,它以质量为研究对象,注重力的作用关系。在处理质量系统问题时,强调分别考虑每个质量的力,然后推断整个质量系统的运动状态;牛顿力学认为质量和能量是独立的和守恒的;它只适用于物体运动的惯性参考系;牛顿力学在解决简单的力学问题时比分析力学更方便、更简单。
:物体有保持静态和匀速直线运动的趋势,因此物体的运动状态由其运动速度决定,没有外力,其运动状态不会改变。物体的这种性质称为惯性。所以牛顿第一定律也叫惯性定律。第一定律也阐明了力的概念。明确力是物体之间的相互作用,指出力改变了物体的运动状态。由于加速度描述了物体运动状态的变化,所以力与加速度而不是速度有关。在日常生活中不注意这一点,往往容易产生错觉。
:牛顿第一定律并不是建立在所有的参考系中,但实际上它只建立在惯性参考系中。因此,牛顿第一定律是否建立往往被视为参考系惯性参考系的判断。
需要强调的是,,改变物体的运动状态或速度,但这种改变与物体本身的运动状态有关。
:牛顿第二运动定律是力的瞬时作用效果,加速度和力同时产生、同时变化、同时消失。
:F向量 = m*a向量 是矢量表达式,加速度和合力方向始终一致。
:物体受到几种外力的影响。在外力作用下产生的加速度仅与外力有关,与其他力无关。各力产生的加速度矢量等于外力产生的加速度。
:力是加速的原因,加速是力的作用,力是改变物体运动状态的原因。
:虽然F向量 = ma向量 ,但 ma向量不是力,而是反映物体状态的变化;虽然m=F向量/a向量 ,只是F向量/a向量 测量物体质量的方法,m与 F向量或a向量 无关。
当研究系统的加速度与系统的质量和张力之间的关系时,点计时器固定在板的一端,重量和汽车螺栓在细线的两端,细线穿过滑轮,重量作为张力,让拖带汽车在直平面上移动,汽车及其重量,另一端螺栓钩形成运动系统。 每次试验都必须在纸带上注明拉力和系统质量。 通常采用倾斜滑动法和水平拉线法两种方法来抵消摩擦力。
调平气垫导轨(由于导轨有一定的弯曲,滑块与导轨之间存在阻力,因此在实验中,滑块通常通过两个光电门的相等速度来测量)b。 为了纠正粘性摩擦阻力造成的速度损失,必须解决粘性阻尼常数的测定问题。主要有倾斜导轨和振动两种方法。
:在同一条直线上,两个物体之间的作用力和反作用力相等,方向相反。
取一根长约15cm两端开口的细玻璃管,管径约3mm柴进出),将两根火柴放入管中,使火柴头在管中间相互接触,然后平整。用酒精灯加热火柴头,玻璃管很快就会加热。火柴头达到着火点迅速燃烧,气体相互压迫,两根火柴杆从两管的开口处同时飞出,并观察到继续燃烧,飞出的路程大约相等,说明物体的作用是相互的。 选择两个机械传感器,保持两个传感器在同一平面上,使两个传感器的测力钩相互钩住或相互抵抗通过数据采集软件,可以分别获得两个力-时间图线,如图1和图所示 2.同时获取随时间变化的实时数据。通过观察,可以看出作用力和反作用力与时间的对应关系。这两种力在任何时候的大小基本相同,表示两种力的大小相等。 该实验方案不仅适用于量化水平面上的相互作用力,也适用于量化垂直平面或与垂直方向成任何角度的同一平面上的相互作用力。只要两个力在同一平面上,就能准确模拟作用力和反作用力,反映两个物体之间的作用力和反作用力总是相等的,作用在同一直线上,更直观有效地突出牛顿第三定律的普遍性。 一、质量运动(1)-直线运动
1)匀变速直线运动
1、速度Vt=Vo at 2.位移s=Vot at2/2=V平t= Vt/2t
3.有用推论Vt2-Vo2=2as
4.平均速度V平=s/t(定义式)
5.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt Vo)/2
6.中间位置速度Vs/2=√[(Vo2 Vt2)/2]
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a<0}
8.实验推论Δs=aT2{Δs连续相邻相等时间(T)内位移之差}
9.主要物理量和单位:初速(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);距离:米;速度单位转换:1m/s=3.6km/h。
注:(1)平均速度为矢量; (2)物体速度大,加速度不一定大; (3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定性的;
(4)其他相关内容:质点:.位移和路程.参考系.时间和时间;速度和速率;.瞬时速度。
2)自由落体运动
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt 3.下落高度h=gt2/2(从Vo向下计算位置) 4.推论Vt2=2gh
注:(1)自由落体运动是指初速为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动的规律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(赤道附近重力加速度小,山区小于平地,方向垂直向下)。
(3)垂直投掷运动
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt (g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(计算抛出点)
5.往返时间t=2Vo/g (从抛出返回原位置的时间)
注:(1)全过程处理:均匀减速直线运动,向上为正方向,加速度为负值;
(2)分段处理:向上均匀减速直线运动,向下自由落体运动,对称;
(3)上下过程对称,如同点速度等值反向等。
二、力(合成分解常见力和力)
(1)常见力
1.重力G=mg (垂直向下方向,g=9.8m/s2≈10m/s2.作用点在重心,适用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢复变形方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)}
3.滑动摩擦力F=μFN {相对于物体的运动方向,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}
4.静摩擦力0≤f静≤fm (与物体的相对运动趋势相反,fm最大静摩擦力)
5.万有引力F=Gm1m2/r2 (G=6.67×10-11N?m2/kg2.方向在它们的连接上)
6.静电力F=kQ1Q2/r2 (k=9.0×109N?m2/C2.方向在它们的连接上)
7.电场力F=Eq (E:场强N/C,q:电量C,正电荷的电场力与场强方向相同)
8.安培力F=BILsinθ (θ为B与L的夹角,当L⊥B时:F=BIL,B//L时:F=0)
9.洛仑兹力f=qVBsinθ (θ为B与V的夹角,当V⊥B时:f=qVB,V//B时:f=0
注:(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ由接触面材料的特性和表面状况决定,与压力和接触面积无关;
(3)fm略大于μFN,一般视为fm≈μFN;
(4)其他相关内容:静摩擦(大小、方向);
(5)物理量符号及单位B:磁感强度(T),L:有长度(m),I:电流强度(A),V:带电粒子速度(m/s),q:带电粒子(带电体)电量©;
(6)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
2)力的合成与分解
1.同一直线上力的合成同向:F=F1+F2, 反向:F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。
三、动力学(运动和力)
1.牛顿第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止
2.牛顿第二运动定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
3.牛顿第三运动定律:F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:反冲运动}
4.共点力的平衡F合=0,推广 {正交分解法、三力汇交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN<G {加速度方向向下,均失重,加速度方向向上,均超重}
6.牛顿运动定律的适用条件:适用于解决低速运动问题,适用于宏观物体,不适用于处理高速问题,不适用于微观粒子
注:平衡状态是指物体处于静止或匀速直线状态,或者是匀速转动。