第二章质点运动的基本定律
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当相互接触的物体发生形变时，彼此之间就有力 的作用，这种与物体形变相联系的力成为弹性力。
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
几种常见的弹性力：
（1）弹簧中的弹性力
弹性力可由胡克定律（Hooke law）确定。即
F kx
(2.7)
（2）正压力
接触是产生正压力的前提，挤压发生形变是 产生正压力的关键。
a d
dt
F d(m ) dp
dt dt
吉林大学 物理教学中心
(2.2)
（1）叠加性： F是合外力；
（2）式（2.1）和（2.2）应用时使用分量式
在直角坐标系中
Fx
max
m dvx dt
d mvx
dt
Fy
may
m dvy dt
d
mv y dt
Fz
maz
吉林大学 物理教学中心
四、弱力（弱相互作用）
主要存在于中子、质子、电子、中微子之间， 力程更短（远小于10－15米），强度很弱（约为强 力的10－15倍）。
强力和弱力都是短程力，只在微观现象中才呈现。 四种基本自然力的特征:
种类
作用对象 媒介粒子 相对强度
强相互作用
夸克
胶子
电磁相互作用 带电粒子
光子
（3）绳中的张力
一般说来绳中各处的张力不一定相同，与绳
子各处的形变、绳子的质量分布及运动状态有关。
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
（4）摩擦力 是一种接触力，当两相互接触的物体之间有
相对运动（或运动趋势）时，在接触面处产生一 种切向力，其方向总是与相对运动（或运动趋势） 的方向相反。
低速：物体速度远低于光速。 宏观：物体尺寸远大于原子的尺度。
狭义相对论 量子力学
2019年9月3日星期二
高速运动问题 微观粒子问题
吉林大学 物理教学中心
三. 利用牛顿定律解题步骤： （1）选惯性系，取隔离体； （2）受力分析； （3）建立坐标，写方程； （4）求解。
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
2.1 牛顿运动定律
2.1.1 牛顿运动定律表述
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， 直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。
用数学形式表示为
பைடு நூலகம்
F 0时, v 恒矢量
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
牛顿第一定律给出了两个重要的物理概念： 惯性（inertia） 力（force）
m dvz dt
d mvz
dt
(2.3)
在自然坐标系中
Ft
mat
m
dv dt
Fn
man
m
v2
(2.4)
（3）瞬时性：F 和 a 是瞬时关系，二者同时出现，
同时消失。
（4）公式中的运动量 p m 称为质点的动量；
（5）公式中的质量m反映了物体惯性的量度，称为
例2.1 一个质量为m的物体，在有粘性的流体中运动，受到的阻
力与速度大小成正比，方向相反，即f =－b，式中b为常数。若
物体只受阻力作用，当t = 0时，物体以初速度0开始在流体中运
动，试求物体的速度方程。
解 以物体为研究对象，其受力f =－b 。根据牛顿第二
第二章
质点运动的基本定律
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
概述
研究对象：质点、质点系
研究内容：质点间的相互作用对其运动状 态的影响。质点运动状态变化 的原因及运动状态变化所遵循 的规律。
研究基础：以牛顿三定律为基础，从而建 立起整个经典力学的体系。
2019年9月3日星期二
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(2)物体的重力是由地球对物体的引力产生的。
P
G
mm r2
mg
则g
G
m r2
9.8m s-2
2019年9月3日星期二
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二、电磁力（电磁相互作用） 存在于静止电荷之间的电力和运动电荷之间
的磁力，统称电磁力（electromagnetic force）。
弹性力、张力、压力、摩擦力等都是原子、 分子之间电磁力的宏观表现。
F
0
不遵守第二定律
a 非惯性系
惯性系
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
说明
1. 牛顿定律成立的参照系叫惯性系，不成立的参照系叫做非惯性系。
2. 相对于惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。
3.
F
ma
中，加速度是相对于惯性系的。
二、 牛顿定律适用范围
牛顿定律适用于低速、宏观物体。
万有引力和电磁力都是长程力（与距离平方成 反比），在宏观现象中起着重要作用。
三、强力（强相互作用）
在原子核内的质子之间存在一种比电磁力更 强的自然力，把原子核内的质子及其中子紧密的 束缚在一起。称作强力（strong force）。
力程短(10－15~10－16米)，强度大(比库仑力大102倍)。
2019年9月3日星期二
惯性质量； 2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
三、牛顿第三定律
物体间的作用力和反作用力在同一直线上，
大小相等而 方向相反。 F12 F21
F21 F12
1
2
（1）二力同时存在、同时消失、相互依存； （2）分别作用在两个物体上，不是平衡力；
（3）作用力和反作用力具有相同性质。
弱相互作用 大多数粒子 中间玻色子
引力相互作用 全部粒子 引力子（?）
1 10－2 10－13 10－38
力程(m) <10－15
<10－17
2019年9月3日星期二
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2.1.3 牛顿运动定律的适用范围
一、 惯性系与非惯性系
F 0
a 0
遵守第二定律
a 0
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2.1.2 基本的自然力
自然界的各种作用力，就其本质而言，都可以归结
为四种基本的相互作用
一、万有引力（任何物体之间都存在着相互引力）
F
G
m1m2 r2
r0
(2.5)
式中G称为万有引力常量。r0为r 方向的单位矢量。
注意:
(1)只适用于质点，即只有物体的尺寸远远小于它们之间 的距离时，万有引力公式才可直接应用。
惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性称为惯性。
力：力是外界对物体施加的作用,它是物体状态改变（即 产生加速度）的原因。
二、牛顿第二定律
物体受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小 与作用在物体上的合外力的大小成正比，与物体的质量 成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。
