《力学的基本原理》课件

力学的基本原理什么是力学力学力学的研究对象力学是研究物体运动和受力情况的物理学分支它研究物体在各种力的作用下的运动规律，以及物体之间的相互作用力学是物理学的基础，也是许多其他科学和工程领域的基础力学的发展历程古代1古代文明对力学已经有了一些初步的认识，例如杠杆、滑轮等简单的机械，以及对物体运动的观察和思考文艺复兴2文艺复兴时期，力学得到了飞速发展伽利略和牛顿等科学家做出了许多重要的贡献，建立了经典力学的基础近代3近代力学发展了更精确的理论，例如相对论和量子力学，解释了高速运动和微观世界中的力学现象现代4力学的基本定律牛顿定律动量定律牛顿定律是经典力学的基础，包动量定律描述了物体动量的变化括牛顿第一定律（惯性定律）、与它所受的力的关系，是牛顿第牛顿第二定律（运动定律）和牛二定律的另一种表达形式顿第三定律（作用与反作用定律）能量守恒定律牛顿定律牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律牛顿第一定律也称为惯牛顿第二定律描述了物性定律，它指出，静止体加速度与所受合力的的物体将保持静止，运关系，即物体加速度的动的物体将保持匀速直大小与合力的大小成正线运动，除非受到外力比，方向与合力的方向的作用相同力的概念力的定义力的特点力是指物体之间的相互作用，可以改变物体的运动状态，或使物体发生形变力的单位是牛顿（）N受力分析确定物体

1.首先要确定你想要分析的物体，这是受力分析的第一步列出所有力

2.然后，列出所有作用在物体上的力，包括重力、弹力、摩擦力等可以使用箭头表示力的方向画出受力图

3.根据列出的力，画出物体的受力图，将所有作用力用箭头表示出来，箭头指向力的方向，箭头长度表示力的强度分析力的作用效果

4.力的合成与分解力的合成力的合成是指将多个力合成为一个等效力，这个力叫做合力，合力的作用效果等于多个力的共同作用效果力的分解力的平衡力的平衡条件平衡力的特点当物体处于静止状态或匀速直线运动状态1平衡力大小相等，方向相反，作用在同一物时，物体所受的合力为零，此时物体处于力体上，并且作用在同一方向上的平衡状态摩擦力摩擦力的定义摩擦力的分类摩擦力是指两个相互接触的物体之间，由于表面粗糙而产生的阻摩擦力分为静摩擦力和动摩擦力静摩擦力是指物体在静止状态碍相对运动或相对运动趋势的力下受到的摩擦力，动摩擦力是指物体在运动状态下受到的摩擦力弹性力弹性力的定义弹性力是指物体在发生形变时，由于其内部的弹性作用而产生的恢复原状的1力胡克定律2胡克定律描述了弹簧弹力与弹簧形变的关系，即弹簧弹力的大小与弹簧的形变成正比，方向与形变方向相反重力

9.8重力加速度在地球表面附近，由于地球的引力作用，所有物体都受到重力加速度的作用，其大小约为

9.8m/s²惯性力惯性力的定义1惯性力是物体由于惯性而产生的，它不是真正的力，而是物体在非惯性参考系中感受到的虚拟力惯性力的作用2惯性力是物体在非惯性参考系中，由于惯性而受到的一种虚拟力，它与物体的加速度大小相等，方向相反惯性定律惯性定律惯性大小

11.

22.牛顿第一定律也称为惯性定物体的惯性大小取决于物体的律，它指出，一切物体在没有质量，质量越大，惯性越大受到外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态惯性的应用

