《大学物理》课程PPT教学课件：第二篇 实物的运动规律 第四章 动量 动量守恒定律 §4.2 运动定律的应用（习题课，2/2）§4.3 动量定理 §4.5 动量守恒定律

第二篇实物的运动规律 第四章动量动量守恒定律 本章共2讲

? 本章共2讲 第二篇 实物的运动规律 第四章 动量 动量守恒定律

84.2习题课—运动定律的应用(续) 惯性系和非惯性系 惯性系中的力学定律 非惯性系中的力学定律 实际生活中常常遇到非惯性系中的力学问题。 在非惯性系中牛顿运动定律不成立 [例] 甲 电话亭所受合 力为零,为什 么不是相对我 静止,而是加 速离我而去?

§4.2 习题课——运动定律的应用（续） 二.惯性系中的力学定律 三.非惯性系中的力学定律 一. 惯性系和非惯性系 实际生活中常常遇到非惯性系中的力学问题。 在非惯性系中牛顿运动定律不成立 [例] 电话亭所受合 力为零，为什 么不是相对我 静止，而是加 速离我而去？ 甲 乙 0 a  N mg ? A

甲 乙 =0 ng 车静止时,甲、乙均看到小球所受合力为零, 加速度为零。 当车加速运动时,情况如何? 甲仍然看到小球所受合力为零,加速度为零。 乙看到小球所受合力为零,却产生水平加速度, 向它滚动

m 甲 乙 mg N  = 0 车静止时，甲、乙均看到小球所受合力为零， 加速度为零。 当车加速运动时，情况如何？ 甲仍然看到小球所受合力为零，加速度为零。 乙看到小球所受合力为零，却产生水平加速度， 向它滚动

甲 乙 =0 0 mg 甲

m 甲 乙 mg N  = 0 甲 0 a 0 a 乙 mg m N  = 0

问题:如何在加速参考系(非惯性系)中借用牛顿 定律形式研究物体的运动? 方法:引入惯性力 1加速平动参考系 以加速度a0相对于惯性系S平动的非惯性系S 设想其中所有物体都受一虛拟力(惯性力)的作用 大小:物体质量Ⅻ惯性系对惯性系的加速度 方向:与非惯性系对惯性系的加速度方向相反 Fa= fo=-mao 性质:不是真实的力,无施力物体,无反作用力

问题：如何在加速参考系（非惯性系）中借用牛顿 定律形式研究物体的运动？ 方法：引入惯性力 1.加速平动参考系 以加速度 a0 相对于惯性系 平动的非惯性系  s s 设想其中所有物体都受一虚拟力（惯性力）的作用 F F0 ma0    惯 = = − 性质：不是真实的力，无施力物体，无反作用力。 大小：物体质量 非惯性系对惯性系的加速度 方向：与非惯性系对惯性系的加速度方向相反 

作用:引人惯性力后,在非惯性系中,牛顿第二定律 形式上成立。 0 mg F=mao F mg

作用：引人惯性力后，在非惯性系中，牛顿第二定律 形式上成立。 a0 N  m F0 = ma0 F0 乙 mg 乙 0 a N  mgA 0 0 F m a = A

注意:惯性力有真实效果,可以测量。 练习:为什么要系安全带?(库珀《物理世界》) 库珀(1930-):美国物理学家,为 超导态建立“电子对”图像,因低温超 导BCS理论,与巴丁、施里弗共同获得 1972年诺贝尔物理奖。 汽车:p=108(kmh=30(ms 刹车:△t=1(s)内停下 m=70(kg)乘客所受惯性力: Fo=m0=2100(N) 无法靠静摩擦力平衡,必须系安全带

练习： 为什么要系安全带？（库珀 《物理世界》） （ ）乘客所受惯性力： 刹车： （ ）内停下 汽车： （ ） （ ） 70 kg 1 s 108 km h 30 m s -1 -1 =  = =  =  m t v 无法靠静摩擦力平衡，必须系安全带。 F0 = ma0 = 2100（N） 库珀（1930－） ：美国物理学家，为 超导态建立“电子对”图像，因低温超 导BCS理论，与巴丁、施里弗共同获得 1972年诺贝尔物理奖。 注意：惯性力有真实效果，可以测量

非惯性系中的力学定律 合=F真合+F惯 合=F+F=F+(-m(0)=mn 式中为m相对于非惯性系的加镳 与惯性系中的力学定律比较 真,合 式中d为m相对于惯性系的加速度

非惯性系中的力学定律： F F F F ma ma F F F = + = + − =  = +          ( ) 0 0 , 合 合 真 合 惯 式中a 为m相对于非惯性系的加速度。  与惯性系中的力学定律比较： F ma   真,合 = 式 中a为m相对于惯性系的加速度。 

如上讲例2 以地面为参考系(惯性系)列M的运动方程 F=Nsin 6= Mam aM F=0-Mg-Ncos0=0 (2) 2↓N=N M 以M为参考系(非惯性系)列m的运动方程: N F=mosin 0+ may cos 0= ma(3) M x F=N-mg cose +ma msin8=0 (4) ng

如上讲例2 F Q Mg N ( ) F N Ma ( ) y x M cos 0 2 sin 1 = − − = = =   以地面为参考系（惯性系）列M的运动方程 x y  M N = N Q Ma  Mg 以M为参考系（非惯性系）列m的运动方程： cos sin 0 (4) sin cos (3) = − + = = + =      y M x M F N mg ma F mg ma ma x m mg N a  F ma M   0 = − y 

2,转动参考系 甲 对甲:小球受弹力F=ma周运动 对乙:m受到弹性力F=m的你用却不运动, 为什么? 因为圆盘为非惯性系,牛顿定律不成立

2.转动参考系  r   n  m 甲 F 乙  对甲：小球受弹力 F m 作圆周运动 rn  2  =  对乙：m 受到弹性力 的作用却不运动， 为什么？ F m rn  2  =  因为圆盘为非惯性系，牛顿定律不成立