1-1-1质点运动的描述解析.ppt

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1、济南大学济南大学济南大学济南大学理理理理 学学学学 院院院院3/5/2023物理学与大学物理物理学与大学物理一、物理学及其研究的问题一、物理学及其研究的问题1、什么是物理学什么是物理学-研究物质的研究物质的基本结构基本结构与与 基本运动规律基本运动规律的科学。的科学。2、物质运动的基本形式物质运动的基本形式（1）机械运动机械运动（2）电磁运动电磁运动（3）热运动热运动二、物理学的地位与作用二、物理学的地位与作用物理学是一切科学技术之母！物理学是一切科学技术之母！3/5/2023人类科技发展史上的三次工业革命与物理学的关系人类科技发展史上的三次工业革命与物理学的关系第一次工业革命：工业的机械化第

2、一次工业革命：工业的机械化-瓦特的蒸汽机瓦特的蒸汽机 基础：基础：牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学第二次工业革命：工业的电气化第二次工业革命：工业的电气化-发电机、电动机。发电机、电动机。基础：基础：法拉第与麦克斯韦等建立的电磁学法拉第与麦克斯韦等建立的电磁学第三次工业革命：工业的自动化与核能的应用第三次工业革命：工业的自动化与核能的应用-计算机、计算机、光通讯、核弹、核能发电。光通讯、核弹、核能发电。基础：基础：爱因斯坦的相对论，普朗克、爱因斯坦、爱因斯坦的相对论，普朗克、爱因斯坦、波尔、薛定鄂等创立的量子力学。波尔、薛定鄂等创立的量子力学。第四次工业革命：工

3、业的高科技化第四次工业革命：工业的高科技化-纳米技术、基因工纳米技术、基因工程、超导体应用、。程、超导体应用、。基础：基础：现代物理学研究的理论与技术。现代物理学研究的理论与技术。3/5/20231、什么叫大学物理：什么叫大学物理：为大学非物理专业学生开设的物理课为大学非物理专业学生开设的物理课2、大学物理的教学内容大学物理的教学内容（1）经典物理部分经典物理部分运动学、牛顿力学、热学、电磁学、波动光学。运动学、牛顿力学、热学、电磁学、波动光学。是工科大学生必不可少的工程技术基础。是工科大学生必不可少的工程技术基础。（2）近代物理部分近代物理部分 狭义相对论与量子力学基础狭义相对论与量子力学基

4、础 是学习现代工程技术是学习现代工程技术 不可或缺的内容。不可或缺的内容。（3）现代物理部分现代物理部分 天体物理、超导、混沌、粒子物理等天体物理、超导、混沌、粒子物理等 是是21世纪高技术人才应该了解的内容世纪高技术人才应该了解的内容三、关于大学物理三、关于大学物理3/5/2023（1）中学物理是学习大学物理的基础中学物理是学习大学物理的基础；大学物理是中学物理的；大学物理是中学物理的继承与发展，但不是简单的重复。继承与发展，但不是简单的重复。（2）有三点主要差别：有三点主要差别：1）研究的对象不同：由简单到复杂，由特殊到一般。研究的对象不同：由简单到复杂，由特殊到一般。如：匀速到变速，恒力

5、到变力，均匀到非均匀，质点到刚体等。如：匀速到变速，恒力到变力，均匀到非均匀，质点到刚体等。2）研究的方法和使用的工具不同：研究的方法和使用的工具不同：如：由初等数学到高等数学，由标量到矢量、由实数到复数等。如：由初等数学到高等数学，由标量到矢量、由实数到复数等。3）研究的目的不同：研究的目的不同：如：由只知其然到知其所以然，由了解知识到应用知识等。如：由只知其然到知其所以然，由了解知识到应用知识等。3、大学物理与中学物理的关系与差别、大学物理与中学物理的关系与差别3/5/2023四四.矢量代数的基本知识矢量代数的基本知识标量只有标量只有大小大小，例如：质量、长度、时间、，例如：质量、长度、时

6、间、密度、能量、温度等。密度、能量、温度等。矢量既有矢量既有大小大小又有又有方向方向，例如：力、速度、，例如：力、速度、加速度，并有加速度，并有一定的运算规则一定的运算规则.1 1、矢量的几种表示方式：、矢量的几种表示方式：几何表示几何表示 有指向的线段有指向的线段 解析表示解析表示 大小大小A3/5/2023AyAAxAzO O矢量在直角坐标系下的表示矢量在直角坐标系下的表示3/5/20232.矢量的基本运算矢量的基本运算（1)矢量的加减运算矢量的加减运算平行四边形法平行四边形法注意：三矢量的始端应共处于注意：三矢量的始端应共处于 一点一点三角形法则三角形法则注意：两矢量相加首尾相连，注意：

