第2章质点运动定律-大学物理B(1)资料
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本章题头§2-1 牛顿运动定律英国物理学家, 经典物理学的奠基人.创立了经典力学的 基本体系光学,牛顿致力于光的颜色和光 的本性数学,建立了二项式定理,创立 了微积分牛顿 Issac Newton (1643-1727)天文学,发现了万有引力定律, 创制反射望远镜,初步观察到了 行星运动的规律。
一、牛顿第一定律 (Newton first law)惯性定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态, 直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。
意义惯性以及力的概念 1、定义了物体(质点)的惯性;2、说明了力是物体运动状态改变的原因定义了惯性参考系二、牛顿第二定律 (Newton second law)质点加速度的大小与所受合力的大小成正比 , 与质点自身的质量成反比; 加速度方向与合力方向相同。
牛顿第二定律的数学形式为 Fma 原始形式:F dPd mv dmvm dvdtdtdtdt当 v c 时,m 为常量 Fm dvmadt宏观低速运动时1、瞬时性: 之间一一对应(同生、同向、同变、同灭) n 2、力的叠加性:F F1 F2 Fi Fii =13、矢量性:具体运算时应写成分量式直角坐标系中: Fma maximay jmaz k Fxmaxmdv x dt Fyma ymdv y dt Fzmazmdvz dt 自然坐标系中: Fmam at anF mdv dtFnmv24、说明了质量是物体惯性的量度5、在一般情况下力, F是一个变力常见的几中变力形式:F F x kx常见的几中变力形式:F F t F F v kv弹性力 打击力 阻尼力6、适用对象:质点 7、成立的参考系:惯性系 8、成立的条件:宏观低速10'T 三、牛顿第三定律(Newton third law)物体A 以力F AB 作用于物体B 时, 物体B 也必定同时以力F BA 作用于物体A , F AB 与F BA 大小相等, 方向相反, 并处于同一条直线上,(物体间相互作用规律)mmT P 'P 地球F AB = F BA作用力与反作用力:1、它们总是成对出现。
第2章质点动力学2.1 牛顿运动定律一、牛顿第一定律任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,直到其他物体所作用的力迫使它改 变这种状态为止。
二、牛顿第二定律物体所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比,与物体的质量成反比, 方向与合外力的方向相同。
表示为f ma说明:⑵在直角坐标系中,牛顿方程可写成分量式f x ma *, f y ma y , f z ma z 。
⑶ 在圆周运动中,牛顿方程沿切向和法向的分量式f t ma t f n ma n⑷ 动量:物体质量m 与运动速度v 的乘积,用p 表示。
p mv动量是矢量,方向与速度方向相同。
由于质量是衡量,引入动量后,牛顿方程可写成dv m 一 dt 当 f 0时,r 0,dp 常量,即物体的动量大小和方向均不改变。
此结 论成为质点动量守恒定律三、 牛顿第三定律:物体间的作用力和反作用力大小相等,方向相反,且在同 一直线上。
物体同时受几个力f i ,f 2f n 的作用时,合力f 等于这些力的矢量和f n力的叠加原理d pdtf ma说明:作用力和反作用力是属于同一性质的力。
四、国际单位制量纲基本量与基本单位导出量与导出单位五、常见的力力是物体之间的相互作用。
力的基本类型:引力相互作用、电磁相互作用和核力相互作用。
按力的性质来分,常见的力可分为引力、弹性力和摩擦力。
六、牛顿运动定律的应用用牛顿运动定律解题时一般可分为以下几个步骤:隔离物体,受力分析。
建立坐标,列方程。
求解方程。
当力是变力时,用牛顿第二定律得微分方程形式求解。
例题例2-1如下图所示,在倾角为30°的光滑斜面(固定于水平面)上有两物体通过滑轮相连,已知叶3kg, m2 2kg,且滑轮和绳子的质量可忽略,试求每一物体的加速度a及绳子的张力F T(重力加速度g取9.80m • s 2)。
解分别取叶和m2为研究对象,受力分析如上图。