33.惯性在生活中有很多应用，例如汽车启动和刹车时的惯性，以及跳远和跳高时利用惯性来增加距离和高度动量定律时间动量动量定律是指物体动量的变化量等于它所受的合外力的冲量，它也是牛顿第二定律的另一种表达形式动能定律动能动能定律动能是指物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度的动能定律指出，物体的动能变化量等于它所做的功，即动能的增平方成正比加量等于物体所做的正功，动能的减少量等于物体所做的负功功和能量功的定义能量的定义功是指力作用在物体上，使物体在力的方向上发生位移时，力对能量是指物体做功的本领，它也是物体运动状态和位置的反映物体所做的功功的单位是焦耳（）能量的单位也是焦耳（）J J能量守恒定律能量守恒定律能量转化1能量守恒定律指出，能量既不能被创造能量可以从一种形式转化为另一种形也不能被消灭，只能从一种形式转化为式，例如动能可以转化为势能，势能可2另一种形式以转化为动能，等等机械能势能1势能是指物体由于其位置或状态而具有的能量，包括重力势能和弹性势能动能2动能是指物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度的平方成正比机械能3机械能是指物体所具有的动能和势能的总和机械能也是能量的一种形式，它遵守能量守恒定律功率1000100功率马力功率是指物体在单位时间内所做的功，即单位时间内能量的转化马力是功率的另一种常用单位，马力约等于瓦特

