人文物理.ppt
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第1章 宏观世界
1.2.3 万有引力定律
月亮为什么不掉下来？
7.9千米/秒
Arts Physics
牛顿的这种理想抛体实验，如今已经实现，这就 是人造地球卫星。如果卫星离地面越高，所需要 的速率就越小，例如月亮只需1千米/秒多一点。
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.3 万有引力定律
1.2.1 运动的描述
描述物体运动的状态，首先要指出物体在哪儿运动？ 运动的快慢快慢怎样。为此需引入相应的物理量。
时间、时刻
z
位矢、位移、速度、加速度
Biblioteka Baidu
r
O
P(x, y, z)
y
r = r(t) 运动方程
x
v lim r dr
t t0 d t
dv d2r a
dt dt2
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第1章 宏观世界
天体之间，以及地球与地球上的物体之间。牛顿推断， 引力是普遍存在的，宇宙中的每一对物体之间都有这 种力作用着，称为万有引力。
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.3 万有引力定律
万有引力定律
自然界中任何两个物体都以一定的力互相吸引，这个吸引力
的大小同两个物体质量的乘积成正比，同它们之间距离的平
金属丝 扭 转角度
放 大
光点 移动
18/35
第1章 宏观世界
Arts Physics
卡文迪许扭称实验的意义
①证明了万有引力的存在，使万有引力定律 进入了真正实用的时代； ②开创了微小量测量的先河，使科学放大思 想得到推广； ③卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的 人”！
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第1章 宏观世界
本定律.
F
m
a
注意：
(1)物体的质量就是用来恒量物体惯性大小的物理量
(2)F 应理解为物体所受之合力
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
牛顿第三定律
力是成对出现的，只要一个物体施力于第二个物体，第二
个物体就施力于第一个物体，这两个力被称为作用力与反
作用力。这两个力总是大小相等，方向相反，始终在同一
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧！” 于是一切成为光明。
——亚历山大·波普
“如果说我 比多数人看 得远一些的 话，那是因 为我站在巨 人们的肩 上。”
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
牛顿第一定律 物体不受外力作用将保持静止或作匀速直线运动。物体 保持这种运动状态的特性，称为惯性，所以第一定律又 称为惯性定律。
Arts Physics
人文物理
主讲：王清涛 联系：wangqt@qdu.edu.cn
人文 物理
11
第二篇 从蛇头到蛇尾
Arts Physics
第二篇 从蛇头到蛇尾
介观
微观 量子力学 经典力学 42个数量级
宏观
天体物理 宇观
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第二篇 从蛇头到蛇尾
Arts Physics
第1章 宏观世界
§1.1宏观世界的数量级
第1章 宏观世界
1.2.1 运动的描述 物理模型 质点、质点系、刚体 惯性系……
Arts Physics
“建模”是物理学认识物质世界的基本策略，离开 了模型，物理学将寸步难行，陷入一种不可知论。
一个好的物理学家，往往就是善于提出物理模 型的科学家。
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.牛顿认为地球拉着月亮和下落的苹果所受到的力的方
式完全相同，这个力是地球施加给一切物体的吸引力。 后来，牛顿根据这个道理推论，不仅地球与月亮之间 有吸引力，地球与太阳之间也存在着吸引力，这就是 以太阳为中心，各个行星(包括地球在内)能按一定轨 道绕着太阳运动的根据。
2. 我们只有一个宇宙，一个自然界。引力应不只存在于
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第1章 宏观世界
Arts Physics
§1.2.1 运动的描述 参考系
所谓参考系，就是为描述物体的运动而选定的另一个作为参 考的物体；而坐标系是固结于参考系上的一个数学抽象。
直角坐标系
自然坐标系
极坐标系
惯性系:惯性定律在其中成立的参考系，反之称为非惯性系
