北京化工大学 普通物理学 1-1

,上页,下页,研究物体（质点）的,位置,随,时间,而变化的规律,第一章,质点运动学,编讲教师：孔令宝,北京化工大学物理与电子科学系,开始时是力学,麦克斯,冯,劳埃，,物理学史,（,1950,）,我不给时间、空间、位置和运动下定义，因为那是大家都知道的。,牛顿，,原理（,Mathematical Principles of Natural Philosophy,）,（,1686,）,一,掌握,位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动及运动变化的物理量,.,理解,这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性,.,二,理解,运动方程的物理意义及作用,.,掌握,运用运动方程确定质点位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法,.,三,能计算质点在平面内运动时的速度和加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度,.,四,理解伽利略速度变换式,并会用它求简单的质点相对运动问题,.,教学基本要求,第一章 质点运动学,运动学,(,kinematics,),动力学,(,dynamics,),静力学,(,statics,),只描述物体的运动，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。,研究物体在相互作用下的平衡问题。,牛顿力学只涉及弱引力场中物体的低速运动,是整个物理学的基础,广泛应用于工程技术,一、 质点,质点,没有大小和形状，只具有物体全部质量的一点。,理想化的物理模型,1.1,质 点 位置的确定方法,物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。,把物体当作质点,是有条件的相对的：,物体的大小和形状对运动没有影响或影响可以忽略。,particle,如研究地球公转,地球自转,另一类问题：,把物体化为若干个质点的集合体来研究。,如：齿轮的转动,运动具有绝对性，而对运动的描述却是相对的,。,要定量描述物体的位置与运动情况，就要运用数学手段，在参照系上建立坐标系。,二、 质点,位置的确定方法,为了描述一个物体的运动，必须选择另一个物体作为参考，被选作参考的物体称为,参考系,。,1,、坐标法,o,x,z,y,P(x,y,z),参考系,常用的坐标系有直角坐标系,(,x,y,z,),，极坐标系,(,),，球坐标系,(,R,),，柱坐标系,(,R, z,),。,z,R,参考方向,z,o,R,x,y,O,极,轴,径,向,角,向,2,、位矢法,在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，叫做,位置矢量,，简称,位矢。,从坐标原点指向质点所在位置的有向线段。,直角坐标系中，位置矢量可表为,：,3,、自然法,o,s,参考系,x,二、 运动学方程,随时间变化的函数 称为质点的运动方程。,用直角坐标系（,x,y,z,）表示质点的位置,用自然坐标,s,表示质点的位置,轨道方程,参数,方程消去,t,：,轨道方程,圆周运动轨道方程,1.2,质点位移、速度和加速度,一、 位移,displacement,定义：,质点沿曲线运动,A,B,O,时间内位置变化,讨论,1,：,位移（位矢增量）的大小,：,位矢大小的增量：,O,如图，一般情况下,比较位移和路程,A,B,位移：,是矢量，表示质点位置变化的净效果，与质点运动轨迹无关，只与始末点有关。,路程：,是标量，是质点通过的实际路径的长，与质点运动轨迹有关,何时取等号？,直线（直进）运动,曲线运动,讨论,2,：,2,、瞬时速度,速度的方向：,质点所在处轨迹的切线指向前进的方向。,二、 速度,velocity,速率：,1,、平均速度,A,B,B,平均速率,瞬时速率,速度与速率的关系,区别：,速度是矢量，速率是标量。,平均速度：,瞬时速度,讨论,1,：,平均速度的大小是否等于平均速率？,一般情况下，平均速度的大小不等于平均速率。,讨论,2,：,速度的大小是否等于速率？,速度的大小等于速率。,讨论,3,：,位矢大小的时间变化率,位矢时间变化率（速度）的大小,O,讨论,4,：,P,2,x,y,z,P,1,O,三、加速度,acceleration,1,、平均加速度：,2,、相对性：,与参照系的选择有关,3,、注意：,2,、加速度,1,、矢量性,对于一个运动质点，下面哪种情况不可能发生,质点具有恒定速度，但有变化的速率；,质点具有恒定的速率，但有变化的速度。,质点加速度为零而速度不为零；,质点的加速度不为零而速度为零。,思考题,？,【,例,】,【,例,】,按图中速度时间的关系曲线,画出路程时间的关系曲线。,解：,谢 谢 大 家 ！,