《大學(xué)物理》第二章《質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)》》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理》第二章《質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)》（37頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、 物 體 的 慣 性 ： 物 體 具 有 保 持 其 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 不 變 的 性 質(zhì) 。 力 與 運(yùn) 動(dòng) 的 關(guān) 系 ： 力 的 作 用 是 改 變 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài)（ 運(yùn) 動(dòng) 速 度 ） ， 而 不 是 維 持 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) （ 運(yùn) 動(dòng) 速度 ） ； 力 是 使 物 體 運(yùn) 動(dòng) 狀 態(tài) 發(fā) 生 變 化 的 物 體 間 的 相 互作 用 。1. 牛 頓 第 一 定 律一 . 牛 頓 運(yùn) 動(dòng) 三 定 律任 何 物 體 都 保 持 靜 止 或 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 的 狀 態(tài) , 直到 其 他 物 體 所 作 用 的 力 迫 使 它 改 變 這 種 狀 態(tài) 為 止 。
2、 2. 牛 頓 第 二 定 律 2. 牛 頓 第 二 定 律 amF 力 與 運(yùn) 動(dòng) 的 定 量 關(guān) 系 ： Fa 質(zhì) 量 ： 物 體 慣 性 大 小 的 量 度 ： ma /1 物 體 受 到 外 力 作 用 時(shí) ， 物 體 所 獲 得 的 加 速 度 的 大小 與 合 外 力 的 大 小 成 正 比 ， 并 與 物 體 的 質(zhì) 量 成 反 比 ，加 速 度 的 方 向 與 合 外 力 的 方 向 相 同 ， 即 瞬 時(shí) 關(guān) 系： 為 合 外 力F 直 角 坐 標(biāo) ： 22z22y22x ddmddmddm tzFtyFtxF 自 然 坐 標(biāo) ： tvaFvaF nn ddmmmm 2 3.
3、牛 頓 第 三 定 律作 用 力 和 反 作 用 力 同 時(shí) 存 在分 別 作 用 于 兩 個(gè) 物 體 上 ， 不 能 抵 消屬 于 同 一 種 性 質(zhì) 的 力反 映 了 力 的 來(lái) 源 ： 力 來(lái) 自 物 體 與 物 體 間 的 相 互 作 用2112 FF 兩 物 體 間 的 相 互 作 用 力 總 是 大 小 相 等 而 方 向 相 反 ， 即 牛 頓 定 律 的 適 用 范 圍 ： 慣 性 系 ： 牛 頓 第 一 、 第 二 定 律 在 其 中 成 立 的 參 照 系 。 低 速 運(yùn) 動(dòng) 的 宏 觀 物 體 。 利 用 牛 頓 定 律 解 題 步 驟 ： 選 慣 性 系 ， 取 隔 離
4、 體 。 受 力 分 析 ， 列 矢 量 方 程 。 建 立 坐 標(biāo) ， 寫 投 影 方 程 。 未 知 矢 量 及 其 分 矢 量 假 定 方 向 為 坐標(biāo) 的 正 方 向 。 求 解 分 析 。 示 范 說(shuō) 明 ： 求 豎 直 上 拋 物 體 質(zhì) 量 為 m， 任 一 時(shí)刻 速 度 （ 計(jì) 空 氣 阻 力 ） v kf矢 量 方 程 agf mm tg ddmmk vv 如 果 坐 標(biāo) 軸 向 上 ， 投 影 方 程 ： txx ddmm gk vv 二 . 力 的 分 類1. 三 種 常 見(jiàn) 的 力 重 力 ： 使 物 體 產(chǎn) 生 重 力 加 速 度 的 力 ， 即 重 力 來(lái) 源 于