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日心系
Z
地面系
o
Y
X 地心系
伽利略斜面实验
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
伽利略的方法：经验(以实验和观察的形式)与思维
(以创造性构筑的理论和假说的形式)之间的动态的相互作 用。不是追随权威而是向经验和理性思维学习，正是这 个观念使伽利略的工作和科学如此强有力，并且经得起 时间的考验。
方成反比。又称物质相互作用的普遍规律。
F
G
m1 m2 r2
er
G 6.754 10-11 m3 kg s2
卡文迪许扭称实验被评为 十大最优美物理实验。
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第1章 宏观世界
扭称原理流程图：
Arts Physics
引力
放 大
引力 力矩
金属丝 扭转
扭转 力矩
平面镜 放大 反射光
转动角度
转动
10-7m以上的客体 其下限相当于有机 大分子的尺寸
我们日常生活中所 接触到的都属于宏 观世界。
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第1章 宏观世界
§1.2 宏观客体的运动规律
Arts Physics
最简单，但又是最普遍的运动形式——机械运动
定义：物体的位置随时间发生 变化的运动，称为机械运动。
伽利略
为了研究运动变化 的规律，首先要对 运动状态进行描述
直线上，同时出现也同时消失。又称为作用反作用定律。
F12 F21
为什么我们只看 到苹果下落，未 见地球上升呢？
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第1章 宏观世界
1.2.3 万有引力定律
月亮为什么不掉下来？
Arts Physics
月亮以每秒1.02km绕地球 轨道飞行
物体有一定的速度，同时受到向心力作用，是维 持物体作圆周运动的必要条件。
“对现象的观察提出假设，运用数学和逻辑 的手段得出推论，通过物理的或思想的实验 对推论进行检验，对假设进行修正和推广”
实质就是实验和理论和谐地结合起 来的方法………
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
牛顿第二定律
物体在外力作用下运动的加速度和外力成正比，
并且加速度的方向和外力方向相同,又称运动基
Arts Physics
1.2.3 万有引力定律
思考： (1)两个60㎏的人相距1米，估算出他们之间的 万有引力？
0.00000024牛顿
(2)如何不用锻炼或节食来达到减轻体重的目的？
第1章 宏观世界
1.2.3 万有引力定律
月亮为什么不掉下来？
7.9千米/秒
Arts Physics
牛顿的这种理想抛体实验，如今已经实现，这就 是人造地球卫星。如果卫星离地面越高，所需要 的速率就越小，例如月亮只需1千米/秒多一点。
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.3 万有引力定律
1.2.1 运动的描述
描述物体运动的状态，首先要指出物体在哪儿运动？ 运动的快慢快慢怎样。为此需引入相应的物理量。
时间、时刻
z
位矢、位移、速度、加速度
Biblioteka Baidu
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O
P(x, y, z)
y
r = r(t) 运动方程
x
v lim r dr
t t0 d t
dv d2r a
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第1章 宏观世界
天体之间，以及地球与地球上的物体之间。牛顿推断， 引力是普遍存在的，宇宙中的每一对物体之间都有这 种力作用着，称为万有引力。
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.3 万有引力定律
万有引力定律
自然界中任何两个物体都以一定的力互相吸引，这个吸引力
的大小同两个物体质量的乘积成正比，同它们之间距离的平
金属丝 扭 转角度
放 大
光点 移动
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第1章 宏观世界
Arts Physics
卡文迪许扭称实验的意义
①证明了万有引力的存在，使万有引力定律 进入了真正实用的时代； ②开创了微小量测量的先河，使科学放大思 想得到推广； ③卡文迪许被称为“第一个称量地球质量的 人”！
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第1章 宏观世界
本定律.