F ma
（2.1）
2019年9月3日星期二
2019年9月3日星期二
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几种常见的弹性力：
（1）弹簧中的弹性力
弹性力可由胡克定律（Hooke law）确定。即
F kx
(2.7)
（2）正压力
接触是产生正压力的前提，挤压发生形变是 产生正压力的关键。
a d
dt
F d(m ) dp
dt dt
吉林大学 物理教学中心
(2.2)
（1）叠加性： F是合外力；
（2）式（2.1）和（2.2）应用时使用分量式
在直角坐标系中
Fx
max
m dvx dt
d mvx
dt
Fy
may
m dvy dt
d
mv y dt
Fz
maz
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四、弱力（弱相互作用）
主要存在于中子、质子、电子、中微子之间， 力程更短（远小于10－15米），强度很弱（约为强 力的10－15倍）。
强力和弱力都是短程力，只在微观现象中才呈现。 四种基本自然力的特征:
种类
作用对象 媒介粒子 相对强度
强相互作用
夸克
胶子
电磁相互作用 带电粒子
光子
（3）绳中的张力
一般说来绳中各处的张力不一定相同，与绳
子各处的形变、绳子的质量分布及运动状态有关。
2019年9月3日星期二
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（4）摩擦力 是一种接触力，当两相互接触的物体之间有
相对运动（或运动趋势）时，在接触面处产生一 种切向力，其方向总是与相对运动（或运动趋势） 的方向相反。
低速：物体速度远低于光速。 宏观：物体尺寸远大于原子的尺度。
狭义相对论 量子力学
2019年9月3日星期二
高速运动问题 微观粒子问题
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三. 利用牛顿定律解题步骤： （1）选惯性系，取隔离体； （2）受力分析； （3）建立坐标，写方程； （4）求解。
2019年9月3日星期二
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2.1 牛顿运动定律
2.1.1 牛顿运动定律表述
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， 直到其他物体的作用迫使它改变这种状态为止。
用数学形式表示为
பைடு நூலகம்
F 0时, v 恒矢量
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
牛顿第一定律给出了两个重要的物理概念： 惯性（inertia） 力（force）
m dvz dt
d mvz
dt
(2.3)
在自然坐标系中
Ft
mat
m
dv dt
Fn
man
m
v2
(2.4)
（3）瞬时性：F 和 a 是瞬时关系，二者同时出现，
同时消失。
（4）公式中的运动量 p m 称为质点的动量；
（5）公式中的质量m反映了物体惯性的量度，称为
例2.1 一个质量为m的物体，在有粘性的流体中运动，受到的阻
力与速度大小成正比，方向相反，即f =－b，式中b为常数。若
物体只受阻力作用，当t = 0时，物体以初速度0开始在流体中运
动，试求物体的速度方程。
解 以物体为研究对象，其受力f =－b 。根据牛顿第二
第二章
质点运动的基本定律
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
概述
研究对象：质点、质点系
研究内容：质点间的相互作用对其运动状 态的影响。质点运动状态变化 的原因及运动状态变化所遵循 的规律。
研究基础：以牛顿三定律为基础，从而建 立起整个经典力学的体系。
2019年9月3日星期二
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(2)物体的重力是由地球对物体的引力产生的。
P
G
mm r2
mg
则g
G
m r2
9.8m s-2
2019年9月3日星期二
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二、电磁力（电磁相互作用） 存在于静止电荷之间的电力和运动电荷之间
的磁力，统称电磁力（electromagnetic force）。
弹性力、张力、压力、摩擦力等都是原子、 分子之间电磁力的宏观表现。
F
0
不遵守第二定律
a 非惯性系
惯性系
2019年9月3日星期二
吉林大学 物理教学中心
说明
1. 牛顿定律成立的参照系叫惯性系，不成立的参照系叫做非惯性系。
2. 相对于惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。
3.
F
ma
中，加速度是相对于惯性系的。
二、 牛顿定律适用范围
牛顿定律适用于低速、宏观物体。
万有引力和电磁力都是长程力（与距离平方成 反比），在宏观现象中起着重要作用。
三、强力（强相互作用）
在原子核内的质子之间存在一种比电磁力更 强的自然力，把原子核内的质子及其中子紧密的 束缚在一起。称作强力（strong force）。
力程短(10－15~10－16米)，强度大(比库仑力大102倍)。
2019年9月3日星期二
惯性质量； 2019年9月3日星期二
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三、牛顿第三定律
物体间的作用力和反作用力在同一直线上，
大小相等而 方向相反。 F12 F21
F21 F12
1
2
（1）二力同时存在、同时消失、相互依存； （2）分别作用在两个物体上，不是平衡力；
（3）作用力和反作用力具有相同性质。
弱相互作用 大多数粒子 中间玻色子
引力相互作用 全部粒子 引力子（?）
1 10－2 10－13 10－38
力程(m) <10－15
<10－17
2019年9月3日星期二
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2.1.3 牛顿运动定律的适用范围
一、 惯性系与非惯性系
F 0
a 0
遵守第二定律
a 0
2019年9月3日星期二
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2.1.2 基本的自然力
自然界的各种作用力，就其本质而言，都可以归结
为四种基本的相互作用
一、万有引力（任何物体之间都存在着相互引力）
F
G
m1m2 r2
r0
(2.5)
式中G称为万有引力常量。r0为r 方向的单位矢量。
注意:
(1)只适用于质点，即只有物体的尺寸远远小于它们之间 的距离时，万有引力公式才可直接应用。
惯性：物体保持静止或匀速直线运动状态的特性称为惯性。
力：力是外界对物体施加的作用,它是物体状态改变（即 产生加速度）的原因。
二、牛顿第二定律
物体受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小 与作用在物体上的合外力的大小成正比，与物体的质量 成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。
F ma
（2.1）
2019年9月3日星期二