1.1质点运动的描述

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大学物理,1,20122013,-2,教材：大学物理教程（,第,2,版）,陈信义 主编,考试与考查,平时（,10,）：出勤，作业,，笔记本。,要求：出勤，作业,2,个，笔记本,1,个。,期中（,20,）：单人单桌，学院组织。,期末（,70,）：学校统一安排考试。,课件下载,Key:111111,绪 论,一 物理学的研究对象,物理学：是关于自然界基本形态的科学，,它研究的是物质的结构和相互作,用以及物质运动规律。,物质的两种不同形态,实物 宏观物体和微观物体,场 引力场，电磁场，量子场,物质的四种基本相互作用,引力相互作用,电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用,二 大学物理学的内容体系,1.,力学,(,相对论，振动和波）,2.,热学,3.,电磁学（本学期学到第七章）,4.,光学（波动光学）,5.,量子物理学,三 物理学和科学技术的关系,物理学是自然科学的基础,处于自然科学的核心地位,四 怎样学好物理学,理论,实践,理论,独立思考，独立判断，培养能力,学习方法，大学物理与高中物理的联系,五 参考书,大学物理学 赵近芳主编,大学物理学教程 王雨三主编,物理学教程 马文蔚主编,第,1,章 质点力学,1.1,质点运动的描述,1.2,牛顿力学的基本定律,1.3,动量变化定理和动量守恒,1.4,功和能量,1.5,角动量变化定理和角动量守恒,牛顿力学：,研究宏观物体的,低速机械运动,低速：,速度远小于真空中的光速,机械运动：,物体的位置或形状随时间的变化,质点：,不涉及转动和形变，用具有一定质量的点代表物体,牛顿力学是物理学、天文学和许多工程学的基础,物理模型，实际不存在。,其中的概念、原理和研究方法，常常被物理学的其他分支或其他学科直接引用。,本课程采用国际单位制（,SI,）,质点力学：,把物体看成质点来处理的力学,质点运动学：,描述质点的运动状态，不涉及引起运动和改变运动状态的原因。,质点动力学：,研究在力的作用下质点的运动状态如何变化,包括：,质点运动学、质点动力学,1.1,质点运动的描述,1.1.1,位矢和位移,1.1.2,速度,1.1.3,加速度,1.1.4,运动的相对性,1.1.5,几种基本运动,1.1.1,位矢和位移,参考系：,为描述质点运动所选定的参照物体,参照物体只能是一些实际的物体（静止质量不等于零）,在数学上：为定量地表示质点相对某一参考系的位置，还要在参考系中建立,坐标系,。,，,光子没有静止质量，不能作参考系。,直角坐标系是一种常用的坐标系。,描述物体（质点）运动必须做的准备,选择参考系,建立坐标系,提出物理模型,数学表示（公式）,质点运动函数：,消去时间,t,，得轨道方程。,运动函数的矢量形式：,位矢：,大小：,方向：,轨迹,:,在,z=0,平面内，以原点为圆心，半径为,3m,的圆,位移：,在一段时间内运动质点位矢的增量,一般地说,路程：,s,一般地说,，但,1.1.2,速度,平均速度：,位移与发 生位移时间间隔之比,速度：,方向？单位？,定义：,定义：,速率：,分量式：,1.1.3,加速度,平均加速度：,加速度：,定义：,方向？单位？,加速度是一个矢量，它既能表示速度大小的变化，又能反映速度方向的变化。,分量式：,大小：,速度分量：,给定初速度,v,(0),，则,t,时刻的速度：,给定初始位矢,，则,t,时刻的位矢：,坐标：,初 始 条 件,一个质点，在两个相对作匀速直线运动的参考系中的加速度相同：,1.1.4,运动的相对性,？,速度和加速度的变换关系（伽利略）,绝对,相对,牵连,【,例,1.3】,河水向东流，流速为每小时,10km,。船相对河水向北偏西,30,航行，航速为每小时,20km,。此时向西刮风，风速为每小时,10km,。求在船上观察烟囱冒出的烟的飘向和速度,东,西,北,南,烟的飘向,：,向,南偏西,30,o,解,v,船地,=,v,风地,=,v,风船,+,v,船地,v,风船,=,v,风地,v,船地,v,风地,10,v,风船,30,v,船水,30,20,v,水地,10,v,船地,(,风相对船的速度方向）,v,船水,+,v,水地,速度和加速度,性质,总结,相对性：,必须指明参考系,矢量性：,有大小和方向，可进行合成与分解，,合成与分解遵守平行四边形法则。,瞬时性：,大小和方向可以随时间改变,当,u,c,时：伽利略速度变换和加速度变换,1.1.5,几种基本运动,1.,匀加速直线运动,（自学）,2.,抛体运动,（自学）,3.,圆周运动,例,1,一质点沿,x,轴运动，其加速度为,a,=,4,t,(SI,制,),当,t=,0,时，物体静止于,x=,10m,处,.,试求质点的速度、位置与时间的关系式,.,解：,1.,匀加速直线运动,（例题）,例,2,有一质点沿,x,轴作直线运动，,t,时刻的坐标为,x,=,5,t,2,-,3,t,3,(SI),.,试求,（,1,）,在第,2,秒内的平均速度；（,2,）第,2,秒末的瞬时速度,；,（,3,）,第,2,秒末的加速度,.,解：,例,3,质点沿,x,轴运动，其加速度,a,与位置坐标的关系为,a,=,2,+,6,x,2,(SI),，,如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度。（,P,4,1-3,）,解：,设质点在,x,处的速度为,v,解,:,位移,例,4,一物体作直线运动，其运动方程为,，,求,0,5,秒内物体走过的路程、位移和在第,5,秒的速度,t,=,5,时,v,=,6 m,s,-1,t,=,2s,时,v,=,0,，,x,=-,2m,;,t,2s,时,v,0,.,路程,s,=,(4+9),m,=,13 m,0,2,7,t,=,0,t,=,5,x,/,m,-,2,t,=,2,例,5,一快艇正以速度,v,0,行驶，发动机关闭后得到与速度方向相反大小与速率平方成正比的加速度,.,试求汽车在关闭发动机后又行驶,x,距离时的速度,.,解,：,求 的关系，可作如下变换,例,设在地球表面附近有一个可视为质点的抛体,以初速,v,0,在,Oxy,平面内沿与,Ox,正向成,角抛出,并略去空气对抛体的作用,.,（,1,）求抛体的运动方程和其运动的轨迹方程,;,（,2,）抛体的最大射程；（,3,）射高。,2.,抛体运动,（例题）,已知,：，,解,:,(,1,),消去方程中的参数,得轨迹,实际射程小于最大射程,最大射程,真空中路径,实际路径,(,2,),射程,(,3,),射高,最高点时,3.,圆周运动,质点作圆周运动时轨道已知。由质点所在位置点出发作两个单位矢量：,e,t,：,切向单位矢量,，沿质点运,动方向。,e,n,：,法向单位矢量,，沿半径,指向圆心。,在轨道的不同点，它们的方向不同，但长度恒为,1,。,证明,（指向圆心）,加速度按切向和法向分解：,（切向）,，,定义,角加速度：,线量：,路程、速度、加速度,【,思考,】,加速度,a,可以为零吗？,关系（圆周运动）：,角量：,角位移、角速度、角加速度,