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1,第一部分:力学基本要求,一、基本概念,1.位移,速度,加速度,动量,力,冲量,功,动能,势能,机械能,角动量,力矩;.2.参考系,坐标系,惯性坐标系,质点,位置矢量,速率,角速度,角加速度,法向加速度,切向加速度,转动惯量,冲量矩。,二.基本定律、定理、原理、公式,1.质点运动学:,位置矢量:,(1)在直角坐标系中的描述,2,位移:,大小:,一般:,速度:,速率:,3,加速度:,运动方程:,(2)在自然坐标系中的描述,速率:,4,(3)圆周运动角量描述:,(4)基本运动规律,直线运动:,匀变速直线运动:,5,匀变速圆周运动:,运动学两类问题:(1),求导;(2)积分。,相对运动:,6,例1.一质点沿x轴运动,其加速度与时间的关系为:(SI制),t=0时刻质点静止于x=0(原点),求t时刻质点的速度,运动方程.,解:,7,例2.已知质点在oxy平面内运动,运动方程为:,解:任意时刻t:,t=1s:,加速度为常数,求t=1s时质点的位置矢量;速度;加速度.,(SI制),8,解:,当t=1s时:,9,解:,.,.,匀速圆周运动,10,(2)由图可知:,(3)由图可知:,11,解:,解得:,12,牛顿定律解题的基本思路:察明题意,隔离物体,受力分析,列出方程(一般用分量式),求解、讨论。,2.质点动力学:,m常数时,力学中常见的几种力:,万有引力:,重力:,弹力:,13,其中,冲量:,动量:,动量定理:物体在运动过程中所受合外力的冲量,等于该物体动量的增量。,动量守恒定律:,分量:,质点的动能定理:合外力对质点做的功等于质点动能的增量。,14,功:,保守力的功:,动能:,机械能:E=Ek+Ep,势能:,15,重力势能:,h=0处为势能零点。,保守力的功:,功能原理:,碰撞:弹性碰撞;非弹性碰撞;完全非弹性碰撞。,16,解,用动能定理求解,法二.,17,解,(1)用动量定理求解如下:,(2)用动能定理求解如下:,18,例题3、已知地球质量为M,半径为R,一质量为m的火箭从地面上升到距地面高度为R处,求在此过程中,地球引力对火箭作的功。,如图,解法二:,19,习题集P9题6、在光滑水平面上放有一质量为M的三棱柱体,其上又放一质量为m的小三棱柱体,两柱体间的接触面光滑,三棱柱倾角为,开始时,两三棱柱相对静止。当小三棱柱沿大三棱柱斜面运动,在竖直方向下降h时,试证大三棱柱对地的速度为,解:分析如图,20,(1),机械能守恒:,水平方向动量守恒:,(2),由相对运动:,(3),(4),(5),解得:,21,3.质点的角动量,质点系的角动量定理:,质点系的角动守恒定律:,则,质点系的角动量:,22,4.刚体的定轴转动:,距转轴r处质元的线量与角量关系:,转动惯量:,平行轴定理:,刚体定轴转动定律:,定轴转动的动能定理:,23,刚体的重力势能:式中为质心相对参考点的高度。,机械能守恒定律:,刚体对轴的角动量:,刚体的角动量定理:,24,在如图所示的阿特伍得机中,两物体的质量分别为和定滑轮的质量,半径为。假定绳子的形变可忽略且在滑轮上没有滑动。,(1)试求物体的加速度和定滑轮的角加速度,以及两边绳子中的张力。,25,解,(1)分别隔离和滑轮如图所示。,对和分别有:,对滑轮有:,由于绳子不可伸长,滑轮不打滑,所以,0,26,上述方程联立求解可得,物体的加速度为:,滑轮的角加速度为:,两边绳子中的张力分别为:,27,习题册p14题3.长为L的均匀细杆可绕过端点O的固定水平光滑轴转动。把杆抬平后无初速地释放,杆摆至竖直位置时,刚好和光滑水平桌面上的小球m相碰,如图所示,球的质量和杆相同,设碰撞是弹性的,求碰后小球获得的速度.,0,解:机械能守恒:,碰撞:角动量守恒,机械能守恒.,解得:,(1),(2),(3),28,对于(2)式,也可从如下得到:,设碰撞时间为:,对小球由质点的动量定理:,对棒由角动量定理:,0.,29,补充例题1.装置如图所示,绳的上端绕在圆柱上,下端系一重物,质量为m.重物自然下垂,由静止开始下落,并带动圆柱自由转动.求重物降落高度为h时的速率v.已知圆柱的质量为M,半径为R.(绳子的质量不计且不可伸长.),解:,(1),(2),法二:,30,狭义相对论,一、爱因斯坦的假设(狭义相对论的基本假设),1.(狭义)相对性原理,所有惯性系是平权的,在其中任一确定的物理规律其形式都一样。,2.光速不变原理,在所有惯性系中,真空中的光速c都是相同的。由此导致了时间和空间的相对性。,31,二、狭义相对论运动学,1.洛伦兹变换,32,2.狭义相对论时空观,(1)同时的相对性,(2)时间的相对性时间膨胀(或钟慢效应),(3)空间的相对性洛伦兹收缩(或尺缩效应),33,三、狭义相对论动力学,1.质速关系,狭义相对论动力学方程,2.质能关系,3.动质能关系,零质量粒子(如光子),
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