F
m
a
注意：
(1)物体的质量就是用来恒量物体惯性大小的物理量
(2)F 应理解为物体所受之合力
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
牛顿第三定律
力是成对出现的，只要一个物体施力于第二个物体，第二
个物体就施力于第一个物体，这两个力被称为作用力与反
作用力。这两个力总是大小相等，方向相反，始终在同一
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中， 上帝说：“让牛顿去吧！” 于是一切成为光明。
——亚历山大·波普
“如果说我 比多数人看 得远一些的 话，那是因 为我站在巨 人们的肩 上。”
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
牛顿第一定律 物体不受外力作用将保持静止或作匀速直线运动。物体 保持这种运动状态的特性，称为惯性，所以第一定律又 称为惯性定律。
Arts Physics
人文物理
主讲：王清涛 联系：wangqt@qdu.edu.cn
人文 物理
11
第二篇 从蛇头到蛇尾
Arts Physics
第二篇 从蛇头到蛇尾
介观
微观 量子力学 经典力学 42个数量级
宏观
天体物理 宇观
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第二篇 从蛇头到蛇尾
Arts Physics
第1章 宏观世界
§1.1宏观世界的数量级
第1章 宏观世界
1.2.1 运动的描述 物理模型 质点、质点系、刚体 惯性系……
Arts Physics
“建模”是物理学认识物质世界的基本策略，离开 了模型，物理学将寸步难行，陷入一种不可知论。
一个好的物理学家，往往就是善于提出物理模 型的科学家。
7/35
第1章 宏观世界
Arts Physics
1.牛顿认为地球拉着月亮和下落的苹果所受到的力的方
式完全相同，这个力是地球施加给一切物体的吸引力。 后来，牛顿根据这个道理推论，不仅地球与月亮之间 有吸引力，地球与太阳之间也存在着吸引力，这就是 以太阳为中心，各个行星(包括地球在内)能按一定轨 道绕着太阳运动的根据。
2. 我们只有一个宇宙，一个自然界。引力应不只存在于
4/35
第1章 宏观世界
Arts Physics
§1.2.1 运动的描述 参考系
所谓参考系，就是为描述物体的运动而选定的另一个作为参 考的物体；而坐标系是固结于参考系上的一个数学抽象。
直角坐标系
自然坐标系
极坐标系
惯性系:惯性定律在其中成立的参考系，反之称为非惯性系
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日心系
Z
地面系
o
Y
X 地心系
伽利略斜面实验
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
伽利略的方法：经验(以实验和观察的形式)与思维
(以创造性构筑的理论和假说的形式)之间的动态的相互作 用。不是追随权威而是向经验和理性思维学习，正是这 个观念使伽利略的工作和科学如此强有力，并且经得起 时间的考验。
方成反比。又称物质相互作用的普遍规律。
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G
m1 m2 r2
er
G 6.754 10-11 m3 kg s2
卡文迪许扭称实验被评为 十大最优美物理实验。
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第1章 宏观世界
扭称原理流程图：
Arts Physics
引力
放 大
引力 力矩
金属丝 扭转
扭转 力矩
平面镜 放大 反射光
转动角度
转动
10-7m以上的客体 其下限相当于有机 大分子的尺寸
我们日常生活中所 接触到的都属于宏 观世界。
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第1章 宏观世界
§1.2 宏观客体的运动规律
Arts Physics
最简单，但又是最普遍的运动形式——机械运动
定义：物体的位置随时间发生 变化的运动，称为机械运动。
伽利略
为了研究运动变化 的规律，首先要对 运动状态进行描述
直线上，同时出现也同时消失。又称为作用反作用定律。
F12 F21
为什么我们只看 到苹果下落，未 见地球上升呢？
13/35
第1章 宏观世界
1.2.3 万有引力定律
月亮为什么不掉下来？
Arts Physics
月亮以每秒1.02km绕地球 轨道飞行
物体有一定的速度，同时受到向心力作用，是维 持物体作圆周运动的必要条件。
“对现象的观察提出假设，运用数学和逻辑 的手段得出推论，通过物理的或思想的实验 对推论进行检验，对假设进行修正和推广”
实质就是实验和理论和谐地结合起 来的方法………
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第1章 宏观世界
Arts Physics
1.2.2 牛顿三定律
牛顿第二定律
物体在外力作用下运动的加速度和外力成正比，
并且加速度的方向和外力方向相同,又称运动基
Arts Physics
1.2.3 万有引力定律
思考： (1)两个60㎏的人相距1米，估算出他们之间的 万有引力？
0.00000024牛顿
(2)如何不用锻炼或节食来达到减轻体重的目的？