2020年高中物理竞赛力学篇进阶版2 牛顿运动定律共38张
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4、弱力： 粒子之间的另一种作用力，力程短、力 ======== 弱（10－2牛顿）
四种基本自然力的特征和比较
力的种类 相互作用的物体 力的强度 力 程
3、作用力和反作用力是作用在不同物 体上的同一性质的力。 与平衡力不同 。
（下一页）
2--3、力学中常见的几种力 重力：由于地球吸引使物体所受的力。质量与重力
加速度的乘积 mg ，方向竖直向下。
弹力： 发生形变的物体，由于力图恢复原状，对与
它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、 拉力、支持力、弹簧的弹力。在弹性限度内 f = -kx,方向总是与形变的方向相反。
Fx
?
dpx dt
Fy
?
dpy dt
Ft
?
ma t
?
m
d?
dt
?2 Fn ? ma n ? m ?
Fz
?
dpz dt
（下一页）
第三定律
两个物体之间对各自对方的相互作用总是
相等的，而且指向相反的方向。
?? F1 ? ? F2
注意： 1、力是使物体速度改变（产生加速度）的原因，
而不是维持速度的原因。
2、质量是量度物体惯性的物理量。
就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现，把牛
顿力学推上荣耀的顶峰。
但是，十九世纪末期 , 看来很和谐的经典物理理 论, 发生了很大的困难， 使许多物理学家感到困惑不 解. 正如开尔文在 1900年指出的那样，物理学理论的 大厦飞来两朵乌云（下册 P223注①）, 它动摇了经典 物理理论的基础 .
魔鬼的乌云并没有把牛顿力学摧垮，她在更加坚
?
?
ddvt ?e?t a n en
?
v2
?
? en
a
t
? dv 一?般ddtv?
dt
（下一页）
r?
?
? re?r
? v
?
dr
极坐标 r ? x2 ? y2
? er
:
矢径方向单位矢量
dt
s是路程,v ? v? ? ds
但
v?
? v
一般
dr（只是速度的一个径dt向分量）
? ? 一般
dt 位矢的大小随时间的变化率 一般
2020高中物理竞赛
力学篇 （进阶版） 第二章 牛顿运动定律
回顾： 速度
v?
?
? vxi
?
vy
? j?
? vzk
加速度
a? ?
dvx
? i?
dvy
? j?
dvz
? k
dt? d?t ?dt
? axi ? a y j ? azk
若速度
? v
?
? vet
自然坐标系
加速度
? a
?
? d (vet )
?
dt ? at et
摩擦力：物体运动时，由于接触面粗糙而受到的阻
======== 碍运动的力。分滑动摩擦力和静摩擦力。
======== 大小分别为 fk =? k N 及 fsmax= ?sN。
（下一页）
基本的自然力(已发现四种）
1、万有引力：
f
?
G
m1m 2 r2
G = 6.67?10-11Nm2/kg2
例:地球对物体的引力
===的叠加，如：
z ? vzt
（下一页学习牛顿定律）
自然和自然规律隐藏在黑暗之中，
上帝说“让牛顿降生吧”，
一切就有了光明；
但是，光明并不久长，魔鬼又出现了，
上帝咆哮说：“让爱因斯坦降生吧”，
就恢复到现在这个样子。
（下一页）
三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了
动力学三大定律和万有引力定律。其实，没有后者，
某一时刻的瞬时量， 不同时刻的量不同。
?
? r
过程量
相对性：不同参照系中，同一质点运动描述不同 不同坐标系中，具体表达形式不同
叠加性：任一曲线运动都可以分解成沿 x, y, z 三个各自独立的直线运动的叠加
（下一页）
叠加性： x ? x(t) y? y(t) z? z(t)
?x ? (x2 ? x1),? y ? ( y2 ? y1),?z ? (z2 ? z1)
实的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代，给
牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。
（下一页）
2-1 、牛顿运动定律 第一定律 惯性定律（ Newton first law ）
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。
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
运动叠加举例： 1、抛物线运动（抛体）
平抛：水平方向，匀速运动； 竖直方向，自由落体运动。
斜上抛：水平方向，匀速运动； 竖直方向，竖直上抛运动。
斜下抛：水平方向，匀速运动；
竖直方向，竖直下抛运动。
2、圆运动：垂直方向两个谐振动的叠加。
3、螺旋线运动 : 平面两维的圆运 x ? Acos? t
===动，与第三维的匀速直线运动 y ? Asin ? t
（下一页）
第二定律
F＝ d P
?
d
宏 观低 速 运动 中m 视 为常 量
(m v)
＝
ma
dt dt
即
? F
?
