复旦大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件）2.1 牛顿定律的应用举例

几种实用的惯性系 1、地面参考系 ground reference frame 由于我们生活在地面上,地面是 个最常用的惯性系。但只能说地面 是一个近似的惯性系,而不是一个严 格的惯性系,因为地球有自转角速度 O,=73×10-5rad.s-1 由于地球的自转,地球上的物体有 法向加速度 2、地心参考系 earth'st core 地心参考系相对地面参考系严格 些,地球绕太阳公转的角速度: O,=2.0×10rad.s

几种实用的惯性系 1、地面参考系 ground reference frame 由于我们生活在地面上，地面是 一个最常用的惯性系。但只能说地面 是一个近似的惯性系，而不是一个严 格的惯性系，因为地球有自转角速度： 由于地球的自转，地球上的物体有 法向加速度。 5 1 1 7.3 10      rad s 7 1 2 2.0 10      rad s 2、地心参考系 earth's core 地心参考系相对地面参考系严格 些，地球绕太阳公转的角速度：

3、日心参考系sun' s core 日心参考系相对地心参考 系更严格些,但太阳还绕银河 中心旋转: 3=8.0×10rad.s 4、FK4参考系 FK4参考系是以选定的 1535颗恒星的平均静止的位形 作为基准的参考系,是比以上 三个参考系都严格的惯性系

3、日心参考系 sun's core 日心参考系相对地心参考 系更严格些，但太阳还绕银河 中心旋转： 12 1 3 8.0 10      rad s 4、FK4参考系 FK4参考系是以选定的 1535颗恒星的平均静止的位形 作为基准的参考系，是比以上 三个参考系都严格的惯性系

4种基本力 fundamental force 1、万有引力:( Gravitation) 相对强度作用程(m) 任何物体与物体之间都存在着相互 吸引的力,这种力称为万有引力 万有引力定律 n,. 10-39∞c F=G 2、电磁力:( Electromagnetic force) 存在于静止电荷以及运动电荷之间 的电性力和磁性力,统称为电磁力。在10-2 oC 1-r1r 微观领域中,有些不带电的中性粒子也 参与电磁相互作用。 3、强力:( Strong nuclear force) 在微观领域中的一种短程力,存在F110-15 强子(夸克)之间 4、弱力:( weak nuclear force 10-13<10-17 微观领域中的一种短程力

4种基本力 fundamental force 1、万有引力：(Gravitation) 任何物体与物体之间都存在着相互 吸引的力，这种力称为万有引力。 万有引力定律： 2 1 2 0 r m m F  G 相对强度 作用程（m) 13 17 10 10    r 1 10 39   r 1 10 2   15 1 10   4、弱 力： ( weak nuclear force) 微观领域中的一种短程力。  2、电磁力: (Electromagnetic force) 存在于静止电荷以及运动电荷之间 的电性力和磁性力，统称为电磁力。在 微观领域中，有些不带电的中性粒子也 参与电磁相互作用。 3、强 力： (Strong nuclear force) 在微观领域中的一种短程力，存在于 强子（夸克）之间

解题的基本思路 1)确定研究对象进行受力分析; (隔离物体,画受力图) 2)取坐标系 3)列方程(一般用分量式); 4)利用其它的约束条件列补充方程; 5)先用文字符号求解,后带入数据计算结果

1）确定研究对象进行受力分析； （隔离物体，画受力图） 2）取坐标系； 3）列方程（一般用分量式）； 4）利用其它的约束条件列补充方程； 5）先用文字符号求解，后带入数据计算结果. 解题的基本思路

例1 (1)如图所示滑轮和绳子的质量均 不计,滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与 轴间的摩擦力均不计.且m,>m,,求 重物释放后,物体的加速度和绳的张力 1m, 解以地面为参考系 画受力图、选取坐标如图 0 Fr=m,a FT a m2g+FT=m2a 11m 120

P1 FT （1）如图所示滑轮和绳子的质量均 不计，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与 轴间的摩擦力均不计.且 . 求 重物释放后，物体的加速度和绳的张力. m1  m2 m1 m2 m1g  FT  m1a  m2 g  FT  m2a g m m m m a 1 2 1 2    g m m m m F 1 2 1 2 T 2   解 以地面为参考系 画受力图、选取坐标如图 FTP2 a y 0 a y 0 例1

(2)若将此装置置于电梯顶部,当 电梯以加速度相对地面向上运动时, 求两物体相对电梯的加速度和绳的张力 a 解以地面为参考系 设两物体相对于地面的加速度分别 为 且相对电梯的加速度为 r mg-F=m,a1 111-m 0 (g+a) m1+ m,g+F=m,a F=_2mm 2(g+a) a =aa m1+m2 Py PO

P1 FT （2）若将此装置置于电梯顶部，当 电梯以加速度 相对地面向上运动时， 求两物体相对电梯的加速度和绳的张力. a  m1 m2 a  r a  r a  解 以地面为参考系 设两物体相对于地面的加速度分别 为 、 ，且相对电梯的加速度为 1 a  ar  2 a  FTP2 1 a y 0 a2 y 0 m1g  FT  m1a1 2 T 2 2 m g  F  m a a  a  a 1 r a2  ar  a ( ) 1 2 1 2 r g a m m m m a     ( ) 2 1 2 1 2 T g a m m m m F   

例2如图长为l的轻绳,一端系质量为m的小球, 另一端系于定点O,t=0时小球位于最低位置,并具 有水平速度乙,求小球在任意位置的速率及绳的张力 解∫Fr- mg cos6=man mg sin 6= ma t FY Fr-mg cos=mu/ d mg sin 0= m dt umg du du de v dv dt de dt l de 2+2g(cos-1) odv=-g! sin d 0 F=m(o-2g+3g cos0)

t mg m d d sin v    解        0 d sin d 0 gl v v v v ( 2 3 cos ) 2 0 T g g  l F  m   v    d d d d d d d dv v v v t t l   2 (cos 1) 2 v  v0  lg   t  mg sin   ma T n F  mg cos  ma F mg cos m / l 2 T    v 例2 如图长为 的轻绳，一端系质量为 的小球, 另一端系于定点 ， 时小球位于最低位置，并具 有水平速度 ，求小球在任意位置的速率及绳的张力. 0 v  m t  0 l o o  v 0 v  FT mg  t e n  e 