2021-2022学年高二物理竞赛课件：力学基础.pptx

第一篇：力学基础第一篇：力学基础第第1章章 质点力学基础质点力学基础第第2章章 质点力学中的守恒定律质点力学中的守恒定律第第3章章 刚体的转动刚体的转动牛顿牛顿 自然哲学的数学原理自然哲学的数学原理（1687年）年）“我奉献这一作品，作为我奉献这一作品，作为(自然自然)哲学的数学哲学的数学原理，因为原理，因为(自然自然)哲学的全部责任似乎在于从哲学的全部责任似乎在于从运动现象去研究力，然后从这些力去说明其运动现象去研究力，然后从这些力去说明其它现象。它现象。”力学力学-研究物体机械运动的科学研究物体机械运动的科学。机械运动机械运动-物体的相对位置或自身各物体的相对位置或自身各部份的相对位置发生变化的运动部份的相对位置发生变化的运动。引言引言：机械运动的基本运动形式：机械运动的基本运动形式：1.平动平动-物体上任一直线始终保持平行的运动物体上任一直线始终保持平行的运动；2.定轴转动定轴转动-各点绕一固定轴作圆周运动的运动各点绕一固定轴作圆周运动的运动;2）刚体刚体-任何情况下任何情况下大小和形状大小和形状都都不发生变化不发生变化 的力学研究对象。的力学研究对象。1）质点质点-把实际物体看成把实际物体看成只有质量只有质量而而无大小和无大小和 形状形状的力学研究对象。的力学研究对象。两个模型：两个模型：力力学学质点运动学：只描述运动，不分析原因质点运动学：只描述运动，不分析原因质点动力学：运动与相互作用间的关系质点动力学：运动与相互作用间的关系刚体刚体教学基本要求教学基本要求 一一.掌握掌握位置矢量、位移、速度和加速位置矢量、位移、速度和加速度等描述质点运动及运动变化的度等描述质点运动及运动变化的物理量物理量.理理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性.二二.理解理解运动方程运动方程的物理意义及作用的物理意义及作用.掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法加速度和初始条件求速度、运动方程的方法.第一章第一章 质点力学基础质点力学基础 五五 掌握牛顿运动定律的基本内容及其适用掌握牛顿运动定律的基本内容及其适用条件条件.六六 熟练掌握熟练掌握用用隔离物体法隔离物体法分析物体的受分析物体的受力情况力情况,能用微积分方法求解变力作用下的简能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题单质点动力学问题.三三 能能计算计算质点在平面内运动时的速度和质点在平面内运动时的速度和加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度加速度、切向加速度和法向加速度.四四 理解伽利略速度变换式理解伽利略速度变换式,并会用它求并会用它求简单的质点简单的质点相对运动相对运动问题问题.本章重点本章重点1 瞬时速度和瞬时加速度。瞬时速度和瞬时加速度。2 已知加速度和初始条件求解速度、运动方程的方法。已知加速度和初始条件求解速度、运动方程的方法。3 平面曲线运动中质点的法向和切向加速度的计算。平面曲线运动中质点的法向和切向加速度的计算。4 圆周运动的角量描述及角量线量关系。圆周运动的角量描述及角量线量关系。5 力和力的分析计算，牛顿定律及其应用。力和力的分析计算，牛顿定律及其应用。1 速度和加速度的矢量性和相对性。速度和加速度的矢量性和相对性。2 物理量的微积分计算。物理量的微积分计算。本章难点本章难点1-1 参照系、质点和运动方程参照系、质点和运动方程一一.时间与空间时间与空间 参照系与坐标系参照系与坐标系空间空间:物质的广延性。物质的广延性。时间时间:物质运动过程的持续性、连贯性。物质运动过程的持续性、连贯性。时间和空间是物质的存在形式。时间和空间是物质的存在形式。牛顿的牛顿的“绝对绝对”时空观：时空观：时间和空间彼此时间和空间彼此无关无关，和物质的运动状态也和物质的运动状态也没有关系没有关系。