利用牛顿第二定律列方程:「m2g F TYL F T m1gsi n30o m1a绳子张力F T F T代入数据解方程组得加速度a 0.98m • s 2,张力F T 17.64N。
Br ∆A rB ryr ∆第一章质点运动学主要内容一. 描述运动的物理量 1. 位矢、位移和路程由坐标原点到质点所在位置的矢量r 称为位矢 位矢r xi yj =+,大小 2r r x y ==+运动方程 ()r r t =运动方程的分量形式()()x x t y y t =⎧⎪⎨=⎪⎩位移是描述质点的位置变化的物理量△t 时间内由起点指向终点的矢量B A r r r xi yj =-=∆+∆△,2r x =∆+△路程是△t 时间内质点运动轨迹长度s ∆是标量。
明确r ∆、r ∆、s ∆的含义(∆≠∆≠∆r r s ) 2。
速度(描述物体运动快慢和方向的物理量) 平均速度x yr x y i j ij ttt瞬时速度(速度) t 0r dr v limt dt∆→∆==∆(速度方向是曲线切线方向)j v i v j dt dy i dt dx dt r d v y x +=+==,2222yx v v dt dy dt dx dt r d v +=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛== ds drdt dt=速度的大小称速率。
3。
加速度(是描述速度变化快慢的物理量)平均加速度v a t ∆=∆ 瞬时加速度(加速度) 220limt d d ra t dt dtυυ→∆===∆△ a 方向指向曲线凹向j dty d i dt x d j dt dv i dt dv dt v d a y x2222+=+==2222222222⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=dt y d dt x d dt dv dt dv a a a y x y x二。
抛体运动运动方程矢量式为 2012r v t gt =+分量式为 020cos ()1sin ()2αα==-⎧⎪⎨⎪⎩水平分运动为匀速直线运动竖直分运动为匀变速直线运动x v t y v t gt 三.圆周运动(包括一般曲线运动) 1.线量:线位移s 、线速度ds v dt= 切向加速度t dva dt=(速率随时间变化率) 法向加速度2n v a R=(速度方向随时间变化率).2。
质 点 运 动 学选择题[ ]1、某质点作直线运动的运动学方程为x =6+3t -5t 3 (SI),则质点作A 、匀加速直线运动,加速度沿x 轴正方向.B 、匀加速直线运动,加速度沿x 轴负方向.C 、变加速直线运动,加速度沿x 轴正方向.D 、变加速直线运动,加速度沿x 轴负方向.[ ]2、某物体的运动规律为2v dv k t dt=-,式中的k 为大于零的常量.当0=t 时,初速v 0,则速度v 与时间t 的函数关系是A 、0221v kt v +=B 、0221v kt v +-= C 、021211v kt v +=, D 、02211v kt v +-= [ ]3、质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率)A 、dt dvB 、R v 2C 、R v dt dv 2+D 、 242)(Rv dt dv + [ ]4、关于曲线运动叙述错误的是 A 、圆周运动的加速度都指向圆心B 、圆周运动的速率和角速度之间的关系是ωr v =C 、质点作曲线运动时,某点的速度方向就是沿该点曲线的切线方向D 、速度的方向一定与运动轨迹相切[ ]5、以r ρ表示质点的位失, ∆S 表示在∆t 的时间内所通过的路程,质点在∆t 时间内平均速度的大小为A 、t S ∆∆;B 、t r ∆∆C 、t r∆∆ρ; D 、t r∆∆ρ1-5:DCDAC (第二题答案C 已改为正确的)填空题6、已知质点的运动方程为26(34)r t i t j =++r rr (SI),则该质点的轨道方程为 2)4(32-=y x ;s t 4=;方向 与x 轴夹角为arctan(1/16) 。
7、在xy 平面内有一运动质点,其运动学方程为:j t i t r ϖϖϖ5sin 105cos 10+=(SI ),则t 时刻其速度=v ϖ j t i t ϖϖ5cos 505sin 50+- ;其切向加速度的大小t a 0 ;该质点运动的轨迹是 10022=+y x 。