清华大学物理学课件牛顿和经典力学的成熟.ppt
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1、牛顿和经典力学,-蒲柏(Von Pope), 18世纪英国著名诗人,大自然界及其法则在黑暗中隐藏; 上帝说:“派牛顿去吧!” 于是,一切豁然开朗。,Newton (16421727),牛顿的贡献,1.牛顿确定了力学的三条基本定律和万有引力定律; 2.为了表述力学运动,他与莱布尼兹同时发明了微积分;,牛顿发明反射望远镜,3.在光学中,他发现了太阳光的光谱; 4.他的名著自然哲学的数学原理是科学史上最伟大的著作.,在科学方法上的重大贡献是把归纳法和演绎法结合起来。,一、牛顿简介,英国杰出的物理学家、数学家、发明家牛顿,1642年生于英国林肯郡伍尔索普,是一个十足的农家孩子。小时候对机械发明很感兴趣
2、。 1661年考入剑桥大学, 博学多才的著名学者巴罗 将牛顿引向自然科学的广 阔天地。是现代自然科学 的奠基人,经典物理学的 创始人,微积分的发明人之一。,自然哲学的数学原理著作中提出了具有严谨逻辑结构的力学体系,使力学成为一门研究物体机械运动基本规律的学科。在这部著作中,牛顿定义了时间、空间、质量和力等基本概念,同时揭示了物体运动的基本规律。牛顿运动定律是经典力学的基本定律。,牛顿名著原理扉页,1.牛顿第一定律(惯性定律),一个不受外力作用的物体,将保持它的静止或者匀速直线运动状态。,数学形式:F合 = 0;v恒定,惯性:任何物体保持其运动状态不变的性质。,二、牛顿力学三定律,2.牛顿第二定
3、律 (运动定律),数学形式:,说明:,(1)牛顿运动方程只适用于质点的运动。,或,由外力 引起的物体的加速度 ,正比于力 ,且在所加力的方向上,而反比于物体的质量 。,F = ma,F=d(mv)/dt,.牛顿第三定律(作用力和反作用力定律),(1)作用力和反作用力总是成对出现; (2)作用力和反作用力分别作用于两个物体, 因此不能平衡或抵消; (3)作用力和反作用力属于同一种性质的力。,说明:,三、 力的分类,1. 三种常见的力,重力:使物体产生重力加速度的力,即 G = mg,重力来源于地球对物体的引力,但只是地球引 力的一部分(另一部分提供物体随地球转动的 向心力),重力随物体所处高度和
4、纬度而微小变化,摩擦力:两相互接触的物体由于相对运动或有相 对运动的趋势而在接触面间产生的一对 阻止相对运动或相对运动趋势的力。,弹力:物体由于形变而对引起形变的物体产生的 作用力。,动画,在弹性范围内:,等于物体受到其它外力的合力。,2. 四种基本的力,宏观世界里除了重力来源于万有引力外, 其它的力几乎都源于电磁力,a、强相互作用,存在核内,以胶子为传递媒介。 b、弱相互作用,仅在粒子间的某些反应时才显现,以中间玻色子(W+,W,Z-0)为传递媒介。 c、电磁相互作用,带电粒子或带电宏观物体之间的作用,以光子为媒介。 d、万有引力相互作用,任何两个物体的作用(以引 力子为媒介)。 后两者的作
5、用范围可达无限远; 强相互作用的范围为:10-15 M; 弱相互作用的范围为:10-18 M. 四种力强度的比较如下:,四、万有引力定律的创立过程,1. 从苹果到月亮,苹果落地是受到地球的引力,那么月球受到地球的引力为什么不掉向地球呢?,2.牛顿的解释:,(a)牛顿的抛体运动,(b)不断下落的月亮,(c)月亮的轨道,A,B,B,O,月亮,地心,不断下落的月亮,月亮也在下落吗?,如果没有地球引力, 月亮将沿直线运动。,因为地球引力的作用, 月亮离开直线,偏向地球。,下落的距离,月亮不断下落的结果是:,它沿一个圆轨道绕地球运动。,速度的改变有三种可能:,(1)v只改变大小,不改变方向;,(2)v只
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