教教學學1、牛頓熱學或精典熱學是以牛頓三定理為基礎的熱學體系。主要討論質點動力學,就是要說明質點為何,或則說,在哪些樣的條件下做這樣或那樣的運動。衛星發射.MPG;打猴.swf;直升機.exe2、本章首先介紹牛頓三定理及其相關的概念,例如:力、質量、動量等,之后詳述直接借助它們剖析解決問題的技巧。質點的運動是可以任意選擇參考系加以描述的,而且,牛頓運動定理只能在慣性參考系中成3、基本要求:A、掌握牛頓三定理及其適應條件,能應用微分方式求解一維變力作用下的簡單的質點動力學問題;B、掌握剖析質點受力的方式,能剖析簡單系統在平面內的運動的熱學問題;C、了解四種基本自然力。1.5牛頓運動定理及其應用1、慣性——物體保持靜止或勻速直線運動狀態的這些屬性,稱作慣性;2、慣性(參考)系(1)、慣性系定義——在研究物體相對運動時,選定的參考系是牛頓運動定理適用的參考系,這樣的系也稱為慣性(參考)系;(2)、慣性系屬性——凡是相對于某一已知的慣性系,作勻速直線運動的參考系也都是慣性參考系。勻速直線運動勻速直線運動勻速直線運動僅憑觀測球的上拋和下落,不能覺察車相對地面的運動。兩個車一起運動勻速直線運動勻速直線運動最好的慣性系:FK4系:是由1535個星體平均靜止位形作為基準的參考系稍好點的慣性系:太陽通常工程上可用的慣性系:月球(地心或地面)什么參考系是慣性系呢??只能靠實驗來確定?相對已知慣性系勻速運動的參考系也是慣性系?目前慣性系的認識情況是二、牛頓第一定理(慣性定理)任何物體若果沒有力作用在它里面,都將保持靜止的或作勻速直線運動的狀態。
牛頓第一定理的意義:1、定義了慣性參考系2、定性了物體的慣性和力:保持運動狀態和改變運動狀態定義質點動量:主要內容:某時刻質點受的合力為物理牛頓第一定律思維導圖,則合力與動量的變化率有關系:特征:瞬時性;迭加性;矢量性;定量的量度了慣性1、瞬時性:之間一一對應3、矢量性:具體運算時應寫成份量式直角座標系中:4、定量的量度了慣性:牛頓第二定理只適用于質點的運動情況物體在運動中質量有所增減,如雄鹿、雨滴問題。高速(v以下兩種情況下,質量不能當常量牛頓第二定理的適用范圍四、牛頓第三定理第三定理闡明了力的兩個性質成對性討論第三定理是關于力的定理,它適用于接觸力。對于非接觸的兩個物體間的互相斥力,因為其互相作用以有限速率傳播,存在延后效應。互相作用之間是互相依存,同生同滅。當物體作用于物體B時,物體B也同時以力作用于物體A說明:斥力與反斥力是屬于同種性質的力,假如斥力是萬有引力,這么反斥力也是萬有引力。12五、對牛頓定理做一些解釋和說明1、牛頓第一定理和兩個熱學基本概念(慣性、力)相聯系。六、牛頓運動定理的適用范圍2、牛頓第一定理只是定性地強調了力和運動(動量)的關系。
13第一定理通常稱為慣性定理,一般覺得是由伽利略和笛卡爾得出;第二定理是牛頓在伽利略的自由落定理和惠更斯的向心加速度定理的基礎上建的;第三定理是牛頓在惠更斯、雷恩、沃利斯等人研究碰撞的時侯的基礎上構建的。彈性物體的碰撞定理,在熱學的體系中,是從牛頓定理中推出的,但從定理發覺的過程看,牛頓第二、第三運動定理是從碰撞定理、動量守恒定理的研究中逐漸行成的。14六、幾種常見的力和基本的自然力1、重力——由于月球吸引而使物體遭到的力稱作重力。重力的作用使液體有天然形狀--塊狀。2、彈力——發生形變的物體,因為要恢復原狀,對與它接觸的物感受形成力的作用,這些力稱作彈力。彈力的種類:正壓力或支持力;繩對繩的拉力(俗稱為張力);彈簧的拉力1067力的種類互相作用的物體力的硬度萬有引力一切質點無限遠大多數粒子大于電磁力電荷無限遠強力核子、介子等346七、牛頓運動定理的應用借助牛頓運動定理解題時,最好按下列思路剖析1、認物體;2、看運動;3、查受力;4、列多項式;5、解結果。小結:動力學問題通常有兩類:一:已知力的作用情況,求運動;二:已知運動情況求力。這兩類問題的剖析方式都是一樣的,都可以按前面的步驟進行,只是未知數不同罷了。
17kg例2.3-1、質量的物體,置于水平地上,如圖2.3-1所示。靜磨擦系數今要帶動這個物體物理牛頓第一定律思維導圖,試求所須要的最小的拉力的大小和方向?解題思路:按上述四原則思路進行剖析kg(1).認物體將質量的物體具象為質點作為剖析的對象。(2).看運動剖析物體的運動狀態,當拉力小于磨擦力時,它開始運動,其軌跡為直線,作為勻加速運動。18OXY查受力圖2.3-1找出被選取的物體所受的所有外力,畫出簡單的示意圖表示物體受力的情況,此圖稱作示力圖,如圖2.3-1所示。(4).列多項式構建系,根據座標份量法列舉受力多項式軸方向(2.3-1)軸方向(2.3-2)磨擦力為最大靜磨擦力,由磨擦力的定義和(2.3-2)式可知(5).按照題意和數理邏輯推理解答問題此題要求所須要的最小的拉力的大小和方向,將(2.3-3)式代入(2.3-4)式,得所以(2.3-5)(2.3-3)時,物體恰好可以運動,(2.3-4)由(2.3-5)式可知:只有當為最大時,拉力才為最小,故對函數導數數,則有21作業:P451.12,1.13。