1.1质点运动的描述.ppt

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1、大学物理大学物理1120122013-2教材：大学物理教程（教材：大学物理教程（第第2版）版）陈信义陈信义 主编主编 考试与考查考试与考查平时（平时（10）：出勤，作业）：出勤，作业，笔记本。，笔记本。要求：出勤，作业要求：出勤，作业2个个，笔记本，笔记本1个。个。期中（期中（20）：单人单桌，学院组织。）：单人单桌，学院组织。期末（期末（70）：学校统一安排考试。）：学校统一安排考试。课件下载Key:111111绪 论一 物理学的研究对象物理学：是关于自然界基本形态的科学，它研究的是物质的结构和相互作 用以及物质运动规律。物质的两种不同形态实物 宏观物体和微观物体场 引力场，电磁场，量子场物

2、质的四种基本相互作用引力相互作用引力相互作用 电磁相互作用电磁相互作用强相互作用强相互作用弱相互作用弱相互作用二 大学物理学的内容体系1.1.力学力学(相对论，振动和波）相对论，振动和波）2.2.热学热学3.3.电磁学（本学期学到第七章）电磁学（本学期学到第七章）4.光学（波动光学）5.量子物理学三 物理学和科学技术的关系物理学是自然科学的基础处于自然科学的核心地位四 怎样学好物理学理论理论实践实践理论理论独立思考，独立判断，培养能力独立思考，独立判断，培养能力学习方法，大学物理与高中物理的联系学习方法，大学物理与高中物理的联系五 参考书大学物理学 赵近芳主编大学物理学教程 王雨三主编物理学教

3、程 马文蔚主编第第1章章 质点力学质点力学 1.1 质点运动的描述质点运动的描述 1.2 牛顿力学的基本定律牛顿力学的基本定律 1.3 动量变化定理和动量守恒动量变化定理和动量守恒 1.4 功和能量功和能量 1.5 角动量变化定理和角动量守恒角动量变化定理和角动量守恒牛顿力学：牛顿力学：研究宏观物体的研究宏观物体的低速机械运动低速机械运动低速：低速：速度远小于真空中的光速速度远小于真空中的光速机械运动：机械运动：物体的位置或形状随时间的变化物体的位置或形状随时间的变化 质质点点：不不涉涉及及转转动动和和形形变变，用用具具有有一一定定质质量量的点代表物体的点代表物体 牛牛顿顿力力学学是是物物理理

4、学学、天天文文学学和和许许多多工工程程学学的的基础基础物理模型，实际不存在。物理模型，实际不存在。其其中中的的概概念念、原原理理和和研研究究方方法法，常常常常被物理学的其他分支或其他学科直接引用。被物理学的其他分支或其他学科直接引用。本课程采用国际单位制（本课程采用国际单位制（SI）质点力学：质点力学：把物体看成质点来处理的力学把物体看成质点来处理的力学 质质点点运运动动学学：描描述述质质点点的的运运动动状状态态，不不涉涉及及引起运动和改变运动状态的原因。引起运动和改变运动状态的原因。质质点点动动力力学学：研研究究在在力力的的作作用用下下质质点点的的运运动动状态如何变化状态如何变化包括：包括：

5、质点运动学、质点动力学质点运动学、质点动力学1.1 质点运动的描述质点运动的描述 1.1.1 位矢和位移位矢和位移 1.1.2 速度速度 1.1.3 加速度加速度 1.1.4 运动的相对性运动的相对性 1.1.5 几种基本运动几种基本运动1.1.1 位矢和位移位矢和位移 参考系：参考系：为描述质点运动所选定的参照物体为描述质点运动所选定的参照物体 参参照照物物体体只只能能是是一一些些实实际际的的物物体体（静静止止质质量量不等于零）不等于零）在在数数学学上上：为为定定量量地地表表示示质质点点相相对对某某一一参参考考系的位置，还要在参考系中建立系的位置，还要在参考系中建立坐标系坐标系。，光光子子没

6、没有有静静止止质质量量，不不能能作作参参考考系。系。直直角角坐坐标系是一种常用的坐标系。标系是一种常用的坐标系。描述物体（质点）运动必须做的准备选择参考系建立坐标系提出物理模型数学表示（公式）质点运动函数：质点运动函数：消去时间消去时间t，得轨道方程。，得轨道方程。运动函数的矢量形式：运动函数的矢量形式：位矢：位矢：大小：大小：方向：方向：轨迹轨迹:在在z=0平面内，以原点为圆心，半径平面内，以原点为圆心，半径为为3m的圆的圆 位位移移：在在一一段段时时间间内内运运动质点位矢的增量动质点位矢的增量一般地说一般地说 路程路程：s一般地说一般地说，但，但1.1.2 速度速度 平平均均速速度度：位位

