人教版高中物理 4.3 运动与力 课件:37张PPT

课件37张PPT。Isaac Newton(1642-1727)1第2章 运动与力2.1 牛顿运动定律
2.2 常见的几种力
2.3 应用牛顿定律解题
2.4 非惯性系与惯性力2教学基本要求掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件。 熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况,能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题。32.1 牛顿运动定律一、牛顿第一定律
二、牛顿第二定律
三、牛顿第三定律4一、牛顿第一定律
内容
重要概念
1. 惯性 物体本身保持运动状态不变的性质。(惯性定律) 2. 力 力是改变物体运动状态的原因，不是维持
运动状态的原因。是由其他物体施予的。 3. 惯性系 惯性定律在其中严格成立的参考系叫惯性参考系，简称惯性系。5 哪些参考系是惯性系呢？
只能靠实验来确定
相对已知惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系
几种实用的惯性系：2、太阳系：太阳中心为原点，坐标轴指向恒星—绕银河中心的法向加速度～1.8?10-10m/s23、地心系：地心为原点，坐标轴指向恒星—绕太阳的法向加速度～6?10-3m/s2（小于g 0.1％）4、地面系（实验室系）：坐标轴固定在地面上—赤道处自转法向加速度～3.4?10-2m/s21、FK4系：以1535颗恒星平均静止位形作为基准—目前最好。6二、牛顿第二定律定义质点动量：内容：物体的动量对时间的变化率与所加的外力成正比，并且发生在这外力的方向上。在牛顿力学范围内，由于质量与运动速度无关，所以常见的关系是：两式统一的证明：某时刻质点受的合力为 ，则有：7重要概念 惯性质量惯性大小的量度。 1. 只适用于惯性系。3. 是瞬时关系式， 与 同时存在、改变、消失。 2. 研究对象是单个物体，即质点。4. 是合力， ，力的叠加原理。5. 是矢量式。其分量式为：直角坐标系：平面曲线运动：8三、牛顿第三定律
内容
两个物体对各自对方的作用总是大小相等，方向相反。讨论
1. 同时产生，同时消失。
2. 属于同种性质的力。
3. 分别作用于两个物体，不能抵消。
4. 只适用于惯性系。92.2 常见的几种力一、万有引力（重力）
二、弹性力
三、摩擦力10一、万有引力（重力）重力引力质量：反映物体引力的性质。
惯性质量：反映物体抵抗运动变化的性质。用矢量形式表示11 讨论：万有引力公式只适用于两质 点。一般物体万有引力很小，但在天体运动中却起支配作用。12 对于自由下落的物体，由万有引力定律和牛顿定律 因g对一切物体都相同，则mi与mg的比为常数，与物体的具体性质无关，适当选择单位使? 惯性质量等于引力质量13二、弹性力 物体发生弹性形变后，内部产生欲恢复原状的力。 ◆ 支持力(正压力) ：垂直于接触面，指向受力物体。方向沿绳而指向绳要收缩的方向。14三 摩擦力（2）滑动摩擦力： 当两个相互接触的物体沿着接触面方向有相对滑动时，在各自接触面上受到的阻止相对滑动的力。其方向与滑动方向相反。?k为滑动摩擦系数（1）静摩擦力： 当有接触面的两个物体相对静止但有相对滑动趋势时，它们之间产生的阻碍相对滑动的力。其方向与相对滑动趋势方向相反。注：静摩擦力的大小随外力的变化而变化。最大静摩擦力：?s为静摩擦系数一般μs＞μk15力的种类力的强度大多数粒子万有引力 弱力 电磁力 强力相互作用的物体一切质点核子、介子等强子 电 荷 无限远 力 程 无限远四 种 基 本 力 的 特 征16温伯格
萨拉姆
格拉肖三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 . 鲁比亚、范德米尔两人因从实验证明电弱相互作用，于1984年获诺贝尔物理学奖 。电弱相互作用
强相互作用
万有引力作用17课下认真研究教材 P53 — 56 的例题。2.3 应用牛顿定律解题
