理学大学物理质点动力学课件.pptx
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《理学大学物理质点动力学课件.pptx》由用户(ziliao2023)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 理学 大学物理 质点 动力学 课件
- 资源描述:
-
1、2121 力力(Force)实践和实验指出实践和实验指出:自然界中自然界中,所有物体之间都存在着相互作用所有物体之间都存在着相互作用,完全不受其他物体作用的物体是不存在的完全不受其他物体作用的物体是不存在的.物理学使用物理学使用“力力”的概念表述这种相互作用的概念表述这种相互作用,并把它们归纳为以并把它们归纳为以 下四类下四类:(cf.p.32)种类种类 相互作用对象相互作用对象 力程力程/m强度强度万有引力万有引力 电磁力电磁力 弱力弱力 强力强力 宇宙万物宇宙万物 静止电荷静止电荷(电电),运动电荷运动电荷(磁磁)中子、质子、电子和中微子中子、质子、电子和中微子 质子、中子、介子和超子等质
2、子、中子、介子和超子等 10-1810-1510-3910-310-1210-1附附 强度基准强度基准:间距为间距为 10-18m 的二质子之间的作用强度为的二质子之间的作用强度为“1”.牛顿定律仅适用于宏观物体之间的相互作用牛顿定律仅适用于宏观物体之间的相互作用,以它为基础建立的以它为基础建立的动力学理论被称为动力学理论被称为“牛顿牛顿(或或 经典经典)力学力学”.3222 牛顿定律牛顿定律(Newtons Law)一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 表述表述 任何物体任何物体(可被看作是质点可被看作是质点,后同后同)都保持其静止或匀速都保持其静止或匀速直线运动状态直线运动状态,直到外界作用迫
3、使它改变运动状态为止直到外界作用迫使它改变运动状态为止.称物体保持其静止或匀速直线运动状态不变的性质为称物体保持其静止或匀速直线运动状态不变的性质为 “惯性惯性”,并且用并且用“质量质量(m)”衡量其大衡量其大小小.动状态的外界作用为动状态的外界作用为“(外外)力力”,它是矢量它是矢量,常用符号是常用符号是称改变物体运称改变物体运 .F 数学形式数学形式.,0恒矢量时vF因为一个物体必会受到其它物体的作用因为一个物体必会受到其它物体的作用,故而故而无法用实无法用实验直接验证牛顿第一定律的正确性验直接验证牛顿第一定律的正确性.4二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 表述表述 对时间的变化率对时间的变
4、化率(一阶导数一阶导数)(vmp定义为物体的动量物体的动量.)(iFF等于作用在该物体上的合等于作用在该物体上的合(外外)力力 数学形式数学形式,d)(dddtvmtpF当物体运动的速度值远小于光速当物体运动的速度值远小于光速(v c)时时,其质量可其质量可 被视为是不依赖于速度的常量被视为是不依赖于速度的常量.故可改写上式为故可改写上式为 ddtvmF或或.amF 5 使用使用 amF的注意事项的注意事项 牛顿第二定律牛顿第二定律只适用于可被看作质点的物体只适用于可被看作质点的物体.、质点的加速度、质点的加速度 Fa 合力合力 之间的关系之间的关系是瞬时关系是瞬时关系.力的叠加原理力的叠加原
5、理几个力同时作用于质点时几个力同时作用于质点时,合力对合力对质点的作用等于每个分力对质点作用的矢量和质点的作用等于每个分力对质点作用的矢量和.即即 amFniiF1 am nii1niiam1.牛顿第二定律在直角坐标系三个坐标轴上的牛顿第二定律在直角坐标系三个坐标轴上的分量式为分量式为;xxxmatvmFdd;yyymatvmFdd.ddzzzmatvmF三、牛顿第三定律三、牛顿第三定律 6选定被研究物体后选定被研究物体后,我们经常我们经常把其它物体对被研究物体把其它物体对被研究物体的力称为的力称为“作用力作用力”,把被研究物体对其它物体的力称为把被研究物体对其它物体的力称为 “反作用力反作用