7、移移与与发发 生位移时间间隔之比生位移时间间隔之比速度：速度：方向？单位？方向？单位？定义：定义：定义：定义：速率：速率：分量式：分量式：1.1.3 加速度加速度平均加速度：平均加速度：加速度：加速度：定义：定义：方向？单位？方向？单位？加加速速度度是是一一个个矢矢量量，它它既既能能表表示示速速度度大大小小的的变化，又能反映速度方向的变化。变化，又能反映速度方向的变化。分量式：分量式：大小：大小：速度分量：速度分量：给定初速度给定初速度 v(0)，则，则 t 时刻的速度：时刻的速度：给定初始位矢给定初始位矢 ，则，则 t 时刻的位矢：时刻的位矢：坐标：坐标：初初 始始 条条 件件 一一个个质质

8、点点，在在两两个个相相对对作作匀匀速速直直线线运运动动的的参参考系中的加速度相同：考系中的加速度相同：1.1.4 运动的相对性运动的相对性？速度和加速度的变换关系（伽利略）速度和加速度的变换关系（伽利略）绝对绝对相对相对牵连牵连速度和加速度速度和加速度性质性质总结总结 相对性：相对性：必须指明参考系必须指明参考系 矢量性：矢量性：有大小和方向，可进行合成与分解，有大小和方向，可进行合成与分解，合成与分解遵守平行四边形法则。合成与分解遵守平行四边形法则。瞬时性：瞬时性：大小和方向可以随时间改变大小和方向可以随时间改变当当u c时：伽利略速度变换和加速度变换时：伽利略速度变换和加速度变换1.1.5

9、 几种基本运动几种基本运动 1.匀加速直线运动匀加速直线运动（自学）（自学）2.抛体运动抛体运动（自学）（自学）3.圆周运动圆周运动 例例1 1 一质点沿一质点沿x 轴运动，其加速度为轴运动，其加速度为 a=4t(SI(SI制制),),当当 t=0 时，时，物体静止于物体静止于 x=10m 处处.试求质点试求质点的速度、位置与时间的关系式的速度、位置与时间的关系式.解：解：1.匀加速直线运动匀加速直线运动（例题）（例题）例例2 有一质点沿有一质点沿 x 轴作直线运动，轴作直线运动，t 时刻的坐标时刻的坐标为为 x=5t2-3t3(SI).试求试求（1）在第在第2秒内的平均速秒内的平均速度；（度

10、；（2）第）第2秒末的瞬时速度秒末的瞬时速度；（3）第第2秒末的加速秒末的加速度度.解：解：例例3 质点沿质点沿 x 轴运动，其加速度轴运动，其加速度 a 与位置坐标的与位置坐标的关系为关系为 a=2+6x2(SI)，如果质点在原点处的速度如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度。（为零，试求其在任意位置处的速度。（P4 1-3）解：解：设质点在设质点在 x 处的速度为处的速度为v 例例 设在地球表面附近有一个可视为质点的抛体设在地球表面附近有一个可视为质点的抛体,以以初速初速 v0 在在 Oxy 平面内沿与平面内沿与 Ox 正向成正向成角抛出角抛出,并略去空并略去空气对抛体的作用

11、气对抛体的作用.（1）求抛体的运动方程和其运动的轨）求抛体的运动方程和其运动的轨迹方程迹方程;（2）抛体的最大射程；（）抛体的最大射程；（3）射高。）射高。2.抛体运动抛体运动（例题）（例题）已知已知：，解解:(1)消去方程中的参数消去方程中的参数 得轨迹得轨迹实际射程小于最大射程实际射程小于最大射程最大射程最大射程真空中路径真空中路径实际路径实际路径(2)射程射程(3)射高射高最高点时最高点时3.圆周运动圆周运动 质质点点作作圆圆周周运运动动时时轨轨道道已已知知。由由质质点点所所在在位位置置点点出出发发作作两两个个单位矢量：单位矢量：et：切向单位矢量切向单位矢量，沿质点运，沿质点运 动方向。动方向。en：法向单位矢量法向单位矢量，沿半径，沿半径 指向圆心。指向圆心。在在轨轨道道的的不不同同点点，它它们们的的方方向向不不同同，但但长长度度恒为恒为1。证明证明（指向圆心）（指向圆心）加速度按切向和法向分解：加速度按切向和法向分解：（切向）（切向），定义定义角加速度角加速度：线量：线量：路程、速度、加速度路程、速度、加速度【思考思考】加速度加速度a可以为零吗？可以为零吗？关系（圆周运动）：关系（圆周运动）：角量：角量：角位移、角速度、角加速度角位移、角速度、角加速度