清华大学：《大学物理》第一册课程PPT教学课件（力学）第2章 牛顿运动定律

Tsinghua University 第2章牛顿运动定律 2005年春季学期陈信义编

第2章 牛顿运动定律 2005年春季学期 陈信义编

Isaac Newton(1642-1727)

Isaac Newton (1642 -1727 ) 2

目录 §2.1牛顿运动定律惯性参考系演示实验 1科里奥利力 §2.2SI单位和量纲 Δ§2.3常见的几种力 §2.4基本自然力 §2.5应用牛顿定律解题 §2.6牛顿相对性原理 §2.7非惯性系惯性力科里奥利力 §2.8惯性质量和引力质量的等同性(补充) §2.9潮汐(具体推导课下做)

3 演示实验 1科里奥利力 §2.7 非惯性系 惯性力 科里奥利力 §2.1 牛顿运动定律 惯性参考系 §2.2 SI单位和量纲 §2.3 常见的几种力 §2.4 基本自然力 §2.5 应用牛顿定律解题 §2.6 牛顿相对性原理 §2.9 潮汐（具体推导课下做）    目 录 §2.8 惯性质量和引力质量的等同性（补充）

§21牛顿定律与惯性参考系 、牛顿定律 1、第一定律(惯性定律 物体保持静止或匀速直线运动不变,除非作 用在它上面的“力”迫使它改变这种状态。 更现代化的提法: “自由粒子”总保持静止或勺速直线运动状态。 “惯性”的概念一物体保持静止或匀速直线 运动不变的属性,称为惯性

4 §2.1 牛顿定律与惯性参考系 一、牛顿定律 物体保持静止或匀速直线运动不变，除非作 用在它上面的“力”迫使它改变这种状态。 1、第一定律（惯性定律） “自由粒子”总保持静止或匀速直线运动状态。 更现代化的提法： “惯性”的概念－物体保持静止或匀速直线 运动不变的属性，称为惯性

2、第二定律 运动的“变化”与所加动力成正比,并发生 在力的方向上 =n dt 其中F为合力,m为惯性质量(惯性的量度)。 “动量”的概念:p=mF= 用动量描述运动比用速度更普遍和深刻 ●其它体系,例如电磁场也具有动量 ●具有空间平移不变性的体系的动量守恒

5 运动的“变化”与所加动力成正比，并发生 在力的方向上 t m v F d d   = 其中 F 为合力  ，m 为惯性质量（惯性的量度）。 2、第二定律 “动量”的概念： p mv   = ⚫其它体系，例如电磁场也具有动量• • • ⚫具有空间平移不变性的体系的动量守恒 t F d dp   = 用动量描述运动比用速度更普遍和深刻

3、第三定律 作用力等于反作用力 FE-F 12 21 其中,力是指物体相互接触产生的,或通过 “超距作用”产生的。 “超距作用”可以理解成力的传递过程不需 要时间,或力的传递速度为无限大。 如果力以有限的速度传递,作用力和反作用 力就不一定相等了

6 12 21 F F   = − 3、第三定律 其中，力是指物体相互接触产生的，或通过 “超距作用”产生的。 作用力等于反作用力 “超距作用”可以理解成力的传递过程不需 要时间，或力的传递速度为无限大。 如果力以有限的速度传递，作用力和反作用 力就不一定相等了

t-△t f12≠∫21 ②静止 力以有限速度传递,物体1运动,由于“延迟” 效应,时刻作用力和反作用力不相等

7 力以有限速度传递，物体1运动，由于“延迟” 效应，t时刻作用力和反作用力不相等。 1 2 v  静止 t−t t 12 f  21 f  12 21 f f   

相互作用的传递速度一般较大(例如引力和 电磁力都以光速传递),而牛顿力学中物体运 动速度远低于光速,可忽略延迟效应,因此在 牛顿力学中,作用力等于和反作用力。 两个静止电荷之间的静电作用力和反作用力 也相等。 在强电碱作用下,带电粒子运动速度可接近 光速,延迟效应很明显,作用力和反作用力就 不相等了。但如果包括电磁场的动量在内,体 糸的总动量还是守恒的

8 两个静止电荷之间的静电作用力和反作用力 也相等。 相互作用的传递速度一般较大（例如引力和 电磁力都以光速传递），而牛顿力学中物体运 动速度远低于光速，可忽略延迟效应，因此在 牛顿力学中，作用力等于和反作用力。 在强电磁作用下，带电粒子运动速度可接近 光速，延迟效应很明显，作用力和反作用力就 不相等了。但如果包括电磁场的动量在内，体 系的总动量还是守恒的

二、惯性参考系(惯性系) 恿能找到特殊的物体群(参考糸),在这个 参考糸中牛顿第一定律成立。这个参考糸称为 惯性糸。 相对一个惯性系作匀速直线运动的另一个参 考系也是惯性系。 牛顿第一、二定律只在惯性系中成立。 在非惯性系中通过引入“惯性力”,牛顿第 、二定律才形式上成立(§26)

9 二、惯性参考系（惯性系） 总能找到特殊的物体群（参考系），在这个 参考系中牛顿第一定律成立。这个参考系称为 惯性系。 相对一个惯性系作匀速直线运动的另一个参 考系也是惯性系。 牛顿第一、二定律只在惯性系中成立。 在非惯性系中通过引入“惯性力” ，牛顿第 一、二定律才形式上成立（§2.6）

实用的惯性糸 1、FK4条:以1535颗恒星平均静止位形作为 基准一目前最好。 2、太阳糸:太阳中心为原点,坐标轴指向恒 星—绕银河中心的向心加速度~18×1010m/s2 3、地心糸:地心为原点,坐标轴指向恒星 绕太阳的向心加速度~6×103m/2(g的10-3) 4、地面糸(实验宣糸):坐标轴固定在地面 上一赤道处自转向心加速度~34×102m2p

10 1、FK4系：以1535颗恒星平均静止位形作为 基准—目前最好。 2、太阳系：太阳中心为原点，坐标轴指向恒 星—绕银河中心的向心加速度～1.810-10m/s2 3、地心系：地心为原点，坐标轴指向恒星— 绕太阳的向心加速度～610-3m/s2（g的10－3） 4、地面系（实验室系）：坐标轴固定在地面 上—赤道处自转向心加速度～3.410-2m/s2 实用的惯性系：