2021-2022学年高二物理竞赛课件：力和运动.pptx

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1、力力学学质点运动学质点运动学质点动力学质点动力学刚体力学刚体力学狭义相对论狭义相对论我已经把哲学的原理确我已经把哲学的原理确定下来了，但这些原理定下来了，但这些原理不是哲学的，而是数学不是哲学的，而是数学的。的。经典力学经典力学研究机械运动，着重讨论以下三个问题：研究机械运动，着重讨论以下三个问题：1.1.如何描述物体的运动状态如何描述物体的运动状态 （运动学）（运动学）位置矢量位置矢量速度矢量速度矢量注意：运动的矢量性、迭加性、瞬时性、相对性。注意：运动的矢量性、迭加性、瞬时性、相对性。2.2.研究物体运动状态变化的原因研究物体运动状态变化的原因 （动力学）（动力学）3.3.了解如何在给定条

2、件下建立和解出物体的运动了解如何在给定条件下建立和解出物体的运动 方程方程描述物体运动状态的物理量描述物体运动状态的物理量1-1 质点运动的描述质点运动的描述1-2 圆周运动和一般曲线运动圆周运动和一般曲线运动1-3 相对运动相对运动 常见力和基本力常见力和基本力1-4 牛顿运动定律牛顿运动定律 1-5 伽利略相对性原理伽利略相对性原理 非惯性系非惯性系 惯性力惯性力 第一章第一章 力和运动力和运动把物体看作质点来处理的条件：把物体看作质点来处理的条件：做平动的物体；做平动的物体；两相互作用着的物体，如果它们之间的距离远大两相互作用着的物体，如果它们之间的距离远大于本身的线度。于本身的线度。一

3、、质点一、质点质点（质点（mass point，particle）：）：具有质量但忽略其形具有质量但忽略其形状和大小的状和大小的理想物体（理想物体（几何点）。几何点）。1-1 质点运动的描述质点运动的描述能作为质点处理的物体不一定是很小的，而很小的能作为质点处理的物体不一定是很小的，而很小的物体未必能看成质点；同一物体在不同的问题中有物体未必能看成质点；同一物体在不同的问题中有时可看成质点时可看成质点,有时却不能看成质点。有时却不能看成质点。分析质点运动是研究实际物体复杂运动的基础。分析质点运动是研究实际物体复杂运动的基础。研究地球公转研究地球公转地球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺地

4、球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影响，作为质点处理。寸的影响，作为质点处理。研究地球自转研究地球自转地地球球上上各各点点的的速速度度相相差差很很大大，因因此此，地地球球自自身身的的大大小小和形状不能忽略，这时不能作为质点处理。和形状不能忽略，这时不能作为质点处理。二、参考系和坐标系二、参考系和坐标系描述物质运动具有描述物质运动具有相对性相对性物质运动具有物质运动具有绝对性绝对性参参考考系系（reference frame）：描描述述物物体体运运动动时时，被被选作参考的物体选作参考的物体。常常用用的的坐坐标标系系有有直直角角坐坐标标系系(x,y,z)、球球坐坐标标系系(r,)、柱坐

5、标系、柱坐标系(,z)、平面极坐标系、平面极坐标系(r,)。要定量描述物体的位置与运动情况，就要在要定量描述物体的位置与运动情况，就要在参考系上固定一个参考系上固定一个坐标系（坐标系（coordinate system）。三、空间和时间三、空间和时间 空空间间（space）反反映映了了物物质质的的广广延延性性，与与物物体体的的体积和位置的变化联系在一起。体积和位置的变化联系在一起。时间（时间（time）反映物理事件的顺序性和持续性。反映物理事件的顺序性和持续性。目目前前的的时时空空范范围围：宇宇宙宙的的尺尺度度1026 m(150亿亿光光年年)到到微微观观粒粒子子尺尺度度10-15 m，从从宇

6、宇宙宙的的年年龄龄1018 s(150亿亿年年)到微观粒子的最短寿命到微观粒子的最短寿命10-24 s。物物理理理理论论指指出出，空空间间和和时时间间都都有有下下限限：分分别别为为普朗克长度普朗克长度10-35 m和普朗克时间和普朗克时间10-43 s。牛牛顿顿的的绝绝对对时时空空观观：空空间间和和时时间间是是不不依赖于物质的独立的客观存在。依赖于物质的独立的客观存在。牛牛 顿顿爱爱因因斯斯坦坦的的相相对对论论时时空空观观：相相对对论论时时空空观观，时时间间与与空空间间客客观观存存在在，与运动密不可分。与运动密不可分。爱因斯坦爱因斯坦四、运动学方程四、运动学方程 质质点点运运动动时时，质质点点

7、的的位位置置用用坐坐标标表表示示为为时时间间的的函函数，叫做数，叫做运动学方程（运动学方程（kinematical equation）。直角坐标系中表示为直角坐标系中表示为 将运动方程中的时间消去，得到质点运动的将运动方程中的时间消去，得到质点运动的轨轨迹方程迹方程。例如，例如，平面运动的轨迹方程可平面运动的轨迹方程可表示为表示为 例如例如 五、位矢五、位矢 在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，叫在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，叫做做位置矢量（位置矢量（position vector），简称，简称位矢位矢。位矢是从。位矢是从坐标原点指向质点所在位置的有向线段。坐标原点指向质点所在位置的有向线段。直角坐标系中表示为直角坐标系中表示为 位矢的大小为位矢的大小为 位矢的方向余弦：位矢的方向余弦：六、位移六、位移在在 t 时间内，位矢的变化量（即时间内，位矢的变化量（即A 到到B的有向线段）称的有向线段）称为为位移（位移（displacement）。在直角坐标系中：在直角坐标系中：设质点做曲线运动：设质点做曲线运动：t 时刻位于时刻位于A点，点，位矢位矢 ，t+t时刻位于时刻位于B点，点，位矢位矢 。1.位移位移 和路程和路程 s 的区别：的区别：且且 只当只当 时时s=AB2.与与 r 的区别：的区别：只当只当 同方向时，取等号。同方向时，取等号。zyxoBA s说明说明