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1、第2章 牛顿定律及其应用,本章目录,2-1 牛顿定律2-2 力学的单位制和量纲2-3 几种常见的力2-4 牛顿定律的应用2-5 非惯性系中的力学问题2-6 流体曳力与终极速率,计划学时：2,2-1 牛顿定律,一、牛顿第一定律 惯性参照系,1、牛顿第一定律,若，则物体的速度不会改变。,如何判断一个参考系是惯性系？,实际上：力、运动、参考系三者不是互相独立的。惯性系是理想模型，其存在是牛顿力学的基础和前提。,对于日常运动的研究和实验，地面可作为近似程度相当好的惯性系；而相对地面加速运动的参考系是非惯性系。重要性质：相对已知惯性系静止或匀速直线运动的参考系是惯性系；相对已知惯性系加速运动的参考系是非
2、惯性系。,实际生活中存在大量非惯性系，分为两类：1）加速平动参考系；2）转动参考系,在非惯性系中牛顿运动定律不成立！,二、牛顿第二定律,三、牛顿第三定律,两物体相互作用时，其相互作用力总是大小相等、方向相反。,2-2 力学的单位制和量纲,地球到银河系地球的半径珠穆朗玛峰高度书页的厚度生物病毒大小氢原子半径质子的有效半径,2、时间,生命的诞生：约40亿年人类：300万年（1014s）中间玻色子寿命：1024s,地球年龄:,3、质量的标准,标准千克原子质量单位,二、量纲,表示每个物理量怎样由基本量组成的式子，称为量纲（或量纲式）。,用途：用于单位换算用于检验公式的正误,量纲分析法是处理物理学问题的
3、重要方法之一。,2-3 几种常见的力,一、万有引力和重力,1、万有引力,2、引力加速度 重力加速度,3、重力,二、弹性力,1、绳中的张力,2、正压力和支持力,3、弹簧的弹力,三、摩擦力,静摩擦力滑动摩擦力,解题应注意：,3）选定坐标 参考系、坐标系、正方向,1）隔离物体 明确研究对象，物体为质点或可视为质点。,2）具体分析 研究对象的运动情况和受力情况，明确物 体所受合力，力是矢量，其大小、方向。,4）建立方程 分量式,2-4 牛顿定律的应用,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,2-5 非惯性系中的力学问题 惯性力,性质：不是真实的力，无施力物体，无反作用
4、力，是非惯性系加速度的反映。,非惯性系中的力学定律：,惯性系中的力学定律：,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。,2-6 流体曳力与终极速率,流体是指能流动的任何物体通常为气体或液体。这里，只讨论流体为空气的情形。,当流体（空气）与物体之间有相对运动，物体会受到阻碍相对运动的曳力，曳力的方向指向流体相对物体流动的方向。,式中：为空气密度，物体的有效横截面积，曳引系数，通常随速率变化。,一个粗钝的物体由静止从空中落下，曳力向上，其大小随物体速率的增大而由零增大。,竖直方向上：,若物体下落距离足够长，总有：即物体的速率不再增大。于是，物体会以恒定速率下落，此速率称为终极速率。,由 可得：,
