(整理)第1章质点运动学.ppt

重庆菜园坝长江大桥。大桥创下了三项世界第一：钢箱拱梁跨距420米，为世界第一长；是世界第一座公路轻轨两用城市大桥；也是世界第一座采用缆索吊机安装的大桥。2007年通车 大学物理学 上 主讲 蒋纯志 前言 物理学的发展，广泛而直接推动着技术的革命和社会的发展。 18世纪60年代开始的第一次技术革命以蒸汽机应用为标志，是牛顿力学和热力学发展的结果；19世纪70年代开始的第二次技术革命以电力的广泛应用和无线电通信为标志，是电磁学发展的结果；20世纪40年代兴起的并一直延续至今的第三次技术革命是相对论和量子论发展的结果。 力学是物理学中最古老和发展最完美的学科。其渊源在西方可追溯到公元前4世纪古希腊学者柏拉图认为圆运动是天体的最完美的运动和亚里斯多德关于力产生运动的说教；在中国可以追溯到公元前5世纪《墨经》中关于杠杆原理的论述。 力学成为一门科学理论是从17世纪伽利略论述惯性运动开始，继而牛顿提出的三个运动定律。牛顿定律为基础的力学理论叫牛顿力学或经典力学，它曾经被尊为完美普遍的理论而兴盛了约300年。在20世纪初发现了它的局限性，高速领域为相对论所取代，在微观领域为量子力学所取代，而在一般技术领域，仍保持着重要的地位。 为什么鸟撞飞机发动机受伤叶片总是往外翻卷？ （逆飞机飞行方向） 民航机鸟撞后外观 托卡马克-核聚变装置 我国中科院等离子体所的EAST超导托卡马克装置（位于合肥市科学岛）。1994年通过国际合作成功研制出HT-7超导托卡马克装置 ，使我国成为继俄、日、法之后第四个拥有该类装置的国家。项目的名称在2003年10月正式由HT-7U改为EAST。 EAST装置的主机部分高11米，直径8米，重400吨，由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。 重庆朝天门长江大桥，双层公轨两用桥，下层是轻轨轨道。主跨552米，号称世界第一拱桥，2009年通车 嘉陵江轻轨大桥 重庆悦来嘉陵江大桥 物理学：研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用以及最一般的运动规律的学科，是一门以实验为基础的自然科学。 力学：研究物体作机械运动(物体位置随时间的变化)的规律及其应用的科学。(它是物理学的基础) 运动学：研究物体位置随时间变化的描述。 动力学：研究物体的机械运动和物体相互作用力之间的关系。 经典力学研究物体做低速运动，相对论力学研究物体做高速运动。 力学的总框架 力学 运动学（平动和转动） 动力学 牛顿定律和转动定律 守恒定律 动量守恒定律 机械能守恒定律 角动量守恒定律 第1章 质点运动的描述 §1 质点运动的描述 §2 切向加速度和法向加速度 §3 相对运动 物体如何简化？ 物体运动如何描述？ §1-1 质点 一、实际研究中要对对象(物体)的简化 建立理想模型 抓主要因素 忽略次要因素 如研究对象是地球 A.公转 E S 主要因素：太阳的引力 而其他天体的作用力和形状均可忽略 B.自转 形状不可忽略 这两种情况应作不同的简化 二、质点 参考系和坐标系 1.质点 物体的形状可忽略，物体可看作有质量的点。 公转的地球可看作质点，而自转的地球不能当成质点。 1.参考系和坐标系 物质的运动是绝对的，又是相对的。 参考系：选作参考的物体。 匀速直线运动的火车中，有一个自由下落的物体， 火车为参考系， 以地面为参考系，分别作何运动？ 坐标系：从数量上确定物体相对于参考系的位置。 时刻t 质点运动到P点 任选一参考点o (通常选坐标原点) 为质点 t 时刻的 位置矢量 位置矢量也叫 运动函数 通常位矢是t 的函数 写成 称矢量 §1-2 描述物体运动的物理量 一、位置矢量( r ) ? 描述质点在空间位置的物理量。 Z O X Y ? ? ? P(x,y,z) 方法： ① 建立坐标系,P (x, y, z) ② 原点到P点的有向线段 ? OP = r ? 大小： 方向： 运动方程 x = x (t ) y = y (t ) z = z (t ) 轨道方程： 补例1－1 自由落体运动的运动方程为 补例1－2 平抛运动的运动方程 从上运动方程中消去 t 得 为轨迹方程 二、位移 ( ) 描述质点位置变化的大小和方向的物理量 质点从A点运动到B点 Z O X Y A B 注意： 位移跟路程的区别 路程：质点在空间运动轨迹的长度 是标量。 ? rA rB ? ? 大小 （A指向B的长度） 方向 A ? B Z O X Y A B ?