5、地 球 對(duì) 物 體 的 引 力 ， 但 只 是 地 球 引 力的 一 部 分 （ 另 一 部 分 提 供 物 體 隨 地 球 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 向 心 力 ) 重 力 隨 物 體 所 處 高 度 和 緯 度 而 微 小 變 化 gmG 摩 擦 力 ： 兩 相 互 接 觸 的 物 體 由 于 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 或 有 相 對(duì) 運(yùn)動(dòng) 的 趨 勢(shì) 而 在 接 觸 面 間 產(chǎn) 生 的 一 對(duì) 阻 止 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 或 相對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 趨 勢(shì) 的 力 .靜 摩 擦 力 ：滑 動(dòng) 摩 擦 力 ： Nf kk 彈 力 ： 物 體 由 于 形 變 而 對(duì) 引 起 形 變 的 物 體 產(chǎn) 生 的 作 用力 ， 在 彈
6、性 范 圍 內(nèi) ， kxN 2. 四 種 基 本 的 力宏 觀 世 界 里 除 了 重 力 來(lái) 源 于 萬(wàn) 有 引 力 外 ， 其 它 的力 幾 乎 都 源 于 電 磁 力 。 ： 任 何 有 質(zhì) 量 的 物 體 之 間 的 相 互 吸 引 力 。 ： 強(qiáng) 子 們 結(jié) 合 在 一 塊 的 作 用 力 ， 其 作 用 機(jī) 制 乃 是 核 子 間 相 互 交 換 介 子 而 產(chǎn) 生 的 。： 帶 電 荷 粒 子 或 具 有 磁 矩 粒 子 通 過(guò) 電 磁 場(chǎng) 傳 遞 著 相 互 之 間 的 作 用 。 強(qiáng) 力電 磁 力弱 力萬(wàn) 有 引 力 ： 主 要 表 現(xiàn) 在 粒 子 的 衰 變 過(guò) 程 。 三
7、 . 牛 頓 第 二 定 律 的 應(yīng) 用1. 牛 頓 第 二 定 律 的 數(shù) 學(xué) 表 達(dá) 式 矢 量 式 ：分 量 式 ： 22dtrdmdtvdmamF 2. 用 牛 頓 第 二 定 律 解 質(zhì) 點(diǎn) 動(dòng) 力 學(xué) 問(wèn) 題 m2 m1 圖 155 Fgm 1 T T 例 2-2 一 質(zhì) 量 為 m的 質(zhì) 點(diǎn) t=0時(shí) 自 坐 標(biāo) 原 點(diǎn) 以 初 速做 平 拋 運(yùn) 動(dòng) ， 運(yùn) 動(dòng) 過(guò) 程 中 受 到 空 氣 阻 力， 求 :（ 1） t 時(shí) 刻 質(zhì) 點(diǎn) 的 速 度 ； （ 2） 質(zhì) 點(diǎn) 的 運(yùn) 動(dòng) 方 程 。 i 00 mkf 討 論 ： 慣 性 系 : 牛 頓 定 律 成 立 的 參 考 系 。
8、 一 切 相 對(duì) 于 慣 性系 作 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 的 參 考 系 也 是 慣 性 系 。非 慣 性 系 :相 對(duì) 于 慣 性 系 作 加 速 運(yùn) 動(dòng) 的 參 考 系 。 在 非慣 性 系 內(nèi) 牛 頓 定 律 不 成 立 。一 慣 性 參 照 系 與 非 慣 性 參 照 系 一 、 質(zhì) 點(diǎn) 動(dòng) 量 定 理 ： 微 分 形 式 ）( ddd )d(mddm tPttF 動(dòng) 量 mP 積 分 形 式 ）(mmd 121221 PPtFtt沖 量 21 dtt tFI 平 均 沖 力 ： 1221 dtt tFF tt 1t 2tF F(t)1212 21 d)( PPtFttF tt 動(dòng)
9、量 定 理 由 牛 頓 第 二 定 律 導(dǎo) 出 ， 它 只 在 慣 性 系 中才 成 立 。 Fo t 動(dòng) 量 定 理 是 矢 量 關(guān) 系 式 ， 具 體 應(yīng)用 時(shí) 常 采 用 分 量 形 式 。 0ppI zzz yyy xxx ppI ppI ppI 000 二 、 質(zhì) 點(diǎn) 系 的 動(dòng) 量 定 理 ：系 統(tǒng) 質(zhì) 點(diǎn) 系 外 界內(nèi) 力 外 力 m 1 F12 F21 m 2F1 F2兩 個(gè) 質(zhì) 點(diǎn) 構(gòu) 成 的 系 統(tǒng) ： 101111211 mm)d(:m 0 VVtFFtt 202222122 mm)d(:m 0 VVtFFtt )m(m)m(m)d( 0 202101221121 tt
