2010大学物理学——2运动与力

§2.3 常见的几种力 1.重力(Earth gravity): G =mg 2.弹力(Elastic forces): ① 正压力或支持力: ② 绳或线的拉力: ③ 弹簧的弹力: f kx
3.摩擦力(Frictional forces)
⑴滑动摩擦力: fk=kN ⑵最大静摩擦力: fs max= sN
第二章 运动与力
本章：来自百度文库
牛顿运动定律 SI单位和量纲 常见的几种力 基本的自然力 惯性系与非惯性系
惯性力
牛顿的科学成就
Issac Newton (1642—1727)
数学：微积分；二项式定理 力学：万有引力定律；牛顿运动三定律 光学：光的色散，微粒说，牛顿环 天文：反射望远镜，行星运动规律，潮汐
Nature and Nature's laws lay hid in night: God said, Let Newton be! and all was light.
2.牛顿第二定律(Newton’s Second Law of Motion)
“The change of motion is proportional
to the motive force impressed, and is made in the direction of the right line in which that force is impressed.”
4.流体阻力(Fluid friction):
⑴ v 较小时: fd kv
⑵ v 较大时: fd kv2
空气中：
fd

1 2
C
Av2
C:阻力系数； ：空气密度； A：物体有效横截面积
(3)终极速率(terminal speed)：
物体在流体中下落的最大速率
fd

mg

1 2
CAvt 2
物体都保持静止的或沿一条直线作匀
速运动的状态，除非作用在它上面的力迫
使它改变这种状态。
Fi 0
v const.
Note:
牛Ⅰ成立的参考系，称为惯性参考 系(Inertial Reference Frame).
常用的惯性参考系：
(1)地面参考系 (or实验室坐标系) (2)地心参考系 (3)太阳参考系 (4)FK4参考系 (5)相对于任一惯性系作匀速直线运 动的参考系
SI (le Système International d'unités ) ——国际单位制
1960年第11届国际计量大会通过
力学基本量:时间(s), 长度(m),质量(kg) 导出量: 速度(m/s),加速度(m/s2),力(N),等
国际单位制基本单位
量的名称
长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量 发光强度
F

Gm1m2 r2
G:引力常量, G = 6.67428 1011 Nm2/kg2
(2009年测定值: 6.67390 1011 Nm2/kg2)
m1, m2:引力质量，通常与惯性质量相等。
Notes: 质量分布具有球对称性的物体，等 效于全部质量集中于球心的质点.
2.电磁力(Electromagnetic force):
单位名称
米 千克
秒 安培 开尔文 摩尔 坎德拉
英文名称
m kg s A K mol cd
⒉量纲(Dimension) 将一个物理量用若干基本量的幂乘表出的 式子，称为该物理量的量纲.
e.g. [v]=LT-1
[a]=LT-2 [F]=MLT-2 []=T-1 []=T-2 ……
量纲分析——利用量纲来检验文字结果正 确性的方法.
“Every body continues in its state of rest, or in uniform motion in a straight line unless it is compelled to change that state by forces impressed upon it.”
--Alexander Pope (1688-1744)
« The Mathematical Principles of
Natural Philosophy » In 1687 “自然哲学之数学原理”
§2.1 牛顿运动定律(Newton’s Three Laws of Motion)
1.牛顿第一定律(Newton’s first law of motion)
物体的动量对时间的变化率与所加的外
力成正比，并F且 发生d在p 这外力的方向上。

dt
其中 pF —m—v合—外—力质点的动量
当vc(光速)时，m=const.

F

ma
Notes:
① 牛Ⅱ定义了物体的“惯性质量” （物体惯性的度量）
② 多个力作用于同一物体，这些力的 作用效果跟等于它们矢量和的那一 个力的作用效果一样，称为力的叠 加原理。
3.牛顿第三定律
“To every action there is always opposed an equal reaction, or, the mutual actions of two bodies upon each other are always equal, and directed to contrary parts.”
对于每一个作用，总有一个相等的反作用 与之相反；或者说，两个物体对各自对方的
相互作用总是相等的，而 且指向相反的方向。 F12 F21
Notes: ①牛顿运动定律仅在惯性系中成立.
②在经典力学中，力与参考系无关.
§2.2 SI单位和量纲(SI Units and Dimension) 1. SI单位

mg

vt

2mg
CA
§2.4 基本的自然力(Fundamental Interaction of
Nature)
种类
万有引力 电磁力 强力 弱力
相对强度
1038 102 1 106
作用距离
不限 不限 1015m 1017m
1.万有引力(Universal Gravitation): 任何两个物质质点之间存在的力。
带电粒子或带电宏观物体之间的作用力， 以光子(photon)为传递媒介。
f

kq1q2 r2
k:库伦常数，k=9 109 Nm2/C2