大学物理运动学3动力学.ppt

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1、 大学物理 1-3 相 对 运 动 Relative Motion 理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学1-3 相对运动 Relative Motion 一、时间与空间AB 在两个相对作直线运动的参考系中，时间的测量是绝对的，空间的测量也是绝对的，与参考系无关 时间和空间的绝对性是经典力学的基础 大学物理 1-3 相 对 运 动 Relative Motion 理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系二、相对运动 大学物理 1-3 相 对 运 动 Relative Motion 理学院物理系 王 强5/17/2023

2、 第1章 质点运动学三、在相对作直线运动的两个参考系中 质点的位置矢量、速度、加速度S系 基本参考系 是S系相对S系运动的速度系 运动参考系yxZoS 系 系当 时两坐标系的原点O 与 相重合。大学物理 1-3 相 对 运 动 Relative Motion 理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学rOzySx位矢的合成rr牵P点r牵S 相对 S:(OO)PySxOzuS 系:S 系:r牵r 大学物理 1-3 相 对 运 动 Relative Motion 理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学速度的合成相 对 速 度在S 观测到P点的速度:绝 对 速 度

3、在 S 观测到P点的速度:牵 连 速度S 相对 S 的速度:伽利略速度变换 Galileo transformation注意：当 接近光速时，伽利略速度变换不成立 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学第一章 质点运动学*重点与知识点*大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学1、位置矢量:一、描述质点运动状态的物理量 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学一、描述质点运动状态的物理量2、运动学方程轨迹方程:大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系

4、 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学 质点在某一段时间内位矢的增量OyzxCAB3、位移路程:是指质点沿轨迹走过的距离。路程 是标量。位移与路程:一、描述质点运动状态的物理量 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学1）平均速度2）瞬时速度4、速度速度矢量在直角坐标系下的表示：r(t+t)r(t)rx y zB A 0S一、描述质点运动状态的物理量 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学3）速率r(t+t)r(t)rx y zB A 0S一、描述质点运动状态的物理量 大学物理 第一章 重

5、点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学 5、加速度2)瞬时加速度1)平均加速度一、描述质点运动状态的物理量 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学二、曲 线 运 动 一般曲线运动中的切向加速度与法向加速度 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学三、圆 周 运 动1、圆周运动的角量描述2）、角速度3）、角加速度角坐标角位移1）、角坐标与角位移vrxS0,大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学2、圆周运动中线量和角量之间

6、的关系2）、切向加速度与角加速度:3）、法向加速度与角速度:1）、线速度与角速度:三、圆 周 运 动 大学物理 第一章 重点与知识点理学院物理系 王 强5/17/2023 第1章 质点运动学 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 w1687年，牛顿自然哲学的数学原理动力学 Dynamics 研究作用于物体上的力和物体机械运动状态变化之间的关系.大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 第二章 牛顿定律 New

7、tons Law of Motion 2-1 牛 顿 定 律 2-2 物理量的单位和量纲 2-3 几种常见的力 2-4 牛顿定律的应用举例*2-5 非惯性系 惯性力自学一般掌握 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 一、牛顿第一定律2-1 牛顿定律 Newtons Law of Motion任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直至其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止 力 Force 力是改变物体运动状态的根源。惯性 Inertia 任何物体都具有保持运动状态不变的性质惯性 惯性是物质最基本

8、的特性之一；是保持物体运动状态的根源。量度惯性大小的量称为惯性质量 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 一、牛顿第一定律2-1 牛顿定律 Newtons Law of Motion牛顿第一定律的数学形式：如物体在一参考系中不受其它物体作用或处于受力平衡状态下，而保持静止或匀速直线运动状态不变，这个参考系就称为惯性参考系任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直至其它物体对它作用的力迫使它改变这种状态为止 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王

9、强5/17/2023 第2章 牛顿定律 二、牛顿第二定律 物体在受到外力作用时所获得的加速度的大小与所受合外力的大小成正比，其加速度的方向与合外力的方向相同。质量不变时：动量为 的物体，在合外力 的作用下，其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 在直角坐标系中：大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 在自然坐标系中：为曲率半径 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Ne

10、wtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 2)力的叠加原理(力的独立性原理)：1)定量地引入了质量的概念,m 为质点的惯性质量.3)动量：惯性质量是物体惯性的度量；力是引起运动改变的原因。大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 三、牛顿第三定律1)作用力与反作用力同时存在或消失.2)作用力与反作用力一定是同种性质的力.两个物体之间作用力和反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上 大学物理 2-1 牛 顿 定 律 Newtons

