时空与质点机械运动的描述幻灯片.ppt

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1、时空与质点机械运动的描述大学物理大学物理1第1页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理2第第1 1章章 时空与质点机械运动的描述时空与质点机械运动的描述第2页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理31-1 物质物质 运动运动 时间时间 空间空间 1-2 质点运动的描述质点运动的描述1-3 质点运动变化的描述质点运动变化的描述 第3页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理41-1物质 运动 时间 空间第4页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理5一、物质与运动物质物质：物质就是客观存在，是能量的表达。物质就是客观存在，是能量的表达。运动运动

2、：运动是物质的固有属性，由能量的涨落引起。运动是物质的固有属性，由能量的涨落引起。物质有两种基本形式：实物与场。物质有两种基本形式：实物与场。二、时间与空间秒秒：铯：铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的辐射周期的辐射周期的9 192 631 770倍。倍。第5页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理6第6页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理7日地距离日地距离1AU1.51011 m1.天文单位（天文单位（AU）：）：2.光年（光年（l.y.）：）：1 l.y.1016 m3.差秒距（差秒距（PC.）：）：1Pc=1

3、AU/12105AU=31016m=3光年光年=太阳系的直径约为太阳系的直径约为80AU，即，即1013 m数量级。数量级。视线视线L基线基线 r空间单位第7页，共29页，编辑于2022年，星期六因数词头名称符号英文中文1024102110181015101210910610310210110-110-210-310-610-910-1210-1510-1810-2110-24yotta zetaexapetateragigamegakilohectodecadecicentimillimicrnanopicofemtoattozeptoyocto尧它泽它艾可萨拍它太拉吉咖兆千百十分厘毫微纳诺

4、皮可飞母托阿托仄普托幺科托YZEPTGMkhdadcmnpfazy第8页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理91-2 质点运动的描述 第9页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理101.运动的相对性运动的相对性一、质点的机械运动质点质点(mass point,particle):力学中的一个理想模型，它是具力学中的一个理想模型，它是具有一定质量而没有大小和形状的理想物体。有一定质量而没有大小和形状的理想物体。参考系参考系:为描述物体的运动而选择的标准物为描述物体的运动而选择的标准物.运动的相对性运动的相对性:物体运动的形式随参考系的不同而异物体运动的形式随参考系的

5、不同而异.以地球为参照系以地球为参照系地球地球月亮月亮以太阳为参照系以太阳为参照系太太阳阳月亮月亮地球轨道地球轨道第10页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理11xzyABrP1 从从原点原点指向指向质点质点所在位置的所在位置的有有向向线段（大小、方向）线段（大小、方向）2.位置矢量位置矢量方向方向 大小大小第11页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理123.运动方程运动方程分量式分量式从运动方程从运动方程消消t t 得轨迹方程得轨迹方程 4.轨道方程轨道方程第12页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理13位移矢量只与始末位置有关，与位移矢量只与

6、始末位置有关，与质点所经过的路径无关。质点所经过的路径无关。BA二、位移矢量 位置的变化第13页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理14位移与路程位移与路程（B）一般情况一般情况,位移大小不等位移大小不等于路程于路程.（D）位移是矢量位移是矢量,路程是标量路程是标量.（C）什么情况）什么情况？讨论讨论（A）P1P2 两点间的两点间的路程是不路程是不唯一的唯一的,可以是可以是 或或 而位而位移移 是唯一的是唯一的.不改变方向的直线运动不改变方向的直线运动;当当 时时 .路程（路程（）:质点实际运动轨迹的长度质点实际运动轨迹的长度.第14页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物

7、理大学物理15三、速度矢量位置变化的快慢1.平均速度平均速度方向方向:与与 同同.大小：大小：BA 用相同时间间隔内的位置变化来用相同时间间隔内的位置变化来比较位置变化的快慢比较位置变化的快慢。矢量第15页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理162.瞬时速度瞬时速度 当当 时平均速度的极限值叫做瞬时速度时平均速度的极限值叫做瞬时速度,简称简称速度速度.大小：大小：该时刻质点所在处沿运动轨迹的切线并指向该时刻质点所在处沿运动轨迹的切线并指向质点前进的方向。质点前进的方向。方向：方向：第16页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理173.速率速率当当t0时，时，瞬时速

