《大学物理》课程教学资源（讲稿）第一篇 力学（Mechanics）第2章 牛顿运动定律（Newton’s Laws of Motion）

第2章牛顿运动定律 (Newton's Laws of Motion) §21牛顿运动三定律 1牛顿第一定律(惯性定律) 任何物体都保持静止或匀速直线运 动状态,除非作用在它上面的力迫使 它改变这种状态。 (1)包含两个重要概念 惯性( inertia)·z( force (2)定义了惯性参考系(详见后)

2006-2-23 1 第2章 牛顿运动定律 (Newton’s Laws of Motion) §2.1 牛顿运动三定律 1.牛顿第一定律(惯性定律) 任何物体都保持静止或匀速直线运 动状态，除非作用在它上面的力迫使 它改变这种状态。 (1)包含两个重要概念 ·惯性( inertia) ·力( force) (2)定义了惯性参考系(详见后)

2牛顿第二定律 运动(动量)的变化与所加的动力成 正比,且发生在力的作用线方向上 F=ap d dt dt 如m看作常量时F=ma (1)惯性质量 只适用于“质点” (2)瞬时关系 2006-2-23

2006-2-23 2 2.牛顿第二定律 运动(动量)的变化与所加的动力成 正比，且发生在力的作用线方向上。 ( ) t mv d d v = t p F d d v v = F ma v v 如 m 看作常量时 = (1)惯性质量 只适用于“质点” (2)瞬时关系

3牛顿第三定律 两个物体对各自对方的作用总是 相等的,而且指向相反的方向。 12 21 The two elephants exert action and reaction 2006 forces on each other

2006-2-23 3 3.牛顿第三定律 两个物体对各自对方的作用总是 相等的，而且指向相反的方向。 F12 F21 = − ′ v v The two elephants exert action and reaction forces on each other

ISI单位和量纲 单位制( system of units) 1基本单位 秒)、米(m)、千克kg) 2导出单位 基本单位的组合 速度/ms1、加速度/ms2、力N=Kg"ms2 2006-2-23

2006-2-23 4 [SI单位和量纲] 一、单位制(system of units) 1.基本单位 秒(s)、米(m)、千克(kg) 2.导出单位 基本单位的组合 速度/m·s-1、加速度/m·s-2、力/N=Kg·m·s-2

量纲 dimension) 不考虑数字因素,将一个导出量用 若干基本量的乘方之积表示,这种表 示式称为该物理量的量纲。 如:长度~,质量~M,时间~T 速度=T,加速度a=LT2 力F=MLT2,动量=MLT 2006-2-23

2006-2-23 5 二、量纲(dimension) 不考虑数字因素，将一个导出量用 若干基本量的乘方之积表示，这种表 示式称为该物理量的量纲。 如：长度~L，质量~M，时间~T 速度[v]=LT-1，加速度[a]=LT-2 力[F]=MLT-2，动量[p]=MLT-1

三、量纲应用(举例) 只有量纲相同的项才能进行加减或 用等式联接,据此可检验运算结果! F≠mv MLT-2 ML2T-2 2006-2-23

2006-2-23 6 三、量纲应用(举例) 只有量纲相同的项才能进行加减或 用等式联接，据此可检验运算结果！ 2 F ≠ mv MLT-2 ML2T-2

§22力学中常见的几种力 1重力P=mg 2弹性力 正压力(支承力) F=01 拉力、张力 Mm 弹簧弹力 0 X F==kx 2006-2-23

2006-2-23 7 §2.2 力学中常见的几种力 P mg v v 1.重力 = 2.弹性力 正压力(支承力)、 拉力、张力、 弹簧弹力 F = −kx x m 0 F = 0 v 0 x m F v x

3摩擦力 静摩擦力f。=-F =0 fm=un μ:静摩擦系数 滑动摩擦力f=4N k:滑动摩擦系数 k uk <u 2006-2-23 8

2006-2-23 8 3.摩擦力 fsm = µsN 滑动摩擦力 fk = µkN µ k：滑动摩擦系数 ： µ s：静摩擦系数 v v F v k f v µ k < µ s 静摩擦力 fs F v v = − F v s f v v=0 v

§232基本的自然力 、基本自然力 引力质量 1万有引力F=G G=6.67×10-N.m2/kg 重力mg=cmM R 2 GM 重力加速度g= R 2 2006-223

2006-2-23 9 §2.3* 基本的自然力 1.万有引力 2 1 2 r m m F = G 11 2 2 = 6.67 × 10 N⋅m /kg − G 重 力 2 RmM mg G e = 2 R GM g e 重力加速度 = 引力质量 一、基本自然力

2电磁力 库仑定律f=kq192 2 k=9×109N.m2.C-2 相邻质子间库仑力和引力分别为 f=102NF=10N 弹力、摩擦力、流体阻力、气体 压力、浮力、粘滞阻力 2006-2-23

2006-2-23 10 2 1 2 r q q 库仑定律 f = k 9 2 2 9 10 N m C − k = × ⋅ ⋅ 2.电磁力 相邻质子间库仑力和引力分别为 10 N2 f = 10 N −34 F = 弹力、摩擦力、流体阻力、气体 压力、浮力、粘滞阻力