医用物理学力学

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,#,教师姓名：王铭,办公地点：病理楼233,236,联系 ：82801419o,电子信箱：,下次课周三带实验讲义，讲实验绪论,实验从第三周开始,课程介绍：本课程为必修根底课，共72学时。上半局部课程包括：力学根底、流体力学、振动与波动、分子物理、狭义相对论、光学等章节。,参考教材：1，?新概念物理教程?套赵凯华、罗蔚茵主编，高等教育出版社，1995,2，?大学物理通用教程?套钟锡华、陈熙谋主编，北京大学出版社，2003。,习题：根本要求为本教材章节后习题。,扩展习题教材：,1,?物理学学习指导与习题集?王铭主编，人民卫生出版社。,2,?物理学概念与习题?光盘王铭主编。北京大学医学出版社。,3,?物理学概念与习题?(老版)王照主编。北大医学出版社。,课堂要求：不迟到不早退，欢送课堂提问。,物理实验：独立课程，独立给分。物理实验有分者物理本课程有成绩。物理实验不及格者本课程不记成绩,考试：本课程共有两次考试：期中考试和期末考试.四月底期中考试,期末不再考期中以前内容,每次考试成绩占总成绩的百分之五十，总成绩60分为及格。,为什么要学习物理学？,物理学是研究物质运动最根本原理的学科，是一切自然科学的根底。,物理学理论包含了大量逻辑推理及抽象思维，学习物理学可以考察一个人在这方面的能力。,必修课。*_*,第一章 力学根本定律,复习：单位和量纲自学,参照系 描述物体运动所取的参照物体,坐标系 描述运动使用的坐标形式,惯性系 牛顿定律成立的参照系,选择不同的坐标系只改变描述物体运动的方式而不改变物体运动的性质。不同参照系可以改变物体运动性质。,标量与矢量,矢量运算的简单规那么：标量积、矢量积,标量积的结果为标量,矢量积的结果矢量,标量积,矢量积,矢量积的方向：右手定那么,其大小称为矢量,C,的模,四指沿,A,的方向伸出，向,B,的方向弯曲，拇指方向为矢量,C,的方向,a,为两矢量之间夹角,第一节 质点动力学根本定律,牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它,物体的作用,迫使它改变这种状态为止。,第一定律的物理意义,第一定律给出了力的,定义。,力是改变物体运动状态的原因。,如果物体没有受到力的作用，物体将保持原有运动状态。,惯性,定律,注意这里的“力是指合外力,牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。,力的度量、定量描述力与加速度的关系,合外力,牛顿第三定律：当物体,A,以力,F,作用在物体,B,上时，物体,B,也必定同时以,F,作用在物体,A,上；,F,与,F,在同一直线上，大小相等，方向相反。,A,B,F,F,牛顿第三定律含义,牛顿第三定律阐述了,力的性质,注意：,作用在不同物体上,说明了作用力、反作用力与平衡力的区别。,平衡力是作用在一个物体上的合外力,(,特别是指合外力为,0,的状态,),作用力与反作用分别作用在两个不同的物体上,.,几种常见力：,A,弹性力,B,摩擦力,C,引力重力，电磁,保守力：保守力的功与路径无关 弹性力作功时只与物体的起末位置相关，与路径无关，弹性力是保守力摩擦力的功与路径相关，是非保守力,功和能,恒力的功,功是,标量,变力的功,功率：单位时间里力对物体所做的功。,动能与势能,系统外力的功与非保守力的功的代数和等于系统机械能的增量。,见讲义,P16,广义的能量守恒与机械能守恒,机械能守恒定律,动量与动量守恒定律,定义：动量 质量与速度的乘积,动量定理:外力的冲量等于动量的增量。,系统不受外力或合外力为零时动量守恒。,以上内容不单独考试,1.3,刚体的定轴转动,平动和转动,平动,：,质点或非质点不考虑运动时物体上各点运动状态的区别时的各种运动都可认为为平动。