两类问题：已知运动求力
已知力求运动解题步骤：
确定对象 分析运动
画隔离物体受力图
列方程 解方程18例题2.1 一倾角为? ，长为l 的斜面固定在升降机的底板上，当升降机以匀加速度 竖直上升时，质量为 m 的物体从斜面顶端沿斜面下滑，物体与斜面的滑动摩擦系数为?k。求(1) 物体对斜面的压力；
　 (2) 物体从斜面顶端滑至底部的时间。　解：设物体相对升降机的加速度为　，则物体相对地面的加速度为：19解：分析运动状态分析受力例题2.2 长为l的线绳一端固定，另一端系一质量为m的小球。先拉住小球使线保持水平静止，然后松手使球下落。求线摆下θ角时小球的速率和线的张力。选择坐标系列方程（运动学条件）（初始条件）?20求解微分方程：21 例题2.3 质量为m的小球在水中由静止开始下沉。设水对小球的粘滞阻力与其运动速率成正比，即 k为比例系数，水对小球的浮力为B。求小球任一时刻的速度。解：222.4 非惯性系与惯性力一、非惯性系
二、加速平动参考系的惯性力
三、匀速转动参考系的惯性力23一、非惯性系惯性系：惯性定律在其中严格成立的参考系
叫惯性参考系，简称惯性系。惯性系的重要性质：相对已知惯性系作匀速直线
运动的参考系也是惯性系。非惯性系：相对已知惯性系作加速运动的参考系。牛顿第二定律必须在惯性系中使用。在非惯性系中如何形式地应用牛顿第二定律？办法是：在分析受力时，只需加上某种
“虚拟”的力（称为惯性力）24二、加速平动参考系的惯性力设：地面参考系为惯性系
火车参考系相对地面参考系加速平动
加速度为质点在火车参考系中运动的加速度为25在地面参考系中可应用牛顿第二定律（1）在火车参考系中形式上应用牛顿第二定律（2）26分析：1. 我们认识的牛顿第二定律形式：
左边是合力 右边是质量乘加速度
2. 非惯性系中
“合力” = 实际外力之和+
（“真实力”） 3. 在非惯性系中牛顿第二定律的形式为27就是惯性力式中惯性力 是参考系加速运动引起的附加力，本质上是物体惯性在非惯性系中的体现。它不是物体间的相互作用，没有反作用力，是虚拟力。但有真实的效果。28三、匀速转动参考系 惯性离心力 科里奥利力
1. 惯性离心力 地面观测：相对匀速转动参考系静止的质点受到惯性离心力作用：转动圆盘中观测：物体受力 却静止,所以有惯性力（1）（2）292 . 科里奥利力
相对匀速转动参考系运动的物体，
除受到惯性离心力外，
还受到一个力，称科里奥利力。
表达式为： 讨论：（1）惯性离心力和在惯性系中观察到的向心力大小相等、方向相反、作用在同一物体上。
（2）向心力是真实力；惯性离心力是虚拟力，是物体惯性在匀速转动参考系中的表现，没有反作用力。
301、科里奥利力的特征
1）与相对速度成正比
只有在转动参考系中运动时才出现
2）与转动角速度一次方成正比
当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要
3）科氏力方向垂直相对速度
该力不会改变相对速度的大小
4）科氏力在地球上的表现科氏力：31?北半球的河流水流的右侧被冲刷较重?落体向东偏斜?傅科摆摆动平面偏转
证明地球的自转北半球的科氏力32惯性力： 则有：在非惯性系中，只要在受力分析时加上惯性力，就可形式上应用牛顿定律。33例题2.4 动力摆可用来测定车辆的加速度。在如图所示的车内，一根质量可略去不计的细杆，其一端固定在车的顶端，另一端系一小球，当列车以加速度 行驶时，细杆偏离竖直线成 角,试求加速度 与摆角 间的关系。解：取以加速度 运动的车厢为参考系，此参考系为非惯性系。小球相对于车厢静止。xOy 当细棒的摆角为 时，小球受力分析如图所示。建立如图所示的坐标系。OFiGFTa34一般来说，车辆的加速度不是很大，此时求解得:因此，可由摆角即可测出车辆的加速度。故上式可近似为：由于小球处于平衡状态，所以有：xOyOaFiGFTx方向：y方向：第2章结束35小 结1、用牛顿运动定律解题的基本要诀2、注意牛顿定律只适用于惯性系。认物体36 3、质点受变力作用而运动时，在列出牛顿定律分量式后，要通过分离变量再积分的方法求解相应的运动问题。37