质点运动1课件

大大 学学 物物 理（一）理（一）本学期共有本学期共有60学时学时课代表课代表作业作业(16K白纸，姓名、班级、简单学号，下次上白纸，姓名、班级、简单学号，下次上课打铃之前课打铃之前两分钟两分钟，课代表排好序交给老师，课代表排好序交给老师)考试考试上课要求（上课要求（准时、出勤、关掉手机等准时、出勤、关掉手机等）崔艳崔艳 答疑时间：周二晚答疑时间：周二晚 8:0010:00 主楼主楼A1002大学物理学大学物理学（上册）（上册）物理竞赛物理竞赛1大学物理课件：大学物理课件：http:/ 物理天地物理天地进群后请修改群名片格式：进群后请修改群名片格式：班级班级+姓名，例姓名，例“非织非织1001-张三张三”23通通 知知 为配合大学物理教学，物理教研室编为配合大学物理教学，物理教研室编写了写了大学物理学习指导大学物理学习指导，用于，用于一学年一学年的物理学习及竞赛参考，每本的物理学习及竞赛参考，每本16元元，人手，人手一册。请各一册。请各班长班长课间将钱款收齐，交任课课间将钱款收齐，交任课老师登记。老师登记。本周四中午本周四中午12:4013:30，每班，每班23人人到主楼到主楼A1004，找任课老师领书。，找任课老师领书。大学物理教研室大学物理教研室 2011.3.1441、大学四年，我们要学什么？怎么学？、大学四年，我们要学什么？怎么学？序序 论论改变改变学习方法学习方法生活方式、生活态度生活方式、生活态度2、物理课怎么学？、物理课怎么学？听课、听课、笔记笔记、看书看书、作业、做题、作业、做题、小结。小结。51.1 质点运动学基本概念质点运动学基本概念1.2 质点的位移和速度质点的位移和速度1.4 运动描述的相对性运动描述的相对性1.3 质点的加速度质点的加速度掌握掌握 第一章 质点运动学共三次课共三次课 (2大节讲课，大节讲课，1大节习题课大节习题课)61.1 质点运动学基本概念质点运动学基本概念一、一、参考系参考系（frame of reference,reference system）运动的相对性决定描述物体运动必须选取参考系运动的相对性决定描述物体运动必须选取参考系运动学中，参考系可任选，以描述方便为原则运动学中，参考系可任选，以描述方便为原则不同参考系中，对物体运动的描述不同如轨迹、不同参考系中，对物体运动的描述不同如轨迹、速度等）速度等）称为称为运动描述的相对性运动描述的相对性用来描述物体运动而选作参考的物体、或相对用来描述物体运动而选作参考的物体、或相对静止的物体系。静止的物体系。7常用的几种参考系常用的几种参考系:太阳参考系太阳参考系（太阳（太阳 恒星参考系）恒星参考系）地心参考系地心参考系（地球（地球 行星参考系）行星参考系）地面参考系（实验室参考系）地面参考系（实验室参考系）*质心参考系质心参考系8二、坐标系二、坐标系（coordinate system）坐标系：坐标系：由固结在参考系上的一组有刻度的射由固结在参考系上的一组有刻度的射线、曲线或角度表示。线、曲线或角度表示。坐标系为参考系的数学抽象坐标系为参考系的数学抽象（两者相对静止）（两者相对静止）坐标系可任选，坐标系可任选，以描述方便为原则以描述方便为原则在同一参考系中，用不同的坐标系描述同一物在同一参考系中，用不同的坐标系描述同一物体的运动时，其数学表述不同体的运动时，其数学表述不同-与坐标系的与坐标系的选择有关。选择有关。9 常用的坐标系常用的坐标系:自然坐标系自然坐标系直角坐标系直角坐标系球坐标系球坐标系柱坐标系柱坐标系 10三、空间三、空间（space）和时间和时间（time）物质的运动发生在空间和时间之中，要在物质的运动发生在空间和时间之中，要在参考系中定量地描述物质的运动就需要测参考系中定量地描述物质的运动就需要测量空间的间隔和时间的间隔量空间的间隔和时间的间隔 空间反映了物质的广延性，是与物体的空间反映了物质的广延性，是与物体的体积和物体的位置变化联系在一起的体积和物体的位置变化联系在一起的 时间所反映的是物理事件发生的顺序性和时间所反映的是物理事件发生的顺序性和持续性持续性 111967年年10月第月第13届国际计量大会上关于秒的届国际计量大会上关于秒的定义：定义：“1秒秒（s）是铯是铯-133原子基态的两个原子基态的两个超精细能级在零磁场中跃迁所对应的辐射的超精细能级在零磁场中跃迁所对应的辐射的9,192,631,770 个周期的持续时间个周期的持续时间”。长度单位是长度单位是1983年年10月第月第17届国际计量大会届国际计量大会上关于米的定义：上关于米的定义：“1米米（m）是光在真空中是光在真空中时间间隔时间间隔(1/299,792,458)s 内所经路经的长内所经路经的长度度”。12四、质点四、质点（particle）1.物体的大小、形状可忽略时物体的大小、形状可忽略时2.