,转动,：,非质点非直线运动，处理物体上各点运动状态区别时运用转动概念。,如图，忽略,A,与,B,运动区别,时可认为是平动，讨论,A,与,B,区别时运用转动概念。,定轴与移动轴,轴：转动过程中真实存在或不存在的转动中心。,定轴：物体在运动时转轴不运动。,移动轴：物体在运动时轴转轴也运动。,A轮在转动时没有平动轴为定轴。,运动称为定轴转动。,B轮转动的同时平动，轴为移动轴,或称瞬时轴。,注意此处摩擦力的意义,刚体：,一种理想模型。,物体在受到外力作用时大小及形状都不发生改变,的物体,。,在外力作用下变形不大的物体可以近似为刚体。,转动的运动学描述,角位移,角速度,角加速度,转动中的矢量,角量运动学公式见讲义,第一次课到此,力矩的定义,定义：,其大小为 ,方向由右手定那么决定。r 的方向为由原点转轴位置指向力的作用点。,转轴,力矩举例,有水平圆盘如图，轴的方向铅直，外力,F,以水平方向加在圆盘边缘。,r,的方向为转轴指向作用点,A,。判断力矩方向。,F,r,A,O,转动定律的推导,推导,转动定律的推导,转动惯量,转动惯量的定义,在推导转动定律时定义了,转动惯量,转动惯量的物理意义：刚体在转动中的惯性特征。,它是自身转动时的特征，与自身质量、转轴位置和形状相关，与转动过程无关。,转动惯量的求解,在实际问题中求解转动惯量一般是把叠加换为积分。,根据对称性寻求适当的积分。,转动惯量是标量，可以进行简单代数叠加。,复杂形状换为假设干简单图形。,平行轴定理。,J,=,J,0,+,md,2,该物体对对称轴的转动惯量,特殊形状物体的转动惯量,对称轴与转动轴之间距离,本课程不要求此项内容,例：细圆棒形物体的转动惯量。见讲义,P24,常见物体的转动惯量，见讲义。,转动惯量例题,物体,m1,m2,圆盘,m,，放置如图,物体,2,与桌面摩擦系数,，,圆盘与轴无摩擦力，绳与圆盘边缘无相对运动，求物体,1,下落加速度。,转动动能,平动动能换算为角量,刚体的转动动能与转动惯量正比，与角速度成正比。,转动中的功能原理,力矩的功等于转动动能的增量,见讲义p25,作功相同时转动惯量小那么转动角速度大。,课堂练习：光盘,本节结束,书后习题：,1-14,15,17,，,20,角动量的根本定义,角动量的根本定义,其大小为,方向由右手定那么决定。,角动量的根本性质,从角动量的根本定义可以看出：角动量是一个综合量。它与自身质量、运动状态及参考点有关。,参考点不同即使运动状态相同其角动量也不相同。,刚体角动量,上式可以用角动量根本定义导出，本课程略,角动量定理,力矩的冲量等于角动量的增量。,将转动定律改写，可以得到：,角动量守恒定律,外力矩为,0,时,角动量守恒,由前述公式,对公式两端取积分，有,当该项为0时，积分值为一常数0,角动量守恒的应用,两个物体碰撞，其中至少一个处于转动或可转动状态。,转动过程受到外力径向力作用。,旋转的起始或转动物体别离圆盘上的运动和空中的转体动作,转动过程中转动惯量改变跳水与滑冰中的旋转。,进动现象,进动演示,进动方向的判断,：,新的角动量,新的角动量,初始角动量,初始角动量,外力矩冲量,外力矩冲量,进动频率的推导讲义P32,现实世界中的进动陀螺，核磁共振,例题1-8,习题17，18，19,第一章提要及根本要求,一，刚体的根本概念 刚体是物体本性之一，是物体在转动时的特性，是一种理想模型。,二，几个根本的角量的含义及其求解。,三，力矩、转动定律 M=J的物理含义及其求解。,四，力矩的功。,五，角动量的根本定义 对粒子质点 L=rmv。对刚体 L=J.黑色量为矢量,六，角动量守恒定律及其在质点、刚体两个方面的应用。,七，进动根本成因及进动方向判断:微小不平衡外力矩，右手定那么。,本章重点：刚体概念，转动定律的应用，角动量守恒定律应用。,本节课结束,