8、率：速度瞬时速率：速度 的大小称为速率的大小称为速率平均速率平均速率瞬时速率瞬时速率BA例例（B）一运动质点在某瞬时位于矢径一运动质点在某瞬时位于矢径 的端点处，的端点处，其速度大小为其速度大小为(单选单选)(A)（C）（D）第17页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理181-3 质点运动变化的描述质点运动变化的描述 第18页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理19一、加速度矢量速度矢量变化的快慢 1.平均加速度平均加速度2.瞬时加速度瞬时加速度BA第19页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理20大小大小二、加速度矢量在直角坐标系中的表述方向方向

9、第20页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理211.切向加速度和法向加速度切向加速度和法向加速度 自然坐标系自然坐标系 切向切向内法向内法向 很很小小，则则 ，并并指指向圆心，即与向圆心，即与 方向同。方向同。三、加速度矢量在自然坐标系中的表述第21页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理22法向加速度法向加速度表示质点速度表示质点速度方向方向变化的快慢。变化的快慢。切向加速度切向加速度的大小表示质点的大小表示质点速率速率变化的快慢。变化的快慢。方向方向:第22页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理232.一般曲线运动中的一般曲线运动中的 和和 和

10、和 对任何平面上的曲线都适用对任何平面上的曲线都适用 曲率半径曲率半径an=0 a=0 匀速直线运动an=0 a 0 变速直线运动an 0 a =0 匀速曲线运动an 0 a 0 变速曲线运动第23页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理24 例例 有有人人说说，匀匀速速率率圆圆周周运运动动的的质质点点是是作作变变加加速速运运动动,你说对吗？你说对吗？（对）（对）答：匀速率圆周运动答：匀速率圆周运动即加速度矢量变，所以是变加速运动。即加速度矢量变，所以是变加速运动。总加速度总加速度大小不变，方向时刻指向圆心（改变）。大小不变，方向时刻指向圆心（改变）。第24页，共29页，编辑于2

11、022年，星期六大学物理大学物理25求导求导求导求导积分积分积分积分质点运动学两类基本问题质点运动学两类基本问题 一一 由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度；矢、速度和加速度；二二 已知质点的加速度以及初始速度和初始位置已知质点的加速度以及初始速度和初始位置,可可求质点速度及其运动方程求质点速度及其运动方程.第25页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理26四、圆周运动的角量描述 AB规定规定：逆时针为，顺时针为。：逆时针为，顺时针为。单位单位:弧度（弧度（rad）矢量 方向方向:由右手螺旋法则确定由右手螺旋法则确定

12、 单位单位:rad/s rv S2.角位移角位移3.角速度角速度1.角位置角位置第26页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理274.角加速度角加速度角速度对时间的变化率角速度对时间的变化率 匀速圆周运动；匀速圆周运动；匀速直线运动匀速直线运动匀变速直线运动匀变速直线运动匀变速圆周运动匀变速圆周运动第27页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理28五、角量和线量的关系切向加速度切向加速度法向加速度法向加速度x,b bRd dS0d dP2P1第28页，共29页，编辑于2022年，星期六大学物理大学物理29例例1-5已已知知一一质质点点由由静静止止出出发发，它它的的加加速速度度在在x轴轴和和y轴轴上上的的分分量量分分别别为为ax=10t和和ay=15t2。求求t=5s时时质质点点的的速速度度和和位置。位置。解：取质点的出发点为坐标原点。解：取质点的出发点为坐标原点。依题意：t=0,v0 x=0,v0y=0，对上式进行积分，得=125i+625j(m/s)t=0时，x0=y0=0 第29页，共29页，编辑于2022年，星期六