爱因斯坦的相对论时空观：爱因斯坦的相对论时空观：时间与空间紧密相时间与空间紧密相连，并且都和物质的运动连，并且都和物质的运动紧密相连紧密相连。物质运动是绝对的，物质运动是绝对的，描述运动具有相对性描述运动具有相对性“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走小小竹排江中游，巍巍青山两岸走”“坐地日行八万里，巡天遥看一千河坐地日行八万里，巡天遥看一千河”参照系：参照系：为了描述一个物体的机械运动，必须选另一为了描述一个物体的机械运动，必须选另一个物体作参照物，被选作参照的物体称为参照系。个物体作参照物，被选作参照的物体称为参照系。车厢内的人：车厢内的人：竖直下落竖直下落地面上的人：地面上的人：抛物运动抛物运动参照系不同，物体运动情况参照系不同，物体运动情况的描述也不同的描述也不同描述运动描述运动的相对性的相对性原则上参照系可任选，且不一定是静止的。原则上参照系可任选，且不一定是静止的。常用参照系常用参照系:地面参照系或实验室参照系地面参照系或实验室参照系坐标系坐标系 建立在参照系上的计算系统。是参照系建立在参照系上的计算系统。是参照系的具体化，的具体化，定量描述物体的运动定量描述物体的运动。原则上坐标系可任选原则上坐标系可任选.不同坐标系中，物体运动的数学表述式可不同不同坐标系中，物体运动的数学表述式可不同.球极坐标系球极坐标系（r,）柱坐标系柱坐标系（,z）自然坐标系自然坐标系(s)z yxx yzr 直角坐标系直角坐标系（x,y,z）常用的坐标系：常用的坐标系：对于曲线运动对于曲线运动,有时用自然坐标系更有时用自然坐标系更方便方便.它是它是建立建立在质点在质点运动轨迹运动轨迹上的上的,以弧长以弧长 s 作为自然坐标作为自然坐标(弧坐标弧坐标)，以，以轨迹的切线轨迹的切线 、主法线、主法线 和副法和副法线线 为坐标轴为坐标轴.运动方程为运动方程为 s=s(t).弧坐标弧坐标原点原点二二.质点质点1.质点质点:在许多问题中，物体的形状和大小并不在许多问题中，物体的形状和大小并不重要，可以忽略，可看成一个重要，可以忽略，可看成一个只有质量、没有大只有质量、没有大小和形状的理想的点小和形状的理想的点，这样的物体称为质点。，这样的物体称为质点。2.实际物体可视为多个或无限多个实际物体可视为多个或无限多个质点的组合质点的组合.注意：注意：一个物体能否看作质点，唯一标准是看物一个物体能否看作质点，唯一标准是看物体的形状、大小与所研究的问题是否无关。体的形状、大小与所研究的问题是否无关。如果物体如果物体运动范围运动范围物体本身线度物体本身线度，该物体，该物体就可视为质点。就可视为质点。例例2：物体平动时，物体上所有点的运动轨迹都相同，物体平动时，物体上所有点的运动轨迹都相同，可用一个点的运动来代替整个物体的运动。可用一个点的运动来代替整个物体的运动。例例1：地球绕太阳公转时，地球可视一个质点。地球绕太阳公转时，地球可视一个质点。研究地球的自转问题时，就不能把地球看作质点了。研究地球的自转问题时，就不能把地球看作质点了。Pr参照系参照系YZXO建立坐标系：建立坐标系：三三.位置矢量位置矢量（位矢、矢径）（位矢、矢径）描写质点空描写质点空间位置的物理量间位置的物理量.位置矢量位置矢量-从参考点指向质点所在位置的有向从参考点指向质点所在位置的有向线段，线段，称为位置矢量，简称位矢称为位置矢量，简称位矢(矢径矢径)。位矢位矢 的方向余弦的方向余弦P位矢位矢 的值为的值为式中式中 、分别为分别为x、y、z 方向的单位矢量方向的单位矢量.位矢位矢此三个角满足关系：此三个角满足关系：四四.运动方程：运动方程：描述描述质点运动时位置与质点运动时位置与时间关系的方程时间关系的方程分量式分量式 从运动方程从运动方程(2)中消去中消去参数参数 t，便得，便得轨迹方程轨迹方程:(2)(1)P轨迹轨迹(轨道轨道)：质点运动在空间质点运动在空间所经历的路径。相应的曲线方所经历的路径。相应的曲线方程称为程称为轨迹方程轨迹方程(轨道方程轨道方程)。