11、 Law of Motion理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 1、只适用于在惯性系内，低速运动问题（可与光速相比，相对论）2、只适用于宏观问题（分子、原子、电子等，量子力学）牛顿定律的适用范围:大学物理 2-3 几种常见的力理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 2-3 几种常见的力一、万有引力m1、m2：引力质量 大学物理 2-3 几种常见的力理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 弹簧弹性力:（轻弹簧）-物体离开平衡位置的位移-劲度系数,负号表示 的方向恒与 的方向相反.Oxx二、弹性力常见弹性力有：压力、张力、弹簧弹性力等由物体

12、形变而产生的-弹簧的伸长量或压缩量 大学物理 2-3 几种常见的力理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 滑动摩擦力:静摩擦力:(a)大小与所受合外力的情况有关.在零与最大值 之间;(b)方向与相对运动趋势的方向相反;(c)其最大值为三、摩擦力 大学物理 2-3 几种常见的力理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 4、弱 力：微观领域中的一种短程力，存在于强子和轻子（电子、中微子等）之间 如:在导致原子核的衰变放出电子和中微子.中微子是一种质量很小或几乎是零的中性粒子.中微子的处现,是弱相互作用的一种可靠的标记.3、强 力：在微观领域中的一种短程力，存在于强

13、子（核子、介子和超子）之间它比电磁力更强,约大 倍.是一种短程相互作用力.四、自然界中的四种基本相互作用1、万有引力：任何物体与物体之间都存在着相互吸引的力2、电 磁 力：存在于静止电荷以及运动电荷之间的电性力 和磁性力，统称为电磁力 弹性力,摩擦力,气体的压力,浮力,粘滞力等 大学物理 2-3 几种常见的力理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 大学物理 2-4 牛顿定律的应用举例理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 2-4 牛顿定律的应用举例一、应用牛顿定律求解质点动力学问题的一般步骤 1、选取研究对象（用隔离体法）2、分析受力情况画出受力图（找出全部

14、力）3、选取坐标系 4、列方程求解 5、讨论 已知力求运动方程 已知运动方程求力二、动力学两类常见问题 大学物理 2-4 牛顿定律的应用举例理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 解:例 1:一质量为 10kg 的质点在力 作用下沿(P50 书2-14)x 轴作直线运动，已知：在 t=0 时，求质点在任意时刻的速度和位置。大学物理 2-4 牛顿定律的应用举例理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 解:例1:一质量为 10kg 的质点在力 作用下沿(P50 书2-14)x 轴作直线运动，已知：在 t=0 时，求质点在任意时刻的速度和位置。大学物理 2-4 牛顿

15、定律的应用举例理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 解:例2(P50 书2-22):质量为 m 的摩托车，在恒定的 牵引力 F 的作用下工作，所受阻力与速率的 平方成正比，它能达到的最大的速率是 计算从静止加速到 所需的时间及所走过的路程。大学物理 2-4 牛顿定律的应用举例理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 解:例2(P50 书2-22):质量为 m 的摩托车，在恒定的 牵引力 F 的作用下工作，所受阻力与速率的 平方成正比，它能达到的最大的速率是 计算从静止加速到 所需的时间及所走过的路程。大学物理 2-4 牛顿定律的应用举例理学院物理系 王 强5

16、/17/2023 第2章 牛顿定律 解:例2(P50 书2-22):质量为 m 的摩托车，在恒定的 牵引力 F 的作用下工作，所受阻力与速率的 平方成正比，它能达到的最大的速率是 计算从静止加速到 所需的时间及所走过的路程。大学物理 2-5 非惯性系 惯性力 Noninertial System and Inertial Force 理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律*2-5 非惯性系 惯性力 Noninertial System and Inertial Force一、惯性参照系与非惯性参照系 地面AB观察车内相对地面静止的一个小球 大学物理 2-5 非惯性系 惯性力

17、Noninertial System and Inertial Force 理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律*2-5 非惯性系 惯性力 Noninertial System and Inertial Force一、惯性参照系与非惯性参照系 1、惯性系 Inertial System:牛顿定律成立的参考系;2、非惯性系 Noninertial System:相对于惯性系作变速运动的参考系;一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。在非惯性系内牛顿定律不成立。大学物理 2-5 非惯性系 惯性力 Noninertial System and Inertial Force 理学院物理系 王 强5/17/2023 第2章 牛顿定律 1、惯性力 Inertial Force：2、非惯性系中的牛顿运动定律：二、非惯性系中的牛顿运动定律 地面AB其中：是非惯性系相对于惯性系的加速度；是物体相对于非惯性系的加速度；是物体所受除惯性力以外的合外力。