《质点运动的描述》PPT课件.ppt

物理学导论 2011年春季学期陈信义编 教材 大学物理教程 第2版 80学时 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机械能变化定理和机械能守恒1 5角动量变化定理和角动量守恒 牛顿力学 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 用具有一定质量的几何点代表物体 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 研究宏观物体的低速机械运动 本课程采用国际单位制 SI 质点力学 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 把物体看成质点来处理的力学 长度 m 米 质量 kg 千克 时间 s 秒 电流 A 安 培 热力学温度 K 开 尔文 物质的量 mol 摩 尔 发光强度 cd 坎 德拉 国际单位制 SI 其他单位均由上述七个基本单位导出 力学部分是米千克秒 MKS 制 基本单位 1 加法 平行四边形法则 交换律 结合律 2 数乘 矢量乘标量结果仍为矢量 结合律 分配律 矢量 有大小 方向 并有下述运算规则 3 标量积 不交换 思考 下列运算 合法 吗 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 静止质量不等于零 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 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 光子的静止质量等于零 不能作参考系 思考 为什么 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 注意 教材中 矢量用黑体表示 直角坐标系 常矢量 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 速率 在不致引起混淆的情况下 可把速率称为速度 1 1 3加速度 平均加速度 加速度 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 思考 若定义 加加速度 有何意义 速度分量 给定初始位矢 则t时刻的位矢 坐标 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 速度和加速度的合成关系 伽利略 风相对船的速度方向 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 烟的飘向 向南偏西30o 解 20 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 3 圆周运动 角速度 单位 rad s 1或s 1 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互相垂直的单位矢量 自然坐标系 的证明 在自然坐标系中 速度 加速度 沿切向 指向圆心 加速度按切向和法向分解 切向加速度 法向加速度 定义角加速度 线量 路程 速度 加速度 思考 在什么情况下a 0 线量与角量的关系 圆周运动 转动 角量 角位移 角速度 角加速度