? ma
1、在[SI] 下，定量的说明了力、质量、加速度
三者的关系；
2、说明了质量是物体惯性的量度。
（下一页）
注意
1. 上式是一个瞬时关系式，即等式两边的各物理
---量都是同一时刻的物理量。 而且
? P
?
?G
Mm ? r 2 r0
地表附近, P
?
mg
?
G
Mm R2 ,?
g?
GM R2
2、电磁力：（库仑力） k = 9 ? 109Nm2/C2
f
?
k
q1q2 r2
注意：电磁力远远大于万有引力！
（下一页）
3、强力： 粒子之间的一种相互作用，作用范围 ======== 在0.4? 10-15米至10-15米。
vx
?
dx dt
,vy
?
dy dt
, vz
?
dz dt
ax
?
d 2x dt 2
,a
y
?
d2y dt 2
,az
?
d 2z dt 2
任一曲线运动都可以分解成沿 x,y,z 三个各自独立
的直线运动的叠加
运动的独立性原理
??
(运动的叠加原理 )
rv ?
描述质点运动状态的物理量
a
描述质点运动状态变化的物理量
（下一页）
2.
3.
在F一? 是般F?作情用况与在下质力点a? 上F?各同是力生一的、个矢同变量向力和、。同变、同灭。
常见的几中变力形式： F ? F ?x?? ? kx 弹性力
F ? F ?t?
打击力
F ? F ?v?? ? kv 阻尼力
（下一页）
4. 要注意定律的矢量性。
5. 牛顿第二定律的投影形式：
直角坐标系中 自然坐标系中
? dr dr 矢量的差的模 ? 其模的差
而 d 2r 只是质点径向加速度的一部分 除非直dt线2 运动，不能用d 2r 求加速度的大小。
dt 2
（下一页）
注 意
位矢
? r
位移 ? r?
速度 v?
加速度
? a
矢量性： 四个量都是矢量，有大小和方向
加减运算遵循平行四边形法则
瞬时性：
? rຫໍສະໝຸດ Baidu
? v
? a
四种基本自然力的特征和比较
力的种类 相互作用的物体 力的强度 力 程
3、作用力和反作用力是作用在不同物 体上的同一性质的力。 与平衡力不同 。
（下一页）
2--3、力学中常见的几种力 重力：由于地球吸引使物体所受的力。质量与重力
加速度的乘积 mg ，方向竖直向下。
弹力： 发生形变的物体，由于力图恢复原状，对与
它接触的物体产生的作用力。如压力、张力、 拉力、支持力、弹簧的弹力。在弹性限度内 f = -kx,方向总是与形变的方向相反。
Fx
?
dpx dt
Fy
?
dpy dt
Ft
?
ma t
?
m
d?
dt
?2 Fn ? ma n ? m ?
Fz
?
dpz dt
（下一页）
第三定律
两个物体之间对各自对方的相互作用总是
相等的，而且指向相反的方向。
?? F1 ? ? F2
注意： 1、力是使物体速度改变（产生加速度）的原因，
而不是维持速度的原因。
2、质量是量度物体惯性的物理量。
就不能充分显示前者的光辉。海王星的发现，把牛
顿力学推上荣耀的顶峰。
但是，十九世纪末期 , 看来很和谐的经典物理理 论, 发生了很大的困难， 使许多物理学家感到困惑不 解. 正如开尔文在 1900年指出的那样，物理学理论的 大厦飞来两朵乌云（下册 P223注①）, 它动摇了经典 物理理论的基础 .
魔鬼的乌云并没有把牛顿力学摧垮，她在更加坚
?
?
ddvt ?e?t a n en
?
v2
?
? en
a
t
? dv 一?般ddtv?
dt
（下一页）
r?
?
? re?r
? v
?
dr
极坐标 r ? x2 ? y2
? er
:
矢径方向单位矢量
dt
s是路程,v ? v? ? ds
但
v?
? v
一般
dr（只是速度的一个径dt向分量）
? ? 一般
dt 位矢的大小随时间的变化率 一般
2020高中物理竞赛
力学篇 （进阶版） 第二章 牛顿运动定律
回顾： 速度
v?
?
? vxi
?
vy
? j?
