大学物理力学热学第一章课件

讲讲 课课:王王 庆庆 海海力学力学热学热学普通物理学普通物理学讲课时间讲课时间 内容内容 时间为一学期时间为一学期,16,16周周,64,64学时学时每周三（每周三（1-21-2节）周五（节）周五（7-87-8节）节）内容是力学内容是力学-张汉壮编张汉壮编,热学教程热学教程-黄淑清编黄淑清编 参考书参考书:郑永令郑永令 贾起民贾起民 编著编著复旦大学出版社复旦大学出版社,1989,1989 张三慧主编张三慧主编,清华大学出版社清华大学出版社,2000,2000上海交通大学教育技术中心上海交通大学教育技术中心大学物理视频大学物理视频 李铜忠李铜忠HALLIDAY RESNICK：Fundamentals of Physics网易等视频公开课频道网易等视频公开课频道:麻省理工学院：麻省理工学院：经典力学经典力学网易等视频公开课频道网易等视频公开课频道:耶鲁大学：耶鲁大学：基础物理基础物理物理学物理学:研究物质世界的基本结构、基本相互作用研究物质世界的基本结构、基本相互作用和最普遍的运动规律。和最普遍的运动规律。自然科学：数学，力学（属于物理学），物理自然科学：数学，力学（属于物理学），物理学，化学，天文学，地球科学以及生命科学等。学，化学，天文学，地球科学以及生命科学等。包括：力学、核物理学、原子分子物理学、固包括：力学、核物理学、原子分子物理学、固体物理学、热学、光学、体物理学、热学、光学、电磁学等；电磁学等；它是一切自然科学和工程技术的基础。它是一切自然科学和工程技术的基础。研究物体机械运动的学科研究物体机械运动的学科力学力学-运动学运动学 -动力学动力学 -静力学静力学研究内容研究内容:质点力学质点力学.刚体力学刚体力学.天体力学天体力学.流体力学等流体力学等.研究范围研究范围:宏观宏观,低速低速.(.(量子力学量子力学,相对论相对论)力学力学只考虑质量只考虑质量,不计形状与大小的物体。不计形状与大小的物体。例如例如例如例如:地球的公转地球的公转地球的公转地球的公转(地球平均半径地球平均半径地球平均半径地球平均半径6370 km,6370 km,6370 km,6370 km,地球中心到太阳中地球中心到太阳中地球中心到太阳中地球中心到太阳中心的距离心的距离心的距离心的距离 km km km km）可以将地球看作质点。）可以将地球看作质点。）可以将地球看作质点。）可以将地球看作质点。太阳太阳第一章第一章 质点运动学质点运动学1 1 质点（物理模型）质点（物理模型）1.1.1 1.1.1 质点、参照系、坐标系质点、参照系、坐标系ZXY日心系日心系地心系地心系地面系地面系o2 2 参照系：被选作参照的物体参照系：被选作参照的物体 运运动动具具有有相相对对性性：物物体体运运动动形形式式随随不不同同的的参参考系而不同考系而不同一一:直线运动的速度直线运动的速度 ti i t tf f x o A(xi i)x B(xf f)直线运动直线运动AB平均速度：平均速度：位移：位移：x瞬时速度瞬时速度ABBB如：如：则：则：t时刻的速度时刻的速度速度是位置函数曲线在速度是位置函数曲线在t时时刻切线的斜率刻切线的斜率平均加速度平均加速度瞬时加速度瞬时加速度二二:直线运动的加速度直线运动的加速度ABttitf描述质点在空间的位置描述质点在空间的位置1.1.1.1.位置矢量（位矢）位置矢量（位矢）:O O 参考点参考点位置位置 P P1.1.2 1.1.2 位置矢量、速度、加速度位置矢量、速度、加速度P1P2从从 P1 P2无无 限限 小小 位位 移移 时间时间时间时间 t 0 t 0 t 0 t 0 时时时时,方向沿切向方向沿切向方向沿切向方向沿切向OP1P2平均速度平均速度瞬时速度瞬时速度3:3:速度速度P1P2速率速率P1P2平均加速度平均加速度x y z 0瞬时加速度瞬时加速度4.4.加速度加速度P1P21.2.1.1.2.1.直角坐标直角坐标系下的表示系下的表示1.2.1.2.位置矢量、速度、加速度的表示位置矢量、速度、加速度的表示位矢位矢P Pyzx位矢大小位矢大小速度速度速度方向速度方向:切向切向速度分量速度分量直角坐标系的速度直角坐标系的速度位矢位矢直角坐标系的加速度直角坐标系的加速度位矢位矢加速度加速度加速度分量加速度分量1.2.3.1.2.3.本性坐标系下的表示本性坐标系下的表示或称或称自然坐标系自然坐标系:原点固定在质点上原点固定在质点上,沿质点运动轨沿质点运动轨道切向和法向为坐标轴道切向和法向为坐标轴 。