6、力”.它们总是成对出现它们总是成对出现,作用在不同物体上作用在不同物体上.地对车摩F车对地摩F地球地球地对物引F物对地引F支撑N压N7 牛顿第三定律的表述牛顿第三定律的表述 二物体间的作用力二物体间的作用力 与反作用力与反作用力 属性相同、数属性相同、数 )(F)(F 值相等、沿同一直线方向相反地分别作用在该二物体上值相等、沿同一直线方向相反地分别作用在该二物体上.数学形式数学形式.FF 注意注意 作用力与反作用力作用力与反作用力属性相同属性相同,与称谓无关与称谓无关;它们互以对方为自己存在的条件它们互以对方为自己存在的条件,任何一方都不能脱任何一方都不能脱离对方而孤立出现离对方而孤立出现,必
7、同时产生、同时消失必同时产生、同时消失;它们分别作用在两个物体上它们分别作用在两个物体上,不能相互抵消不能相互抵消.832 3 力学相对性原理力学相对性原理 (Relativity Principle in Mechanics)一、惯性系和非惯性系一、惯性系和非惯性系 可依据牛顿定律把各种参考系和坐标系分成两类可依据牛顿定律把各种参考系和坐标系分成两类.若在某参考系中直接使用牛顿定律所得的结论与实践若在某参考系中直接使用牛顿定律所得的结论与实践 结果完全相符结果完全相符,就称这个参考系为就称这个参考系为“惯性系惯性系”;若不相符若不相符,就称之为就称之为“非惯性系非惯性系”.相对于某惯性系作匀
8、速直线运动的参考系必是惯性系相对于某惯性系作匀速直线运动的参考系必是惯性系.惯性系的定量表示惯性系的定量表示,称为称为“惯性坐标系惯性坐标系”.实践指出实践指出:可可把把以太阳的中心为坐标原点、以指向任一恒星的标有尺以太阳的中心为坐标原点、以指向任一恒星的标有尺 寸的直射线为坐标轴而构成的坐标系看作是惯性坐标系寸的直射线为坐标轴而构成的坐标系看作是惯性坐标系.近似计算时近似计算时,也可把固定在地球也可把固定在地球(或地面或地面)上的坐标系看作上的坐标系看作是惯性坐标系是惯性坐标系.二、力学相对性原理二、力学相对性原理 因为在不同的惯性系中因为在不同的惯性系中,牛顿定律牛顿定律(可扩展到牛顿力学
9、可扩展到牛顿力学规律规律)都具有相同的形式都具有相同的形式,所以所以在一个惯性系内部所做的在一个惯性系内部所做的任何力学实验任何力学实验,都不能确定该惯性系是否相对于其它惯性都不能确定该惯性系是否相对于其它惯性系在作匀速直线运动系在作匀速直线运动.称上述结论为称上述结论为“力学相对性原理力学相对性原理”.910 ch3力学简介力学简介第三章第三章动量守恒定律和能量守恒定律动量守恒定律和能量守恒定律 (Law of Conservation Momentum&Law of Conservation Energy)本章介绍力对时间和空间的累积作用本章介绍力对时间和空间的累积作用 及与之相关联的两个
10、守恒定律及与之相关联的两个守恒定律.11 131 动量定理动量定理(Theorem of Conservation Momentum)一、冲量一、冲量 质点的动量定理质点的动量定理 冲量冲量 为了描述作用于物体为了描述作用于物体(质点质点)的力对时间的积累效应而引入的力对时间的积累效应而引入.牛顿第二定律为牛顿第二定律为.d(dddtmtpF)v定义定义 作用于物体的作用于物体的“冲量元冲量元”(矢量矢量)”为为).(dddvmptF作用于物体的作用于物体的“冲量冲量(矢量矢量)”为为.)d(d12122121ppmmmtFIttttvvv 质点的动量定理质点的动量定理 数学表示式及表述数学表
11、示式及表述 上二定义式即分别是质点动量定理的微分表示式和积分表示式上二定义式即分别是质点动量定理的微分表示式和积分表示式.表述为表述为:在给定的时间内在给定的时间内,外力作用在质点上的冲量等于在此时间外力作用在质点上的冲量等于在此时间内质点动量的增量内质点动量的增量.12 坐标分量式坐标分量式 根据动量定理的矢量表示式根据动量定理的矢量表示式)(dddvmptF,)d(d12122121ppmmmtFIttttvvv可写出它在直角坐标系中的坐标分量式可写出它在直角坐标系中的坐标分量式:);(dddxvmptFxx);(dddyyymptFv).(dddzvmptFzz;d121221xxxxt
