第2章牛顿运动定律第3讲课件.ppt

1,第二章 牛顿运动定律,2,2.6 平动加速系中的平移惯性力,如何处理物体在非惯性系中的运动？,情况（1）：火车向右加速，滑块相对火车向左加速，但相对于地面是静止的。,情况（2）：火车向右加速，滑块受弹簧拉力相对于火车静止，但相对于地面是运动的。,地面上的观察者认为牛顿运动定律成立,火车上的观察者却认为不成立,地面上的观察者认为牛顿运动定律成立,火车上的观察者却认为不成立,增加虚拟力使物体的运动仍满足牛顿定律,3,惯性力,真实力,表观力,牛顿运动定律得到满足,根本原因：不同参照系观测到的加速度不同,牵连加速度,地面：绝对加速度=相对加速度+牵连加速度火车：相对加速度，少了一个牵连加速度，表观上应“减少”一个相应的力maf，或者说“增加”一个“负”的力-maf,平动加速系中的平移惯性力,4,（1）惯性力是力的概念在非惯性系中的推广,在非惯性系中, 惯性力与真实力有相同的动力学效果,（2）惯性力是虚拟力，假想力，并不是物体间的相互作用，因而不遵从牛顿第三定律，不存在反作用力,5,Fg,Fi,Ftotal,Ftotal,Ftotal,Ftotal,Fg,Fg,Fg,Fi,Fi,Fi,Earth,Moon,起潮力示意图,潮汐现象的解释,引力的空间分布不均匀性,6,日,大潮,月,地,地,月,日,小潮,7,例.升降机内物体m 、M=2m 用滑轮连接，忽略所有摩擦力，升降机以加速度 a=0.5g上升。求(1) 机内观察者测得两物体的加速度？(2) 地面观察者测得两物体的加速度？,M,m,T,Mg,解：（1）,T,（2）,aM对地= aM对机+ a机对地,am对地= am对机+ a机对地,8,铁块静止在水平匀速转动的转盘上,地面参照系S系：,铁块作匀速圆周运动,在转盘上S系：,铁块静止不动，即,表观力,惯性离心力,惯性离心力 = 向心力,作用与反作用？,2.7 匀速转动参照系中的离心力和科里奥利力,一、离心力,或者：转盘上观察少了向心加速度，表观上应“减少” man ，或者说“增加”一个“负”的力-man,9,离心力方向的确定：当物体并不位于过原点O且垂直于转动轴的平面上，离心力应写成：,的方向仍离开转轴向外。,式中 是物体的位矢,10,二、离心机,处于管内P点的溶质颗粒将受向外的离心力和向中心的浮力共同作用。设颗粒密度为 ，液体密度为 ，颗粒半径为 a ，则：,此力指向中心轴线,背离中心,11,在重力场中,小球受到的合力为,两者之比：,作用：加速分离,12,三、重力和纬度的关系,因为,13,在 处， 与 的夹角最大,用了什么假设？,重力指向偏离径向多大角度？,14,在 处， 与 的夹角最大。,如果,则不同材料的物体用细线悬挂起来时，方向不同。重锤测倾角检验等效原理，实验精度10-5。,15,四、科里奥利力,相对转动参照系运动的物体，除了要受离心力作用外，还要受另一个惯性力，叫做科里奥利力,地面：绝对加速度=相对加速度+牵连加速度+科里奥利加速度转盘：只有相对加速度，少了两个加速度（牵连加速度和科里奥利加速度），表观上应相应地“减少”两个力，或者说“增加”两个“负”的力,惯性离心力,科里奥利力,16,科里奥利力,科里奥利力的特征：,1.与相对速度成正比，故只有当物体相对转动参照系运动时才可能出现。,2.与转动参照系的角速度的一次方成正比，故当角速度较小时科里奥利力比离心力更重要。,在地球上当 方向向上（如地球的北半球）时 ，力指向相对运动的右方； 向下（如 南半球）时， 指向 运动的左方。,3.方向总是与相对速度垂直，故不会改变相对速度的大小。,北半球江水冲刷右岸，南半球江水冲刷左岸,17,w,v,落体偏东,南、北半球落体均偏东,科里奥利力,v,v,用矢量乘法判断科里奥利力的方向,18,北半球旋风,抽水漩涡,北半球：相对速度的右方,科里奥利力,19,地球自转的动力学效应,表观重力,表观重力=地球的引力+惯性离心力,落体偏东,北半球：水平运动右偏南半球：水平运动左偏,科氏力对水平运动的影响,傅科摆,20,作业,习题2-31、37、38,