大学物理精品课程 牛顿(Isaac Newton,16421727)简介 重要贡献有万有引力定律、经典力学、微 积分和光学。 •万有引力定律：总结了伽利略和开普勒 的理论和经验，用数学方法完美地描述了 天体运动的规律。 牛顿运动三大定律：《自然科学的数学 原理》中含有牛顿运动三条定律和万有引 力定律，以及质量、动量、力和加速度等 概念。 英国物理学家、 ·光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿 数学家、天文学家， 环，他还提出了光的微粒说。 经典物理学的奠基人。 •反射式望远镜的发明 我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是 一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳 而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前。 K 1
1 牛顿(Isaac Newton, 1642―1727)简介 重要贡献有万有引力定律、经典力学、微 积分和光学。 •万有引力定律：总结了伽利略和开普勒 的理论和经验，用数学方法完美地描述了 天体运动的规律。 •牛顿运动三大定律：《自然科学的数学 原理》中含有牛顿运动三条定律和万有引 力定律，以及质量、动量、力和加速度等 概念。 •光学贡献：牛顿发现色散、色差及牛顿 环，他还提出了光的微粒说。 •反射式望远镜的发明 英国物理学家、 数学家、天文学家， 经典物理学的奠基人。 我不知道世人将如何看我，但是，就我自己看来，我好象不过是 一个在海滨玩耍的小孩，不时地为找到一个比通常更光滑的贝壳 而感到高兴，但是，有待探索的真理的海洋正展现在我的面前
1大学物理精品课程 §2-1牛顿运动定律 一、牛顿运动定律 ◆牛顿第一定律Newton first law)（惯性定律) 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态， 直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。 ◆二个重要概念 ·惯性：质点不受力时保持静止或匀速直线运动 状态的的性质，其大小用质量量度。 ·力：使质点改变运动状态的原因， 质点处于静止或匀速直线运动状态时： ∑F=0(静力学基本方程) (说明任何物体都有惯性.即都有使物体保持原有静止 或匀速直线运动状态的能力) ④2习
2 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态， 直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。 一、牛顿运动定律 ◆牛顿第一定律(Newton first law)（惯性定律） (说明任何物体都有惯性. 即都有使物体保持原有静止 或匀速直线运动状态的能力) 二个重要概念 = 0 Fi 质点处于静止或匀速直线运动状态时： ( 静力学基本方程 ) 惯性: 质点不受力时保持静止或匀速直线运动 状态的的性质,其大小用质量量度。 • •力: 使质点改变运动状态的原因
1大学物理精品课程 (4) 第一定律定义了惯性参照系 惯性系： 满足牛顿第一定律的参照系（相对于惯性系作 匀速直线运动的参照系)。否则叫非惯性系。 甲看A:满足第一定律 甲是惯性系， 乙看A:不满足第一定律 乙是非惯性系 团3
3 ◆ 第一定律定义了惯性参照系 惯性系： 满足牛顿第一定律的参照系(相对于惯性系作 匀速直线运动的参照系）。否则叫非惯性系。 甲看A: 满足第一定律 乙看A: 不满足第一定律 甲是惯性系， 乙是非惯性系 甲 A 乙 a
大学物理精品课程 二、牛顿第二定律 某物体在合外力F的作用下，其动量随时间的变化 率应当等于作用于物体的合外力. 国际单位制中有 ∑R=d(mo)-dm dv +m dt dt dt 当物体的质量不随时间变化时（即物体低速运动） ∑F=m ma dt 团4
4 某物体在合外力F 的作用下,其动量随时间的变化 率应当等于作用于物体的合外力. 国际单位制中有 t m t m t m Fi d d d d d d( ) v v v = = + d d i v F m ma t = = 当物体的质量不随时间变化时（即物体低速运动） 二、 牛顿第二定律
大学物理精品课程 ∑F,=m =ma d2x dt ∑Fx=m dt2 =ma, ·直角坐标系下为 ∑F,=m 2y dr2 =ma d2z ∑F=m =ma. 1 ∑Fn =man ·自然坐标系下为 =ma m =m dt ④5☒
5 • 直角坐标系下为 • 自然坐标系下为 2 2 d d ix x x F m ma t = = 2 2 d d iy y y F m ma t = = 2 2 d d iz z z F m ma t = = 2 2 ) d d ( 1 t s Fn man m m = = = v 2 2 d d d d t s m t F ma m τ τ = = = v d d i v F m ma t = =