运动过程中，物体各部分运动相同运动过程中，物体各部分运动相同 (如物体如物体的平动的平动)该该“点点”具有该物体相同的质量具有该物体相同的质量而真实物体可以看成无穷多质点的集合而真实物体可以看成无穷多质点的集合物体可以看作物体可以看作质点质点13五、质点的位置矢量五、质点的位置矢量（position vector of a particle）位置矢量位置矢量（或矢径）：（或矢径）：质点位置：质点位置：P(x,y,z)=P(t)直角坐标系直角坐标系zyxyzxoP(x,y,z)14位置矢量在直角坐标系位置矢量在直角坐标系中可用单位矢量表示为：中可用单位矢量表示为：zyxyzxoP(x,y,z)位矢的方向可以由三个位矢的方向可以由三个方向余弦来表示方向余弦来表示:15极坐标系：极坐标系：por16六、运动方程六、运动方程（function(equation)of motion）质点的位置与运动时间质点的位置与运动时间(t)有关，位置矢量满足有关，位置矢量满足一定的函数关系：一定的函数关系：称为质点称为质点运动方程运动方程或：或：轨道（方程）轨道（方程）如：如：消去时间参量：消去时间参量：分量形式：分量形式：17说明说明：运动方程之所以可以在具体坐标系写成：运动方程之所以可以在具体坐标系写成分量形式，实际上是建立在运动的可叠加性基分量形式，实际上是建立在运动的可叠加性基础上的。础上的。例如：例如：平抛物体平抛物体时，物体的运动可以分时，物体的运动可以分解为在水平方向上的匀速直线运动和竖直方向解为在水平方向上的匀速直线运动和竖直方向上的匀加速直线运动。上的匀加速直线运动。18一、位移一、位移（displacement）1.2 质点的位移和速度质点的位移和速度设在设在 t 时间内质点从时间内质点从A运运动到动到B，则质点在则质点在 t 时间时间内的内的位移位移定义为：定义为：位移与初、末时刻位置矢量的关系：位移与初、末时刻位置矢量的关系：yxzOsAB19位移的性质：位移的性质：1.矢量性矢量性位移满足矢量叠加性质。位移满足矢量叠加性质。在在t1+t2时间内的总时间内的总位移满足：位移满足：直角坐标系中：直角坐标系中：yxzOsAB202.位移与路程位移与路程 s 不同不同当当时间间隔很小时：时间间隔很小时：记为：记为：a.位移为矢量位移为矢量,路程为标量路程为标量OsABb.21 二、速度二、速度（velocity）平均速度：平均速度：瞬时速度：瞬时速度：OsAB注意：速度为矢量！注意：速度为矢量！(1)方向方向沿沿A点处轨道的切线方向点处轨道的切线方向时，时，22(2)速度的大小速度的大小速度大小与速度大小与速率速率相等！相等！OsAB23说明：说明：平均速率和瞬时速率反映质点运动过程中平均速率和瞬时速率反映质点运动过程中的不同信息。的不同信息。平均速率和瞬时速率有不同的物理意义，平均速率和瞬时速率有不同的物理意义，它们强调质点运动过程中关于运动快慢的不同它们强调质点运动过程中关于运动快慢的不同方面。方面。（1）平均速率更强调在一有限时间段内）平均速率更强调在一有限时间段内的总体运动效果；的总体运动效果；（2）瞬时速率更强调运动过程中的细节。）瞬时速率更强调运动过程中的细节。24三、速度的分量形式三、速度的分量形式1.直角坐标系直角坐标系速度分量为：速度分量为：速率为：速率为：252.自然坐标系（自然坐标系（不要求不要求）坐标坐标:速度速度:P质点速率为质点速率为:263.平面极坐标系（平面极坐标系（不要求不要求）27解：解：速度：速度：位置矢量：位置矢量：xoy例例1 质点的运动方程为质点的运动方程为 讨论质点的运动性质。讨论质点的运动性质。轨道轨道(迹迹)方程：方程：28速度大小速度大小匀速圆周运动！匀速圆周运动！速度沿切线方向！速度沿切线方向！xoy29得得质点的轨道方程。质点的轨道方程。例例2质点的运动方程为质点的运动方程为求求其其轨道方程轨道方程。解：解：由由解解析析几几何何知知,此此为为截截距距式式直直线线方方程程,表表示示该该质质点点在在z=0的的平平面面内内，作截距为作截距为a、b的直线运动。的直线运动。30例例3:一质点在一质点在xy平面上运动，其运动方程为平面上运动，其运动方程为写出质点的矢径方程；写出质点的矢径方程；求出求出t1=1s,t2=2s时的矢径，时的矢径，并计算并计算t1t2内的平均速度；内的平均速度；求出质点速度的分量式，计算求出质点速度的分量式，计算t=4s时速度的时速度的大小、方向。大小、方向。31解：解：(2)写出质点的矢径方程；写出质点的矢径方程；求出求出t1=1s,t2=2s时的矢径，时的矢径，t1t2内的平均速度；内的平均速度；32(3)t=4 s，v x=3,v y=7,求出质点速度的分量式，求出质点速度的分量式，t=4s时的速度；时的速度；33作业：作业：P22,1-1 1-2本次课小结：本次课小结：1、掌握参考系、坐标系、质点、运动函数、掌握参考系、坐标系、质点、运动函数（运动方程）（运动方程）、运动轨迹等基本概念。、运动轨迹等基本概念。2、掌握位置矢量、位移、平均速度、掌握位置矢量、位移、平均速度、(瞬时瞬时)速度、速度、等物理量的定义。等物理量的定义。3、会计算、会计算2中的各个物理量并掌握它们的单位中的各个物理量并掌握它们的单位。4、注意相关标量与矢量的联系。、注意相关标量与矢量的联系。思考题：思考题：P23,1-1 1-2（下次上课提问）（下次上课提问）34