切向以。切向以质点前进方向为正，记做质点前进方向为正，记做 ，法，法向以曲线凹侧方向为正，记做向以曲线凹侧方向为正，记做取坐标取坐标s s：在轨道上取一固定点在轨道上取一固定点O O，用质点距离用质点距离O O 的的路程长路程长度度 s s 可确定质点的位置。可确定质点的位置。P1P2o oss=s(t)(1)(1)圆周运动的切向加速度和法向加速度圆周运动的切向加速度和法向加速度 质点作变速率圆周运动时质点作变速率圆周运动时切向加速度切向加速度切向单位矢量的时间变化率切向单位矢量的时间变化率法向单位矢量法向单位矢量切向加速度切向加速度（速度大小变化引起速度大小变化引起）法向加速度法向加速度（速度方向变化引起速度方向变化引起）圆周运动加速度圆周运动加速度(2)一般曲线运动（自然坐标）一般曲线运动（自然坐标）其中其中 曲率半径曲率半径.a a a at t t t是速度数值的变化而引起的是速度数值的变化而引起的，a a a an n n n是速度方向的变化而引起。是速度方向的变化而引起。例题例题1.2.4-2 1.2.4-2 质点沿直线运动质点沿直线运动,加速度加速度恒定恒定a a 求质点的运动方程求质点的运动方程加速度恒定加速度恒定a a 0 x加速度恒定加速度恒定a a质点的运动方程质点的运动方程x0 x位置矢量为位置矢量为方向沿切线，方向沿切线，大小为大小为可得速度可得速度YX例例1.2.4-7 1.2.4-7 圆周运动时速度与加速度圆周运动时速度与加速度在直角坐标系下的表示在直角坐标系下的表示同样可得加速度：同样可得加速度：径向径向(向心向心)方向方向大小大小YX匀速圆周运动时匀速圆周运动时在自然坐标系下的表示在自然坐标系下的表示例例1.2.4-7 1.2.4-7 圆周运动时速度与加速度圆周运动时速度与加速度质点的运动轨迹、质点的运动轨迹、位移和速度与参考系有关位移和速度与参考系有关1.3.1.3.相对运动相对运动运动参照系运动参照系SS 相对地面运动相对地面运动 静止参照系静止参照系S S 相对地面相对地面静止静止 空间绝对性和时间绝对性空间绝对性和时间绝对性空间绝对性和时间绝对性空间绝对性和时间绝对性 t=too1.3.1.1.3.1.动参照系平动动参照系平动速度的变换速度的变换v0SSoorrxx ptt绝对速度等于相对速度和牵连速度的矢量和。绝对速度等于相对速度和牵连速度的矢量和。此式叫伽利略速度变换，只适用于低速情况。此式叫伽利略速度变换，只适用于低速情况。高速情况必须用高速情况必须用洛仑兹变换：洛仑兹变换：加速度的变换加速度的变换 绝对加速度相对加速度牵连加速度绝对加速度相对加速度牵连加速度如果参考系相对作匀速直线运动如果参考系相对作匀速直线运动,则则设盘设盘S 相对相对S 系（惯性系）匀速转动。系（惯性系）匀速转动。求求在在S S系系和和S S 系系中中，同同一一质质点点P 的的速速度度、加加速度的变换关系。速度的变换关系。1.3.2 1.3.2 动参照系匀速转动动参照系匀速转动角速度矢量方向角速度矢量方向：四指绕物体旋转方向四指绕物体旋转方向,拇指的指向就是角速拇指的指向就是角速度的方向度的方向S 系系O rS 系系v（常矢量）（常矢量）P绝对速度绝对速度相对速度相对速度牵连速度牵连速度1、速度的变换、速度的变换O rS 系系S 系系（常矢量）（常矢量）v(相对相对S S系系)()(相对相对S S 系系)(S)(S 系转动引起）系转动引起）设相对圆盘设相对圆盘质点速度为质点速度为 则相对地面的速度：则相对地面的速度：O rS 系系S 系系（常矢量）（常矢量）va绝对加速度绝对加速度科里奥利加速度科里奥利加速度2、加速度的变换、加速度的变换设相对圆盘，设相对圆盘，质点速度为质点速度为 ，加速度为，加速度为 ：向心加速度向心加速度相对加速度相对加速度v0SSooxx伽利略速度伽利略速度变换变换,人为人为S,风为研究对象风为研究对象46写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干,是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard,Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal