华中科技大学物理课件-质点运动学ppt.ppt

为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益于于 晓晓 凌凌1/20/20231为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益答疑安排答疑安排 时间：单周时间：单周1 1 双周双周2 19:30-21:302 19:30-21:30 地点：地点：C5-116C5-116 时间：单周时间：单周3 3 双周双周4 19:30-21:304 19:30-21:30 地点：东地点：东9-A2109-A210取课件：取课件： PSW:students1/20/20232为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益物理科学的目的：物理科学的目的：统一自然界！统一自然界！自然界最不可理解的就是自然界竟然可以自然界最不可理解的就是自然界竟然可以理解！理解！物理学家的梦想是：万有引力、电磁力、物理学家的梦想是：万有引力、电磁力、强作用力、弱作用力构建了一个强作用力、弱作用力构建了一个“大统一大统一”的的理论，即一个适用于所有物质的理论。理论，即一个适用于所有物质的理论。可惜进入这个新层次的物理学我们还没有可惜进入这个新层次的物理学我们还没有看到，即使是一个模糊的轮廓。看到，即使是一个模糊的轮廓。21世纪的人们世纪的人们居然弄不清我们身在其中的宇宙的昨天、今天、居然弄不清我们身在其中的宇宙的昨天、今天、明天！明天！1/20/20233为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 物理学是一项激动人心的智力探险活动，物理学是一项激动人心的智力探险活动，它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知识的疆界。识的疆界。“物理科学有自身的魅力，总会有年轻物理科学有自身的魅力，总会有年轻人喜欢物理。人喜欢物理。”“物理学是人与自然对话的语言物理学是人与自然对话的语言”。“数学是人类规范思维的工具数学是人类规范思维的工具”。1/20/20234为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益量量长长 度度/m量量长长 度度/m质质 子子 的的 半半 径径10 15地地 球球 的的 半半 径径107电电 子子 的的 康康 普普 顿顿 波波 长长10 12太太 阳阳 的的 半半 径径109原原 子子 的的 半半 径径10 10地地 球球 轨轨 道道 的的 半半 径径1011病病 毒毒 的的 半半 径径10 7太太 阳阳 系系 的的 半半 径径1013巨巨 型型 阿阿 米米 巴巴 的的 半半 径径10 4到到 最最 近近 恒恒 星星 的的 距距 离离1016昆昆 虫虫 的的 长长 度度10 2银银 河河 系系 的的 半半 径径1021人人 体体 的的 高高 度度100星星 系系 团团 的的 半半 径径1023某某 些些 量量 的的 长长 度度 的的 数数 量量 级级 1/20/20235为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益物物 质质质质 量量/kg物物 质质质质 量量/kg 电电 子子10 30 人人 体体102 质质 子子10 27 土土 星星 5 号号 火火 箭箭106 氨氨 基基 酸酸 分分 子子10 25 金金 字字 塔塔1010 血血 红红 蛋蛋 白白 分分 子子10 22 海海 洋洋 中中 的的 水水1021 流流 感感 病病 毒毒10 19 月月 球球1023 烟烟 草草 花花 叶叶 病病 毒毒10 13 地地 球球1025 巨巨 型型 阿阿 米米 巴巴10 8 太太 阳阳1030 雨雨 滴滴10 6 银银 河河 系系1041 蚂蚂 蚁蚁10 4 宇宇 宙宙(现现 在在 知知 道道 的的)1053某某 些些 物物 质质 质质 量量 的的 数数 量量 级级 1/20/20236为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益本学期教学内容：本学期教学内容：第第1章章第第12章章(56学时学时)每周第一次课的每周第一次课的课前课前交作业交作业作业要求全做，不要迟交或不交作业作业要求全做，不要迟交或不交作业参考文献：清华大学 张三慧 大学物理学（第二版）上海交大等 程守洙等 普通物理学（第五版）南京大学 卢德馨 大学物理学（第二版）1/20/20237为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益我们我们如何学习物理课如何学习物理课？活学活用、立竿见影活学活用、立竿见影 认真听课认真听课 看参考书看参考书 思考思考 做大量习题做大量习题各学习阶段的不同：中学各学习阶段的不同：中学大学课程大学课程重要特征：时延性增长重要特征：时延性增长有时很难当堂听懂有时很难当堂听懂 尽快课后复习的重要性尽快课后复习的重要性做习题加大脑力运动量：做习题加大脑力运动量：索末菲致海森堡索末菲致海森堡“要勤奋地去做练习，只有这样，你要勤奋地去做练习，只有这样，你才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解。才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解。”钱学森科学技术工作的基本训练钱学森科学技术工作的基本训练“理论工作中主要是靠理论工作中主要是靠做习题来练，不做习题是练不出本领来的。做习题来练，不做习题是练不出本领来的。”1/20/20238为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1/20/20239为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 力学是研究物体的机械运动规律的。力学是研究物体的机械运动规律的。质点质点位置位置总是相对的总是相对的，任何质点的位置总是相对于其他质点，任何质点的位置总是相对于其他质点或质点系来确定的。这个其他质点或质点系就叫做或质点系来确定的。这个其他质点或质点系就叫做确定物体位置时用的确定物体位置时用的参照系参照系。对于不同的参照系，同一物体的同一运动，会对于不同的参照系，同一物体的同一运动，会表现为不同的形式。表现为不同的形式。例如，一个例如，一个自由下落的石块的运动自由下落的石块的运动，在地面参照系中，在地面参照系中观察，它是直线运动。如果在近旁驰过的车厢内观察，观察，它是直线运动。如果在近旁驰过的车厢内观察，即以行进的车厢为参照系，则石块将作曲线运动。即以行进的车厢为参照系，则石块将作曲线运动。1.1 1.1 质点质点 参照系参照系 位置位置1/20/202310为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益xyzo坐标系坐标系是定标后的参照系。位置矢是定标后的参照系。位置矢量满足量满足数学数学关于矢量的一切运算法则。关于矢量的一切运算法则。位置矢量位置矢量可以描述质点的运动。可以描述质点的运动。用起点在原点指向用起点在原点指向质点的矢量表示质质点的矢量表示质点的位置。点的位置。质点运动的质点运动的参数方程参数方程1/20/202311为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益xyzo运动函数的实例一运动函数的实例一1/20/202312为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益xyzo运动函数的实例二运动函数的实例二1/20/202313为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益位置矢量的增量位置矢量的增量xyzo1.2 1.2 质点运动位移和速度、加速度质点运动位移和速度、加速度1.2.1 1.2.1 位移位移 质点位置的改变质点位置的改变位移是矢量位移是矢量1/20/202314为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益平均速度：平均速度：yoxz平均速度反映一段时间平均速度反映一段时间内的位矢的平均变化率内的位矢的平均变化率瞬时速度：瞬时速度：速度反映某一时刻的位矢的变化率（导数）。速度反映某一时刻的位矢的变化率（导数）。1.2.2 1.2.2 质点运动的速度质点运动的速度1/20/202315为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益瞬时速度是位置矢量的一阶导数，是一个矢量。瞬时速度是位置矢量的一阶导数，是一个矢量。讨论：讨论：1 1、关于速度的方向、关于速度的方向PP速度的方向是速度的方向是 的极限方向的极限方向切线方向切线方向2 2、关于速度的大小、关于速度的大小1/20/202316为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益yoxz瞬时加速度：瞬时加速度：1.2.31.2.3质点运动的加速度质点运动的加速度1/20/202317为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 在质点的位置、速度和加速度的讨论中，在质点的位置、速度和加速度的讨论中，三个物理量都被归纳到矢量的理论框架中。它三个物理量都被归纳到矢量的理论框架中。它们的表达式都是标准的矢量式，服从数学上关们的表达式都是标准的矢量式，服从数学上关于矢量的一切运算法则。于矢量的一切运算法则。1/20/202318为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益质点的位置、速度和加速度的相互关系：质点的位置、速度和加速度的相互关系：微商微商积分积分质点的运动方程：质点的运动方程：质点运动轨迹：质点运动轨迹：1/20/202319为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题：例题：运动方程运动方程求质点轨迹方程求质点轨迹方程：写出质点位矢写出质点位矢：质点速度：质点速度：质点加速度：质点加速度：其中：其中：1/20/202320为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题例题一质点在一质点在xyxy平面上运动平面上运动,其加速度为其加速度为:已知已知t=0t=0时，质点静止于坐标原点，求在任一时刻该时，质点静止于坐标原点，求在任一时刻该质点的速度、位置矢量、运动方程和轨迹方程。质点的速度、位置矢量、运动方程和轨迹方程。1/20/202321为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益轨迹图轨迹图1/20/202322为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题例题一质点沿一质点沿X X轴作直线运动，其加速度为：轴作直线运动，其加速度为：k是常数是常数，在在t=0时时，v=v0，x=0。求速率随坐标变化求速率随坐标变化的规律、坐标和速率随时间变化的规律。的规律、坐标和速率随时间变化的规律。微分微分1/20/202323为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益设质点的运动参数方程设质点的运动参数方程不是常数不是常数消参数消参数得到轨迹方程：得到轨迹方程：质点的运动轨道是园周，但是为非匀速圆周运动。质点的运动轨道是园周，但是为非匀速圆周运动。1.2.4 1.2.4 质点的园周运动与曲线运动质点的园周运动与曲线运动1/20/202324为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1/20/202325为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益切向加速度，反映质点在轨道上的速率变化切向加速度，反映质点在轨道上的速率变化法向加速度，反映质点在轨道上速度方向的变化率。法向加速度，反映质点在轨道上速度方向的变化率。对应与匀速园周运动对应与匀速园周运动1/20/202326为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 圆本质是曲率（曲率半径）不变的曲线，上述结论圆本质是曲率（曲率半径）不变的曲线，上述结论可以推广到质点运动轨迹是一般曲线的运动中。可以推广到质点运动轨迹是一般曲线的运动中。曲线的曲曲线的曲率半径率半径在曲线的运动中，在曲线的运动中，加速度方向指向加速度方向指向曲线凹侧。曲线凹侧。a与与成锐角成锐角a与与成直角成直角a与与成钝角成钝角1/20/202327为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题例题一质点沿半径一质点沿半径R=2=2m的圆周运动，其速率的圆周运动，其速率k为常数，已知第二秒的速率为为常数，已知第二秒的速率为3232ms-1，求，求t=0.5=0.5s时质点的速度时质点的速度和加速度的大小。和加速度的大小。1/20/202328为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题例题一质点以一质点以6060 仰角作上抛运动，忽略空气阻力。仰角作上抛运动，忽略空气阻力。若质点运动轨迹最高处的曲率半径为若质点运动轨迹最高处的曲率半径为1010米，求抛出时的米，求抛出时的初速度大小。初速度大小。YXOv0最高处最高处a与与成直角成直角1/20/202329为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益YXOv01/20/202330为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 相对于不同的参照系，同一物体的同一运相对于不同的参照系，同一物体的同一运动，会表现为动，会表现为不同不同的形式，物体的运动有相的形式，物体的运动有相对性。对性。设固定的坐标系是设固定的坐标系是E，运动坐标系是，运动坐标系是V，质点为，质点为S。1.3 1.3 相对运动相对运动1/20/202331为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益三个位移的关系：三个位移的关系：设固定的坐标系是设固定的坐标系是E，运动坐标系是，运动坐标系是V，质点为，质点为S。对时间微商：对时间微商：1/20/202332为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 设固定的坐标系是设固定的坐标系是E，运动坐标系是，运动坐标系是V，质点为，质点为S。定义定义 绝对速度绝对速度:质点相对于静止参照系的速度质点相对于静止参照系的速度 相对速度相对速度:质点相对于运动参照系的速度质点相对于运动参照系的速度 牵联速度牵联速度:运动参照系相对于静止参照系的速度运动参照系相对于静止参照系的速度绝对速度=相对速度+牵联速度1/20/202333为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益绝对速度=相对速度+牵联速度等式两边同时求导：加速度加速度 相对加速度相对加速度 牵联加速度牵联加速度1/20/202334为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题例题 一架飞机在静止的空气中的速率为在一架飞机在静止的空气中的速率为在有风的天气中，飞机以的速率向正北飞行，有风的天气中，飞机以的速率向正北飞行，机头指向北偏东机头指向北偏东3030O O，请协助驾驶员判别风向和风速。，请协助驾驶员判别风向和风速。北北东东301/20/202335为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例题例题如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动岸上一定高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动设该人以匀速率设该人以匀速率v收绳，绳不伸长、湖水静止，则小收绳，绳不伸长、湖水静止，则小船的运动是船的运动是 （）匀加速运动（）匀加速运动 （）匀减速运动（）匀减速运动 （）变加速运动（）变加速运动 （）变减速运动（）变减速运动 （）匀速直线运动（）匀速直线运动 （）1/20/202336为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1/20/202337为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益例例 一条河在某一段直线岸边有、B两个码头，相距1km。甲、乙两人需要从码头到码头，再立即由返回甲划船前去，船相对河水的速度4km/h；而乙沿岸步行，步行速度也为4km/h如河水流速为v=2km/h，方向从到，则 （）（）甲比乙晚10分钟回到 （）（）甲和乙同时回到 （）（）甲比乙早10分钟回到（）（）甲比乙早分钟回到 （）v水地水地步行:0.5小时去程：v1=4+v=6ms-1回程：v2=-4+v=-2ms-11/20/202338为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益思考：当思考：当 时的时间延长。时的时间延长。1/20/202339为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益1/20/202340为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益北北东东解解飞机为牵连体飞机为牵连体30风向：北偏西风向：北偏西75例题例题 一架飞机在静止的空气中的速率为在一架飞机在静止的空气中的速率为在有风的天气中，飞机以的速率向正北飞行，有风的天气中，飞机以的速率向正北飞行，机头指向北偏东机头指向北偏东30O30O，请协助驾驶员判别风向和风速。，请协助驾驶员判别风向和风速。1/20/202341