12、txxppmmtFIvv;d121221yyyyttyyppmmtFIvv.d121221zzzzttzzppmmtFIvv13二、质点系的动量定理二、质点系的动量定理 质点系质点系 多个相互间有联系的质点构成的系统多个相互间有联系的质点构成的系统,称为称为“质点系质点系”.在经典力学中在经典力学中,经常把宏观物体看成是质点系经常把宏观物体看成是质点系.质点系动量定理的数学表示式和表述质点系动量定理的数学表示式和表述 若作用于质点系的合外力为若作用于质点系的合外力为,合F则由冲量的定义得则由冲量的定义得 21dtttFI合)d()d(112121 nittittniitFtFniniiiiiv
13、mvm1112)()(.12pp此即此即“质点系动量定理质点系动量定理”的数学表示式的数学表示式.表述为表述为:在给定时在给定时间内间内,作用于质点系合外力的冲量等于该时间内系中各质作用于质点系合外力的冲量等于该时间内系中各质点点“末动量矢量和末动量矢量和初动量矢量和初动量矢量和”或或“合动量的增量合动量的增量”.14 232 动量守恒定律动量守恒定律(Law of Conservation Momentum)一、表述一、表述 数学表示式数学表示式 该定律由实践归纳得出该定律由实践归纳得出,表述为表述为:当质点系所受的合外力为零时当质点系所受的合外力为零时,系统的总动量系统的总动量(即质点系内
14、各质点动量的矢量和即质点系内各质点动量的矢量和)保持不变保持不变.其数学表示式为其数学表示式为:0,合F则则.1niiiCvmp若若 坐标分量式为坐标分量式为,0 xF合;)(1Cvmpxiix若若 则则,0 yF合;)(2Cvmpyiiy若若 则则,0 zF合.)(3Cvmpziiz若若 则则 可用质点系的动量定理验证动量守恒定律的正确性可用质点系的动量定理验证动量守恒定律的正确性.由质点系的动量定理由质点系的动量定理 211112)()(dttniniiiiivmvmtF合可知可知,0,合F若若.0)()(1112niniiiiivmvm则则.1niiiCvmp此即此即 15二、使用注意二
15、、使用注意 只适用于处在同一个惯性系中的质点系只适用于处在同一个惯性系中的质点系 作用于质点作用于质点系的外力及各质点的动量必须在同一惯性系中取值系的外力及各质点的动量必须在同一惯性系中取值.若质点系所受的若质点系所受的合外力合外力不为零不为零,但其值但其值远小于内力远小于内力,则则可略去合外力对质点系的作用可略去合外力对质点系的作用,而近似而近似认为它的动量守恒认为它的动量守恒.如如:可认为在碰撞、打击、爆炸等过程中的动量守恒可认为在碰撞、打击、爆炸等过程中的动量守恒.近代的科学实验和理论分析都表明近代的科学实验和理论分析都表明:在自然界中在自然界中,大大到天体间的相互作用、小到微观粒子间的
16、相互作用到天体间的相互作用、小到微观粒子间的相互作用,都都遵守动量守恒定律遵守动量守恒定律.动量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的定律之一动量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的定律之一.16 434 动能定理动能定理(Theoren Kinetic Energy)一、功一、功 为了描述作用于物体为了描述作用于物体(质点质点)的力对空间的积累效应而引入的力对空间的积累效应而引入.元功元功 若有一若有一物体在力物体在力 F的作用下的作用下,t d经过时间经过时间 发生了位移发生了位移,drtFttrd则在此过程中则在此过程中,力对物体所作力对物体所作的的“元功元功(dW)”被定义为被定义为 ,d
17、cosdrFW式中的式中的 表示力表示力F与位移与位移 rd之间的夹角之间的夹角.按照数学中关于按照数学中关于“矢量标积矢量标积”的定义的定义,可改写上式为可改写上式为.ddrFW17 功功 若有一若有一物体受力物体受力(恒力或变力恒力或变力)的作用的作用,在在(tB tA)时时间内从位置间内从位置 A 运动到位置运动到位置 B,AAtBBt则在此过程中则在此过程中,力对物体力对物体所作的所作的“功功(W)”被定义为被定义为:力在每段位移元上的元功力在每段位移元上的元功 rFWd cosd的代数和的代数和,Frd即即.d d cosdrFrFWWBABABA 计算计算 恒力的功恒力的功 若从若
展开阅读全文