浙大大学物理课件详解

§2.1 牛顿运动定律 ( 经典力学的基础 )
—— 从无数实验事实中归纳而得
1、自然界的物体本来是什么状态？ 2、物体受到外来作用后会怎样？ 3、作用双方存在什么关系？ 4、作用的本质是什么？
------牛顿第一定律 ------牛顿第二定律 ------牛顿第三定律 ------由特定媒介传递的
引起原子核衰变，有轻子参与的相互作用力, 短程力 ＜10 -17 m 中子β衰变 n → p + e - +ν 弱电统一理论 Weinberg－Salam－Galshow
( Nobel Prize 1979 )
S.Weinberg A.Salam S.L.Galshow
(相互作用 )标准模型 —— QCD + 弱电统一理论
万有引 : 两 力质 定 m 1、 m 点 律 2, 相r 距
F G m r 1m 22 r o 引力 : G 常 6.6数 71-1 0牛 1 · 米 顿 2 ／千 2 引力 :m 质 1、 m 2量 ,
质点动力学
引力质量和惯性质量:
以 千 克 原 器 作 为量 引和 力惯 质性 质 量 的准 共， 同 基
摩擦力 : 阻碍物体相对运动 最大静摩擦力 f 0 = μ0 N
动摩擦力 f = μ N
唯象力 —— 唯象参数: k 、 μ0 、μ
质点动力学
(3) 强相互作用
核子间的相互吸引力, 短程力 ＜10 -15 m
量子色动力学 (QCD) Quantum Chromo dynamics (4) 弱相互作用
质点动力学
力类型
特征量
力
程
万有引力
长程
电磁力
长程
强力
短程
弱力
短程
作用范围 作用强度 传递媒介
0~
10-39
引力子?
0~
10-2
光子
< 10 -15m
1
<10-17m
10-12
胶子 中间 玻色子
牛顿力学对微观运动不适用 ( 微观运动 : 量子力学 ) 牛顿力学范围内只涉及: 引力相互作用和电磁相互作用(长程力)
质点动力学
力学相对性原理 —— 力学定律在所有惯性系中具有相同形式
K : 惯性系 K : 相对于K以速度u作匀速直线运动
质点: m
m
m m
力: F
F
F F
速度: v
v
v v u ( 伽利略变换)
加速度: a
a
第二定律
F
m
a
m
百度文库dv
m
d
( v u) m dv
m a
F
即
F
m
a
dt dt K 也为惯性系
质点动力学
§2.3 力学相对性原理 非惯性系力学定律
当车的 a = 0 时, 单摆和小球的状态符合牛顿定律 当 a≠0 时在车内观察, 单摆和小球的状态不符合牛顿定律 • 在有些参考系中牛顿定律成立, 这些参考系称为惯性系 • 相对惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系 • 相对惯性系作加速运动的参考系是非惯性系
第二章 质点动力学
本课时教学基本要求
1、掌握质量(惯性质量, 引力质量)、力(基本力, 唯象力)、 和惯性力等概念
2、掌握牛顿第二定律的基本内容及其适用条件， 熟练掌握用牛顿第二定律求解质点动力学问题。
3、掌握常见力的性质和计算方法, 能熟练分析物体受力情况， 掌握隔离体图法。
4、理解惯性系和非惯性系的区别， 初步掌握在非惯性系中求解质点动力学的方法
四种基本相互作用
质点动力学
牛顿第一定律
惯性定律 ——外力为零时,物体保持原有运动状态不变 ( 定义了)惯性系 —— 惯性定律成立的参考系
( 通常选地球或太阳为惯性系 )
地球参考系 (近似惯性系)
太阳参考系
星系参考系
质点动力学
地心参考系 : 自转加速度 太阳参考系 : 公转加速度 银河系参考系 : 绕行加速度
质点动力学
(2) 电磁相互作用 电磁力 —— 长程力 ( 吸引力或排斥力 )
力学中 : 张力 、拉力 、正压力 、弹性力 、摩擦力 …… —— 分子间电磁相互作用的集体效应(分子力的宏观表现)
拉力 : T
张力 : T＇
正压力 : N (垂直于接触面)
弹性力 : 胡克定律 f =－ k x
(与位移方向相反)
dt
—— 不存在绝对参考系 ( 相对性 )
质点动力学
非惯性系中的力学定律 一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系, 仍是惯性系 一切相对于惯性系作加速运动的参考系, 都是非惯性系 (平动、转动)
(1)平动非惯性系 —— 相对于惯性系作直线加速运动的参考系
定 绝义 对 a惯 加a性 速 :a力 度 (Fa惯 ii 性mF系 aF)imm 相a则 ai 对 Fm m 加 aaFi速 am m度 a(ai非 惯性)系牵连加速ai度 (引进惯性,力 在后 非惯性系中第形二式定上律成) 立
质点动力学
牛顿第三定律 作用与反作用力定律
F 12 F 21 (力为 ) 矢
• 作用力与反作用力属于同一性质的力
• 作用力与反作用力同时产生、同时消失
• 第三定律是物体受力分析的基础
四种基本相互作用
——力是物体间的相互作用 自然界四种基本相互作用 : 引力 、电磁 、强 、弱 (1) 引力相互作用 引力 —— 长程力 ( 吸引力 )
即：m0引m0惯 1kg. 则对任一物体，地 当球 处上 于同一地点时
有 ：p0
Gm0引M R2
m0惯g0
,
p
Gm引M R2
m惯g0
可
得m： 引 m惯
m0引 m0惯
1，
即
： m引
m惯
重力 P —— 地表附近的地球引力
物体m 质 , 地 量球质 M E ,量 地球半 R 径
重力 PGm R2M Em0g, 重力加 g0速 GM R 度 2E 9.8 (m／ s2) (地球有 、 公 自转 非 转， 严格)惯性系
〔注意点〕
m： 由 实 验 确m定 a。 mma
m a
a
• 第二定律原则上只适用于质点
• 第二定律只能用于惯性系
• F 与 a 的关系是瞬时关系 ( 力是产生加速度的原因 )
• 分量形式:
直角坐 : F F F 标 zx y m m m a a a 系 xzy 自然坐 : F F 标 tn m m a a 系 tn
a ~ 3.4 cm/s2 a ~ 0.6 cm/s2 a ~ 3 10-8 cm/s2
质点动力学
§2.2 牛顿第二定律
运动定律 ——物体受外力作用 F, 相对于惯性系的加速度a
F a
F
mamd2r
单 位m: 千 克 (kg)
d2t
F: 牛 顿 ( N) (千 克 · 米 ／2秒 )
（ 定 义 了 ） 惯物 性体 质惯 量性 大 小 的 量 度