东南大学：《大学物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第二章 牛顿定律（2.3）几种常见的力

物理学 2-3几种常见的力 第五版 万有引力(Universal gravitation) mim m m2 F=G 12 2 引力常数G=6.67×10-11N.m2.kg-2 (Universal constant) 重力(Weight)p=mg,g=gm 2 地表附近 GmE g≈≈9.80m 第二章牛顿定律 1/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 1/14 2 1 2 r m m F  G 一 万有引力（Universal gravitation ） 引力常数 (Universal constant) 11 2 2 G 6.67 10 N m kg       m1 m2 r 重力(Weight) P  mg, 2 r Gm g E  2 2 9.80 GmE - g m s R 地表附近   

物理学 2-3几种常见的力 第五版 四种相互作用的力程和强度的比较 引力作用( Gravitional interaction)弱作用( Weak interaction) 电磁作用(E| lectromagntic interaction强作用( Strong interaction) 种类相互作用粒子 力程/m强度 引力作用所有粒子、质点 10 39 电磁作用 带电粒子 10 弱相互作用强子等大多数粒子10-1810-12 强相互作用核子、介子等强子10-1510- 表中强度是以两质子间相距为1015m时的相互作用 强度为1给出的 第二章牛顿定律 2/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 2/14 四种相互作用的力程和强度的比较 ＊表中强度是以两质子间相距为10-15m时的相互作用 强度为1给出的． 种 类 相互作用粒子 力程/m 强度 引力作用 所有粒子、质点 ∞ 39 10  弱相互作用 带电粒子 12 10  3 10 电磁作用  核子、介子等强子 18 10  强相互作用 强子等大多数粒子 15 10  ∞ 1 10  引力作用(Gravitional interaction) 电磁作用(Electromagntic interaction) 弱作用(Weak interaction) 强作用(Strong interaction)

物理学 2-3几种常见的力 第五版 温伯格 弱相互作用 萨拉姆 电弱相互 电磁相互作用 作用理论 格拉肖 三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 鲁比亚,范德米尔实验证明电弱相互作用, 1984年获诺贝尔奖 电弱相互作用 强相互作用 “大统一”(尚待实现 万有引力作用 第二章牛顿定律 3/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 3/14 温伯格 萨拉姆 格拉肖 弱相互作用 电磁相互作用 电弱相互 作用理论 三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖． 鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用， 1984年获诺贝尔奖． 电弱相互作用 强相互作用 万有引力作用 “大统一”（尚待实现）

物理学 2-3几种常见的力 第五版 弹性力( Elastic force) 由物体形变而产生的 A force produced by a deformed object which tries to restore to the original shape 常见弹性力有:正压力、支持力、张力、弹 簧弹性力等 The elastic forces often seen are: Pressure force Supporting force Tension force Elastic force 弹簧弹性力( ( Elastic force of spring) F=-kx 胡克定律(Ho0ke'slaw) 第二章牛顿定律 4/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 4/14 二 弹性力（Eelastic force） 常见弹性力有：正压力、支持力、张力、弹 簧弹性力等． 弹簧弹性力(Elastic force of spring) F  kx ——胡克定律(Hooke's law) 由物体形变而产生的． A force produced by a deformed object which tries to restore to the original shape The elastic forces often seen are:Pressure force Supporting force Tension force Elastic force

物理学 2-3几种常见的力 第五版 例1质量为m、长为l的柔软细绳,一端系着放 在光滑桌面上质量为m的物体,在绳的另一端加 力F.设绳的长度不变,质量分布是均匀的. 求:(1)绳作用在物体上的力 (2)绳上任意点的张力 F 第二章牛顿定律 5/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 5/14 例1 质量为m、长为 l 的柔软细绳，一端系着放 在光滑桌面上质量为m’的物体，在绳的另一端加 力F．设绳的长度不变，质量分布是均匀的． m＇ m l F  求：(1)绳作用在物体上的力； (2)绳上任意点的张力．

物理学 2-3几种常见的力 第五版 解想在点P将绳分为两段, 其间张力F和F大小相等, 方向相反 F F F F TO TO 得 m+ m f-fro =ma TO F m+ m 第二章牛顿定律 6/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 6/14 P FT FT ＇  解想在点P将绳分为两段， 其间张力FT ’和FT大小相等, 方向相反 (1) m＇ m F  a a FT0  FT0 ＇  T0 T0 T0 T0 F F F m'a F F ma          ＇ ＇ T 0 F a m m m F F m m          ＇ ＇ ＇ 得

物理学 2-3几种常见的力 第五版 (2)dm=mdx/ F m F+dF (FT +dFT)-FI =(dm)a=adx an mF AFl(m+m)Z X X X 第二章牛顿定律 7/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 7/14 dx dm l （2） dm dm  mdx /l T T T (F  dF )  F a x l m  (dm)a  d x m m l mF F d ( ) d T   ＇ FT FT dFT    dx O x

物理学 第五版 2-3几种常见的力 dF- mF F m F+dF (m+m)l F mF d x (m+m)lox x F Fr=(m+m 1m′+m 第二章牛顿定律 8/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 8/14     l x F F x m m l mF F d ( ) d T T ＇ m m F l x F m m    ＇ ( ＇ ) T x m m l mF F d ( ) d T   ＇ dx dm FT FT dFT   

物理学 2-3几种常见的力 第五版 摩擦力( Friction force) 滑动摩擦力 (The slidingfrictional force 最大静摩擦力 S FN (The maximum static frictional force 静摩擦力 (The static frictional force) fo 一般情况 1≈10 第二章牛顿定律 9/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 9/14 三 摩擦力（Friction force） 一般情况   0 F f N 滑动摩擦力  μF (The slidingfrictional force) Ff0m   0FN 最大静摩擦力 (The maximum static frictional force ) 静摩擦力 (The static frictional force) F f 0  F f 0 m

物理学 2-3几种常见的力 第五版 例2如图绳索绕在圆柱上,绳绕圆柱张角为0,绳与 圆柱间的静摩擦因数为μ,求绳处于滑动边缘时,绳两 端的张力FT和FT间的关系(绳的质量忽略) BAOA TB 第二章牛顿定律 10/14

第二章 牛顿定律 物 第 理 五版 学 2-3 几种常见的力 10/14 例2 如图绳索绕在圆柱上，绳绕圆柱张角为θ，绳与 圆柱间的静摩擦因数为μ，求绳处于滑动边缘时,绳两 端的张力FTB和FTA间的关系(绳的质量忽略)．  FTA  FTB  O ＇ B A