? vzk
加速度
a? ?
dvx
? i?
dvy
? j?
dvz
? k
dt? d?t ?dt
? axi ? a y j ? azk
若速度
? v
?
? vet
自然坐标系
加速度
? a
?
? d (vet )
?
dt ? at et
摩擦力：物体运动时，由于接触面粗糙而受到的阻
======== 碍运动的力。分滑动摩擦力和静摩擦力。
======== 大小分别为 fk =? k N 及 fsmax= ?sN。
（下一页）
基本的自然力(已发现四种）
1、万有引力：
f
?
G
m1m 2 r2
G = 6.67?10-11Nm2/kg2
例:地球对物体的引力
===的叠加，如：
z ? vzt
（下一页学习牛顿定律）
自然和自然规律隐藏在黑暗之中，
上帝说“让牛顿降生吧”，
一切就有了光明；
但是，光明并不久长，魔鬼又出现了，
上帝咆哮说：“让爱因斯坦降生吧”，
就恢复到现在这个样子。
（下一页）
三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，建立了
动力学三大定律和万有引力定律。其实，没有后者，
某一时刻的瞬时量， 不同时刻的量不同。
?
? r
过程量
相对性：不同参照系中，同一质点运动描述不同 不同坐标系中，具体表达形式不同
叠加性：任一曲线运动都可以分解成沿 x, y, z 三个各自独立的直线运动的叠加
（下一页）
叠加性： x ? x(t) y? y(t) z? z(t)
?x ? (x2 ? x1),? y ? ( y2 ? y1),?z ? (z2 ? z1)
实的基础上确立了自己的使用范围。宇宙时代，给
牛顿力学带来了又一个繁花似锦的春天。
（下一页）
2-1 、牛顿运动定律 第一定律 惯性定律（ Newton first law ）
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。
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
运动叠加举例： 1、抛物线运动（抛体）
平抛：水平方向，匀速运动； 竖直方向，自由落体运动。
斜上抛：水平方向，匀速运动； 竖直方向，竖直上抛运动。
斜下抛：水平方向，匀速运动；
竖直方向，竖直下抛运动。
2、圆运动：垂直方向两个谐振动的叠加。
3、螺旋线运动 : 平面两维的圆运 x ? Acos? t
===动，与第三维的匀速直线运动 y ? Asin ? t
（下一页）
第二定律
F＝ d P
?
d
宏 观低 速 运动 中m 视 为常 量
(m v)
＝
ma
dt dt
即
? F
?
? ma
1、在[SI] 下，定量的说明了力、质量、加速度
三者的关系；
2、说明了质量是物体惯性的量度。
（下一页）
注意
1. 上式是一个瞬时关系式，即等式两边的各物理
---量都是同一时刻的物理量。 而且
? P
?
?G
Mm ? r 2 r0
地表附近, P
?
mg
?
G
Mm R2 ,?
g?
GM R2
2、电磁力：（库仑力） k = 9 ? 109Nm2/C2
f
?
k
q1q2 r2
注意：电磁力远远大于万有引力！
（下一页）
3、强力： 粒子之间的一种相互作用，作用范围 ======== 在0.4? 10-15米至10-15米。
vx
?
dx dt
,vy
?
dy dt
, vz
?
dz dt
ax
?
d 2x dt 2
,a
y
?
d2y dt 2
,az
?
d 2z dt 2
任一曲线运动都可以分解成沿 x,y,z 三个各自独立
的直线运动的叠加
运动的独立性原理
??
(运动的叠加原理 )
rv ?
描述质点运动状态的物理量
a
描述质点运动状态变化的物理量
（下一页）
2.
3.
在F一? 是般F?作情用况与在下质力点a? 上F?各同是力生一的、个矢同变量向力和、。同变、同灭。
常见的几中变力形式： F ? F ?x?? ? kx 弹性力
F ? F ?t?
打击力
F ? F ?v?? ? kv 阻尼力
（下一页）
4. 要注意定律的矢量性。
5. 牛顿第二定律的投影形式：
直角坐标系中 自然坐标系中
? dr dr 矢量的差的模 ? 其模的差
而 d 2r 只是质点径向加速度的一部分 除非直dt线2 运动，不能用d 2r 求加速度的大小。
dt 2
（下一页）
注 意
位矢
? r
位移 ? r?
速度 v?
加速度
? a
矢量性： 四个量都是矢量，有大小和方向
加减运算遵循平行四边形法则
瞬时性：
? rຫໍສະໝຸດ Baidu
? v
? a