大学物理力学基础1.ppt

大学物理 A（1） ▲质点运动学 ▲质点动力学 ▲刚体定轴转动 第一篇:力学 (Mechanics) 力学—研究物体机械运动的学科。 注意定理、定律的条件（不乱套公式） 复习、提高 新内容 牛顿力学（宏观物体、低速运动） 只描述物体是如何运动的，不涉及引起运动和改变运动的原因。 研究运动与相互作用之间的关系 复习、提高 数学方法上要有提高（矢量运算，微积分） §1-1 参考系 质点 §1-2 描述质点运动的物理量 §1-3 质点运动学两类基本问题 §1-4 匀变速运动 §1-5 圆周运动 §1-6 相对运动 第一章 质点运动学 §1-1 参考系 质点 1.运动的绝对性和运动描述的相对性 运动具有相对性： 物体运动形式随不同的参照物而不同 一、参考系 2.参考系 参照物:用来描述物体运动而选作参考的物体。 为了定量描述物体相对于参照物的空间位置需在参照物上固结坐标系。 参考系:参照物 + 坐标系 x y z O 参照物 (1) 运动学中参照物可任选。 P (2) 参照物选定后,坐标系可任选。 (3) 常用坐标系 直角坐标系 自然坐标系 极坐标系 说明： 参考系:参照物 + 坐标系 二、质点和质点系 质点:有质量而无形状和大小的几何点。 能简化为质点的情况: 1.物体作平动时 2.物体的线度与研究距离相比很小时 太阳 地球 地—日平均间距： 1.5×108 km 地球半径： 6.37×103 km 理想模型:如刚体、理想气体、点电荷、纯电阻 质点系:(不能忽略物体的大小和形状) 实际物体可视为多个或无限多个质点的组合， 即质点系。 A B C §1-2 描述质点运动的物理量 1. 位置矢量（简称位矢） 位矢的大小为： 位矢的方向用方向余弦表示，则有： 表示。 质点某时刻位置P(x,y,z)由位矢 一、位置矢量、运动方程、位移 运动方程 分量式 2.运动方程 对于一维运动,运动方程为 或 直角坐标下 1）已知运动学方程，可求运动轨迹（轨道方程） 意义: 运动方程是位置与t的参数方程，消t可得轨道方程。 2）已知运动学方程，可求质点运动的速度和加速度 质点运动学的两类基本问题 例:一质点以v0在离地面H处作平抛运动,求轨道方程。 O y x H 解： 消去t可得轨迹方程： v0 v0 3.位移矢量（简称位移） O a b ? ? ? 位移是位矢的增量 讨论： (1)位移是矢量，在直角坐标系中的表示 位移的大小: (2) 位移 与时间间隔 t ~t+ 有关,是过程量。 (3) 位移与坐标系原点位置的变化无关。 (4) 位移 和路程 是两个完全不同的物理量。 (5) 位移的大小是 ，而不是 O a b ? ? ? c ? O’ O a b ? ? ? (6) O ? ? ? ? 二、速度 1.平均速度 O ? b a 2.平均速率 3.瞬时速度(简称速度) 大小: 方向: 切线方向 ? ? × √ 此式的含义？ 重要思想:t-t+dt时间内质点做匀速直线运动 4.瞬时速率 注意速度与速率的区别 当 时, 速度方向 切线向前 速度大小 即速率 5.速度在直角坐标系中的表示 速度的大小为: 速度的方向用方向余弦表示为： 说明： 表示质点沿x轴正向运动 表示质点沿x轴负向运动 或 （2） 对于一维情况： （1） 练习:一质点沿半径R的圆周匀速率运动,周期为T.如图在T/4时间间隔内由A点移动到B点,求 (1) ; (2) A B x y o 解: 一运动质点在某瞬时位于位矢 端点处，其速度大小为 （A） （B） （C） （D） 练习 三、加速度 1. 平均加速度 2. 瞬时加速度（简称加速度） 说明： P Q O ⑵加速度的方向总是指向轨迹曲线凹的一面。 ? ? ? 反映速度（大小和方向）的变化快慢。 大小 方向与 相同 ⑴加速度具有矢量性、瞬时性和相对性。 合力方向 v v0 g g v ⑶ 、成锐角时,作加速运动,成钝角减速运动。 3.加速度在直角坐标系中的表示 大小为 其方向用方向余弦表示为 说明： ①质点作一维运动时， ② ③ 同号时x轴上质点作加速运动 否则,作减速运动。 练习:已知质点位置矢量： 求:质点做什么运动？（轨迹、加速还是减速？） 解:运动方程分量式 速度： 轨迹方程： 质点做匀加速直线运动 加速度： 四.速度、加速度在自然坐标系中的表示 切向单位矢量 法向单位矢量 2)自然坐标系中的速度 1)(平面)自然坐标系 特征:坐标原点、两个坐标轴的方向是随时间变化。 ? ?