大学物理精品课程 十说明： (①)第二定律只适用于质点的运动情况. (2)以下两种情况下，质量不能当常量： ·物体在运动中质量有所增减，如火箭、雨滴问题。 ·高速(v>106m/s)运动中，质量与运动速度相关， 如相对论效应问题， (3)注意定律的矢量性、叠加性、瞬时性. (4)一般情况下力F是一个变力 常见的几种变力形式： F=F(x)=- 弹性力 F=Ft) 打击力 F=FV）=-w 阻尼力 国6回
6 (1) 第二定律只适用于质点的运动情况. (2) 以下两种情况下，质量不能当常量： • 物体在运动中质量有所增减,如火箭、雨滴问题。 高速（v > 106 m/s ) 运动中,质量与运动速度相关, 如相对论效应问题. • （3）注意定律的矢量性、叠加性、瞬时性. （4）一般情况下力 F 是一个变力 F F F F F F ( ) ) ) ( ( = = = x t v = = - kv - kx 弹性力 阻尼力 打击力 常见的几种变力形式：
大学物理精品课程 (4)一般情况下力F是一个变力 常见的几中变力形式： F=Fx)=-kx 弹性力 F=Ft) 打击力 F=F v)=-kv 阻尼力 (5)给出了惯性的具体量度： mB a 即在相同的力作用下，质量大的物体获得的加速度小， 亦它保持原有状态不变的能力强.即惯性大.因此，物 体的质量常称为惯性质量. 质量是量度物体惯性的物理量。 团7
7 （4）一般情况下力 F 是一个变力 F F F F F F ( ) ) ) ( ( = = = x t v = = - kv - kx 弹性力 阻尼力 打击力 常见的几中变力形式： 即在相同的力作用下,质量大的物体获得的加速度小, 亦它保持原有状态不变的能力强.即惯性大.因此,物 体的质量常称为惯性质量. （5）给出了惯性的具体量度: 质量是量度物体惯性的物理量。 A B B A a a m m =
大学物理精品课程 三、牛顿第三定律 当物体A以力F作用于物体B时，物体B也同时以力 F作用于物体A上，F和总是大小相等，方向相反， 且在同一直线上。 F=- 第三定律揭示了力的两个性质. ·成对性：物体之间的作用是相互的。 。同时性： 相互作用之间是相互依存，同生同灭。 令注意王 第三定律是关于力的定律，它适用于接触力。 对于非接触的两个物体间的相互作用力，由于其相互 作用以有限速度传播，存在延迟效应。 ✉④8☒
8 第三定律揭示了力的两个性质. F F' = − 当物体 A 以力 F 作用于物体 B 时，物体 B 也同时以力 F 作用于物体 A 上， F 和 F 总是大小相等，方向相反， 且在同一直线上。 • 同时性: 相互作用之间是相互依存，同生同灭。 • 成对性: 物体之间的作用是相互的。 第三定律是关于力的定律，它适用于接触力。 对于非接触的两个物体间的相互作用力，由于其相互 作用以有限速度传播，存在延迟效应。 三、 牛顿第三定律
1大学物理精品课程 §2.2力学中几种常见的力 一、 基本的自然力 1、万有引力： 质量为m1、m2,相距为 m m r的两质点间的万有引力 大小为 Gm m 一F2 六3 G=6.67×10-1m3.kg1.s2 矢量式 1=-G% 国9回
9 一、基本的自然力 1、万有引力： 1 2 2 Gm m f r = 质量为 m1、m2 ，相距为 r 的两质点间的万有引力 大小为 F21 0 F12 r 11 3 1 2 G 6.67 10 m kg s − − − = m1 m2 r 矢量式 1 2 0 21 2 m m F G r r = −
大学物理精品课程 ◆说明正 (1)依据万有引力定律定义的质量叫引力质量， 常见的用天平称量物体的质量，就是测引力质量： 依据牛顿第二定律定义的质量叫惯性质量。 实验表明：对同一物体，两种质量总是相等的。 (2)万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用 (3)重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力。 设地球半经为R,质量为M,物体质量为m, 考虑地球自转后物体重力为 为物体所处的 Mm P=G (1-0.0035c0s2p) 地理纬度角 I10
10 （1）依据万有引力定律定义的质量叫引力质量， 常见的用天平称量物体的质量，就是测引力质量； 依据牛顿第二定律定义的 质量叫惯性质量。 实验表明：对同一物体，两种质量总是相等的。 (2) 万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用. 2 2 (1 0.0035cos ) Mm P G R = − (3) 重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力。 为物体所处的 地理纬度角 设地球半经为R ，质量为M ，物体质量为m ， 考虑地球自转后物体重力为