1735.5率功率的单位是瓦特（）W碰撞分类弹性碰撞在弹性碰撞中，碰撞前后系统的动能保持不变，碰撞过程中没有能量损失非弹性碰撞在非弹性碰撞中，碰撞前后系统的动能不守恒，碰撞过程中有能量损失，例如转化为热能或声能弹性碰撞动量守恒在弹性碰撞中，系统的动量守恒，即碰撞前后系统的总动量保持不变动能守恒在弹性碰撞中，系统的动能也守恒，即碰撞前后系统的总动能保持不变非弹性碰撞动量守恒在非弹性碰撞中，系统的动量仍然守恒，但动能不守恒能量损失非弹性碰撞过程中，部分动能会损失，转化为热能、声能等其他形式的能量离心力离心力的定义离心力的方向离心力是物体在旋转运动中，由于惯性而产12离心力的方向总是指向圆心，与物体运动方生的，它不是真正的力，而是物体在非惯性向垂直参考系中感受到的虚拟力向心力向心力的定义1向心力是物体做圆周运动时，指向圆心方向的力，它使得物体沿圆周运动，并改变物体运动方向向心力的作用2向心力是维持物体做圆周运动的必要条件，没有向心力，物体将做直线运动开普勒定律开普勒第一定律开普勒第二定律开普勒第三定律行星绕太阳运行的轨道是椭圆，太阳位行星在轨道上运动时，它和太阳连线的行星绕太阳运行的轨道周期的平方与其于椭圆的一个焦点上线段在相同时间内扫过的面积相等轨道半长轴的立方成正比万有引力定律万有引力定律万有引力定律指出，任何两个物体之间都存在引力，引力的大小与它们的质量1的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比引力常数2引力常数是一个基本物理常数，它表示两个单位质量物体之间的引力大小引力势能引力势能引力势能的转化引力势能是指物体由于其在引力场中的位置而具有的能量，它与当物体在引力场中运动时，引力势能会转化为动能或其他形式的物体的质量、重力加速度和高度成正比能量，例如水库中的水从高处流下，引力势能转化为动能质量与重量10质量质量是指物体所含物质的多少，是物体惯性的量度，它是一个标量，通常用千克（）作为单位kg100重量重量是指物体受到地球引力作用时产生的力，它是一个矢量，大小等于物体质量乘以重力加速度，通常用牛顿（）作为单位N重心的定义重心的定义1重心是指物体所有部分的重力的合力的作用点，它也是物体质量的中心重心的位置2重心可以位于物体内部，也可以位于物体外部，取决于物体的形状和质量分布重心的确定规则形状的重心不规则形状的重心规则形状的物体的重心可以通过公式计算得到，例如三角形、矩不规则形状的物体的重心可以通过实验方法来确定，例如悬挂法形、圆形等或平衡法杠杆原理杠杆原理杠杆原理是指杠杆的平衡条件，即动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂杠杆的分类杠杆分为三种类型省力杠杆、费力杠杆和等臂杠杆省力杠杆可以省力，但费力；费力杠杆可以费力，但省力；等臂杠杆既不省力也不费力力矩的计算力矩的定义力矩的计算1力矩是指力对物体产生转动作用的趋力矩的计算公式为×，其M=F l2势，它等于力的大小乘以力臂中为力矩，为力的大小，为力M Fl臂平面静力学平面静力学1平面静力学研究静止物体在平面内的平衡问题，主要内容包括力的合成与分解、力的平衡条件、重心、摩静力学应用擦力等2平面静力学在建筑、桥梁、机械等工程领域有着广泛的应用，例如桥梁的设计、建筑物的稳定性分析等平面动力学平面动力学平面动力学研究物体在平面内的运动问题，主要内容包括牛顿定律、动量定理、动能定理、功和能等动力学应用平面动力学在航空航天、车辆设计、机器运动等领域有着重要的应用，例如飞机的飞行控制、汽车的加速和刹车等流体静力学流体静力学静力学应用流体静力学研究静止流体的性质和规律，主要内容包括流体压流体静力学在船舶设计、水利工程、气象学等领域有着重要的应力、浮力、液体压强等用，例如船舶的浮力和稳定性，水库的建设等流体动力学流体动力学动力学应用流体动力学研究流体的运动规律，主流体动力学在航空航天、船舶设计、要内容包括流体的粘性、表面张力、水利工程、气象学等领域有着重要的流体流动、伯努利方程等应用，例如飞机的升力产生、船舶的阻力减少等黏性力黏性力的定义黏性系数黏性力是指流体内部各层之间，由于流体分子之间的相互作用而黏性系数是流体粘性的量度，它表示流体抵抗剪切运动的能力产生的阻碍流体运动的力黏性系数越高，流体越粘稠表面张力表面张力的定义表面张力是指液体表面分子之间相互吸引力大于液体内部分子之间吸引力而产1生的收缩趋势，表现为液体表面具有一定的张力表面张力的应用2表面张力在自然界和生活中有很多应用，例如雨水滴在荷叶上形成水珠，肥皂水可以形成泡泡等流体流动湍流层流湍流是指流体流动时，各层流体之间发生剧烈混合和碰撞，流动层流是指流体流动时，各层流体之间保持相对平行的流动状态，状态混乱无序没有明显的乱流现象柏努利方程柏努利方程柏努利方程描述了理想流体在流动过程中，流体的压强、速度和高度之间的关系，它是一个重要的流体力学定理应用柏努利方程在航空航天、水利工程、气象学等领域有着重要的应用，例如飞机的升力产生、喷雾器的喷雾等能量形式的转化机械能转化为电能1例如，水力发电站利用水流的动能带动水轮机旋转，再带动发电机发电，将机械能转化为电能电能转化为机械能2例如，电动机利用电能产生磁场，带动转子旋转，将电能转化为机械能化学能转化为热能3例如，燃烧燃料可以将化学能转化为热能，例如燃烧煤炭、石油等热能转化为机械能4例如，蒸汽机利用燃烧燃料产生的热能推动活塞运动，将热能转化为机械能热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律的表达式热力学第一定律指出，能量既不能被创造也不能被消灭，只能从热力学第一定律的表达式为，其中是系统ΔU=Q+WΔU一种形式转化为另一种形式的内能变化，是系统吸收的热量，是系统做的功Q W12热力学第二定律热力学第二定律热力学第二定律的含义热力学第二定律描述了热量传递的方向，它指出，热量总是自发热力学第二定律表明，自然界中的过程总是朝着熵增加的方向进地从高温物体传递到低温物体，而不会自发地从低温物体传递到行，即无序度增加的方向高温物体热机效率热机效率1热机效率是指热机将吸收的热量转化为机械能的效率，它等于热机输出的功与吸收的热量之比热机效率的表达式2热机效率的表达式为，其中为热机η=W/Qη效率，为热机输出的功，为热机吸收的热量W Q热传导热传导热传导是指热量通过物体内部的微观粒子运动而传递的方式，它不需要物质的1宏观运动热传导的规律2热量总是从高温物体传递到低温物体，热传导的速度取决于物体的材料和温度差热辐射10010热辐射热辐射的应用热辐射是指物体以电磁波的形式向外传递热量的方式，它不需要热辐射在生活中有很多应用，例如太阳光照射地球，电炉加热物介质，可以在真空中进行体等。