10、VVVVtFF n個(gè) 質(zhì) 點(diǎn) 構(gòu) 成 的 系 統(tǒng) ： tt ni ninit0 1 1 0ii1 iii VmVm)dF( tt t0 0PPdFI 作 用 于 系 統(tǒng) 的 合 外 力 的 沖 量 等 于系 統(tǒng) 動(dòng) 量 的 增 量 。 三 、 動(dòng) 量 守 恒 定 律 ： 恒 矢 量或 iii PPF m,0 0 ， 全 守 恒 ， 系 統(tǒng) 動(dòng) 量 沿 任 一 方 向分 量 都 守 恒 。0 iF 部 分 守 恒 ， Cm ixi 0ixF 內(nèi) 力 外 力 ， 可 用 動(dòng) 量 守 恒 求 近 似 解 。 動(dòng) 量 守 恒 定 律 是 物 理 學(xué) 中 普 遍 適 用 的 基本 規(guī) 律 之 一 。 動(dòng)
11、 量 守 恒 定 律 應(yīng) 用 舉 例 ：火 箭 運(yùn) 行 的 原 理 例 2-3質(zhì) 量 m=2kg的 物 體 沿 x軸 作 直 線 運(yùn) 動(dòng) ， 所 受 合 力F=10+6x(SI)， 如 要 在 x0=0處 時(shí) 速 度 v0=0， 試 求 該物 體 運(yùn) 動(dòng) 到 x=4m處 時(shí) 速 度 的 大 小 。解 ： 2610dddd xxmtmF x xxm 0 20 d)610(d 168210 432 xxx s/m31 例 2-4質(zhì) 量 為 m的 子 彈 以 速 度 0水 平 射 入 沙 土 中 ， 設(shè) 子 彈所 受 阻 力 與 速 度 反 向 ， 大 小 與 速 度 成 正 比 ， 比 例系 數(shù)
12、為 K， 忽 略 子 彈 的 重 力 ， 求 ：1 子 彈 射 入 沙 土 后 ， 速 度 隨 時(shí) 間 變 化 的 函 數(shù) 式2 子 彈 進(jìn) 入 沙 土 的 最 大 深 度0 kf 解 ： tmkf dd 0 dd0 kmtt 例 2-4 質(zhì) 量 為 m的 子 彈 以 速 度 0水 平 射 入 沙 土 中 ， 設(shè) 子 彈所 受 阻 力 與 速 度 反 向 ， 大 小 與 速 度 成 正 比 ， 比 例 系數(shù) 為 K， 忽 略 子 彈 的 重 力 ， 求 ：1 子 彈 射 入 沙 土 后 ， 速 度 隨 時(shí) 間 變 化 的 函 數(shù) 式2 子 彈 進(jìn) 入 沙 土 的 最 大 深 度0 kf 解 ：
13、 0 dd0 kmtt m/kt0e 欲 求 子 彈 進(jìn) 入 沙 土 的 最 大 深 度 應(yīng)xmtmk dddd 00 0m ax dd x xmk kmx 0max N Fmgf q平 面 上 放 一 質(zhì) 量 為 m的物 體 ， 已 知 物 體 與 平面 的 滑 動(dòng) 摩 擦 系 數(shù) 為 ， 物 體 在 恒 力 的 作 用下 運(yùn) 動(dòng) ， 若 要 使 物 體獲 得 最 大 的 加 速 度 ，則 力 的 方 向 與 水 平 面的 夾 角 應(yīng) 為 多 大 ？ N Fmgf qq = arctan a =( F cosq - m g + F sinq ) / mda / dq =0 tanq =F cosq - f = m aF sinq + N - m g = 0f = N平 面 上 放 一 質(zhì) 量 為 m的 物 體 ，已 知 物 體 與 平 面 的 滑 動(dòng) 摩 擦 系數(shù) 為 ， 物 體 在 恒 力 的 作 用 下運(yùn) 動(dòng) ， 若 要 使 物 體 獲 得 最 大 的加 速 度 ， 則 力 的 方 向 與 水 平 面的 夾 角 應(yīng) 為 多 大 ？ 力 作 用 在 質(zhì) 量為 m=2kg的 物 體 上 ， 初 速 度 v0= m/s， 試 求 ： 2s內(nèi) 的 沖 量 ， t=2s時(shí) 的 動(dòng) 量 。 jtitF 432 i
大學(xué)物理》第二章《質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)》
