上的力;（2 2）绳上任意点的张力）绳上任意点的张力.GTFTF其间张力其间张力 F FT T 和和 F FT T 大小相等，大小相等，方向相反方向相反解：解：设想在点设想在点 G G 将绳分为两段将绳分为两段GTFTF（1）mmFaaT0FT

7、0F（2）2.2.3 摩擦力摩擦力2.2.滑动摩擦力滑动摩擦力1.1.静摩擦力静摩擦力例例 如图绳索绕圆柱上如图绳索绕圆柱上,绳绕圆柱张角为绳绕圆柱张角为,绳与圆柱间的静摩擦系数为绳与圆柱间的静摩擦系数为,求绳求绳处于滑动边缘时处于滑动边缘时,绳两端的张力绳两端的张力FTA和和FTB间关系间关系.（绳的质量忽略）（绳的质量忽略）解解:取一小段绕圆柱上的绳，取坐标如图取一小段绕圆柱上的绳，取坐标如图dsds 的张角的张角d,dsd,ds 两端的张力两端的张力F FT T F FT T+dF+dFT T,圆柱对圆柱对dsds的摩擦力的摩擦力F Ff f 圆柱对圆柱对dsds的摩擦力的摩擦力F FN

8、 NTAFOTBF/2d/2dOTFOdsTFFfyO若=0.25FTB/FTA0.4620.21100.00039 四种基本相互作用四种基本相互作用力的种类力的种类相互作用的物体相互作用的物体力的强度力的强度力程万有引力万有引力一切质点一切质点10-38无限远弱力弱力大多数粒子大多数粒子10-13小于10-17m电磁力电磁力电荷电荷10-2无限远强力强力核子、介子等核子、介子等1*10-15m 2.3 牛顿定律的应用牛顿定律的应用2.3.2 2.3.2 解题步骤（隔离体法）解题步骤（隔离体法）2.3.1 动力学问题分类动力学问题分类 a amgmgN N2.3.3 举例举例 例例 质量为质量

9、为m m的小球最初位于的小球最初位于A A点点,然后沿半径为然后沿半径为R R的光滑圆的光滑圆弧面下滑弧面下滑.求小球在任一位置时的速求小球在任一位置时的速 度的大小和圆弧面对它的作用力度的大小和圆弧面对它的作用力.mg NAABABABAB2.4 惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系2.4.1 惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系0 a0 a1.1.问题问题2.2.定义定义 3.3.说明说明4.4.结论结论-a am ma a地面观察者：地面观察者：物体受力平衡物体受力平衡,所所以静止在原处以静止在原处.mgN车里观察者：车里观察者：物体受力平衡物体受力平衡,但是但是产生了加速度产生了加速度.2.4

10、.2 非惯性系中的力学非惯性系中的力学1.1.非惯性系非惯性系2.2.惯性力惯性力3.3.非惯性系中的牛顿第二定律非惯性系中的牛顿第二定律2.4.3 牛顿运动定律的适用范围牛顿运动定律的适用范围3 3.牛顿定律仅适用于牛顿定律仅适用于宏观系统宏观系统.自然界的各类物质自然界的各类物质,无论是宏无论是宏观的还是微观的观的还是微观的,实际上都有波动性和粒子性的特征实际上都有波动性和粒子性的特征,也就是也就是通常说的波粒二象性通常说的波粒二象性.但是，对于宏观物体但是，对于宏观物体,波动性特征甚微波动性特征甚微,主要表现为粒子性（颗粒性主要表现为粒子性（颗粒性),),牛顿运动定律正适用于研究这牛顿运动定律正适用于研究这种粒子性种粒子性.而微观世界的情况就不同了而微观世界的情况就不同了,微观粒子的波动性很微观粒子的波动性很显著显著,因此因此,牛顿力学就无能为力牛顿力学就无能为力,而需要用量子力学（也称为而需要用量子力学（也称为波动力学）去处理了波动力学）去处理了.ABraAgm1Bgm2TT本章小结本章小结1牛顿运动定律牛顿运动定律(1)牛牛I(I(惯性定律惯性定律)直直角角坐坐标标系系 (2)牛牛(3)牛牛 自自然然坐坐标标系系 2.常见的力常见的力重力重力tddtdd万有引力万有引力弹力弹力摩擦力摩擦力Ffmax=0FN，Ff=FN