1、第 2章 质点动力学上海海事大学物理教研室上海海事大学物理教研室大学物理学大学物理学第 2章 质点动力学什么因素影响质点运动状态的改变？与物体本身性质有关 与物体相互作用有关如何转弯？如何加速？车为什么会启动？第 2章 质点动力学质点动力学的任务： 研究物体之间的相互作用，及这种相互作用引起的物体运动状态变化的规律。对时间积累动量定理 动量守恒对空间积累动能定理 机械能守恒力矩 定轴转动物体的平衡以 “力 ”为中心：2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力学1686年， 牛顿 (Newton)在他的 自然哲学的数学原理 一书中发表了牛顿运动三定律。 2-1 牛顿运动定律2-1 牛顿
2、运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力学一、牛顿第一定律一、牛顿第一定律 (惯性惯性 定律定律 ) (Newtons First Law)任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直至其它物体所作用的力迫使它改变这种状态为止。1. 惯性 (inertia) 物体保持其运动状态不变的特性(固有的特性 )惯性质量 (inertial mass): 物体惯性大小的量度引力质量 (gravitation mass): 物体间相互作用的 “能力 ”大小的量度思考 1. 物体保持静止或匀速直线运动状态相对哪个参考系？2. 什么情况下惯性质量与引力质量相等？2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力
3、学运动状态与力运动状态与力亚里士多德的观点维持了 2000年必须不断地给一个物体以外力，才能使它产生不断地运动。如果物体失去了力的作用，它就会立刻停止。即力是维持物体运动的原因。维持运动状态无需力 , 只有 “改变 ”物体运动状态的时候才需要力。2. 力 (force) 物体间的相互作用2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力学基本相互作用 强相互作用 是作用于 强子 之间的力，是所知四种 宇宙 间基本作用力最强的，也是作用距离第二短的。 弱相互作用 仅在微观尺度上起作用，起力程最短，强度在四种相互作用中排第三位。 电磁力 ，是一种相当强的 作用力 ，在宇宙的四个基本的作用力它的强
4、度仅次于 强相互作用力 万有引力 ，是指具有 质量 的物体之间 加速 靠近的趋势，也万有引力是基本相互作用中作用力最微弱的，但是在超距上万有引力仍然具有吸引力的作用。 2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力学伽利略认为不受外力的物体将保持原来的状态不变。而且，伽利略并没有停留在直观经验，亚里士多德正是由于直观经验而得出了错误的结论。伽利略的成就就在于：他开创了 实验物理 的先河。他通过对理想化的斜面实验反复研究和科学推理发现：如果摩擦力小到可以忽略时，沿斜面滚下的球，将以恒定的速度在水平面上不断地向前滚动。无论小球从多高的斜面上滚下，无论小球滚下时速度是多大，这样的运动也会永远保
5、持下去。在这里，伽利略实际上已经提出了惯性的概念。这也充分说明了： 力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。由此也可见，理想实验的 “威力 ”。其实， 伽利略还有两个成就都是理想实验的结果 。2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力学伽利略理想实验的三大成就：1。伽利略通过斜面实验认为：物体下落速度与物体重量无关。反驳了亚里士多德的 “大小相同重量不同的小球，如果同时开始下落，重球应比 轻球先落地 ”的观点。即提出了 “落体定律 ”2。伽利略又通过斜面实验确认了 惯性定律。3。伽利略的第三个重大贡献是提出 “相对性原理 ”。这一原理是物理学最重要的基石之一。不管是经典力学，还是爱因斯坦的相对论都要用到它。2-1 牛顿运动定律牛顿运动定律 第 2章 质点动力学二、牛顿第二定律二、牛顿第二定律 (Newtons Second Law)说明 1) 质点动力学基本方程2) 是合外力3) 加速度与合外力同向4) 反映瞬时关系5) 适用于惯性参考系6) 是矢量式自然坐标系直角坐标系