7、两矢量相加首尾相连，相减，首首相连相减，首首相连3/5/2023 矢量的加减运算矢量的加减运算-直角坐标法直角坐标法3/5/2023（2）矢量的乘法运算矢量的乘法运算1）矢量的标乘积，俗称点乘矢量的标乘积，俗称点乘 两矢量的点乘结果为一个标量。两矢量的点乘结果为一个标量。在物理中经常用到矢量的点乘，如在在物理中经常用到矢量的点乘，如在做功等问题中。做功等问题中。3/5/2023 两矢量点乘的直角坐标表示法两矢量点乘的直角坐标表示法主要性质主要性质平行平行垂直垂直3/5/20232）矢量的矢乘积，俗称叉乘矢量的矢乘积，俗称叉乘两矢量的叉乘结果得两矢量的叉乘结果得到一个新的矢量到一个新的矢量方向：

8、方向：大小：两矢量构成的平行四边形面积大小：两矢量构成的平行四边形面积由由 转向转向 的右手螺的右手螺旋前进的方向。旋前进的方向。3/5/2023主要性质主要性质垂直垂直平行平行(3)矢量函数的微商矢量函数的微商3/5/2023(4)矢量函数的积分矢量函数的积分3/5/2023本学期的教学安排本学期的教学安排1、第第1章：章：低速质点运动学低速质点运动学2、第第14章：章：相对论运动学相对论运动学3、第第2、3章：章：经典动力学经典动力学4、第第 14 章：章：相对论动力学相对论动力学5、第第9、10 章：章：振动与波动振动与波动6、第第11章：章：光学光学7、第第15 章：章：量子物理量子物

9、理8、第第5 章：章：静电场静电场9、第第6 章：章：静电场中的导体和电解质静电场中的导体和电解质10、第、第7 章：章：恒定磁场恒定磁场11、第、第8 章：章：电磁感应电磁感应 电磁场电磁场3/5/2023物理学物理学第五版第五版第第 一一 章章质点运动学质点运动学16第第一一章质点运动学章质点运动学物理学物理学第五版第五版本章目录本章目录1 1-1 1 质点运动的描述质点运动的描述1 1-2 2 圆周运动圆周运动1 1-3 3 相对运动相对运动17第第一一章质点运动学章质点运动学1-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版 物体大小

10、和形状的变化对其运动物体大小和形状的变化对其运动的影响可忽略时的理想模型的影响可忽略时的理想模型一参考系质点一参考系质点 为描述物体运动而选的标准物为描述物体运动而选的标准物1 1参考系参考系2质点质点 物体能否抽象为质点，视具体情况而定物体能否抽象为质点，视具体情况而定地地日平均间距：日平均间距：1.5 108 km地球半径：地球半径：6.37 103 km太阳太阳地球地球181-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版二二 位置矢量运动方程位移位置矢量运动方程位移1位置矢量位置矢量*方向：方向：大小：大小：191-1 1-1 质点运

11、动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版分量式分量式 从上式中消从上式中消去参数去参数 得质点得质点的的轨迹方程轨迹方程2运动方程运动方程P201-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版3位移位移平面平面运动运动:三维三维运动运动:BA211-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版4 路程路程()从从P1到到P2：路程路程(3)位移是位移是矢量，矢量，路程是路程是标量标量位移与路程的区别位移与路程的区别(1)两点间位移是唯两点间位移是唯

12、一的一的(2)一般情况一般情况 221-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版注意注意的意义不同的意义不同，231-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版三速度三速度1 平均速度平均速度 在在 时间内，质点时间内，质点位移为位移为BAsD241-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版2瞬时速度（简称瞬时速度（简称速度速度）若质点在若质点在三维三维空间中运动，其速度空间中运动，其速度251-1 1-1 质点运动的描述质

13、点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版当当 时时,速度速度方向方向 切线向前切线向前速度速度大小大小速度速度 的值的值 速率速率261-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版 一运动质点在某瞬一运动质点在某瞬时位于位矢时位于位矢 的的端点处，其速度大小为端点处，其速度大小为（A）（B）（C）（D）讨论讨论注意注意271-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版（1）求求 时的速度时的速度（2）作出质点的运动轨迹图作出质点的运动轨迹图 例例1 1

14、设质点的运动方程为设质点的运动方程为 其中其中式中式中x，y的单位为的单位为m(米米)，t 的单位为的单位为s(秒秒)，281-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版速度速度 的值的值 ，它与，它与 轴之间的夹角轴之间的夹角解解 (1)由题意可得由题意可得时速度为时速度为已知：已知：291-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版（2）运动方程运动方程0轨迹图轨迹图246-6-4-2246消去参数消去参数 可得轨迹方程为可得轨迹方程为301-1 1-1 质点运动的描述质点运动的

15、描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版ABl 例例2如图如图A、B 两物体由一长为两物体由一长为 的的刚性细杆相连，刚性细杆相连，A、B 两物体可在光滑轨道两物体可在光滑轨道上滑行如物体上滑行如物体 A以以恒定的速率恒定的速率 向左滑向左滑行行,当当 时时,物物体体B的速率为多少？的速率为多少？311-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版 解解两边求导得两边求导得ABl因因选如图的坐标轴选如图的坐标轴321-1 1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版即即ABl 沿沿 轴正向轴正向当当 时，时，33