高三物理竞赛课件：相对运动第1课时 (共13张PPT)
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2020年高中物理竞赛(力学篇)01运动的描述：相对运动(共13张PPT)
故 v v u
t t
绝对速度 相对速度
牵连速度
3、加速度的变换关系
a a'a0
绝对
相对
牵连
加速度 加速度 加速度
例 1.河水自西向东流动，速度为10 km/h,一轮船在 题 水中航行，船相对于河水的航向为北偏西30o,航速
为20km/h。此时风向为正西，风速为10km/h。试 求在船上观察到的烟囱冒出的烟缕的飘向。（设 烟离开烟囱后即获得与风相同的速度）
vcs
v fd 10 正西
v cs 20 北偏西30o
vfd vsd
vcd vcs v sd
vcd 10 3 km / h 方向正北
v fd v fc vcd v fc v fd vcd v fd v sd v fc vcs 20km / h
方向为南偏西30o。
vcs vcd vfd vsd
其加速度为a，他沿车前进的斜上方抛出一球，设抛球 时对车的加速度的影响可以忽略，如果使他不必移动他
在车中的位置就能接住球，则抛出的方向与竖直方向的
夹角应为多大？
解：抛出后车的位移：
x1
v0t
1 2
at 2
a
球的位移：
x2 (v0 v0' sin )t
V0
y2
(v0'
cos
)t
1 2
gt 2
小孩接住球的条件为：x1=x2; y=0
2020全国高中奥林匹克竞赛 物理
力学篇 （基础版）
1-3 相对运动
一、运动描述具有参考系、运动参考系也是相对的
二、绝对运动、牵连运动、相对运动
三者应具有如下变换关系y y’
绝对位矢
r r r0
t t
绝对速度 相对速度
牵连速度
3、加速度的变换关系
a a'a0
绝对
相对
牵连
加速度 加速度 加速度
例 1.河水自西向东流动，速度为10 km/h,一轮船在 题 水中航行，船相对于河水的航向为北偏西30o,航速
为20km/h。此时风向为正西，风速为10km/h。试 求在船上观察到的烟囱冒出的烟缕的飘向。（设 烟离开烟囱后即获得与风相同的速度）
vcs
v fd 10 正西
v cs 20 北偏西30o
vfd vsd
vcd vcs v sd
vcd 10 3 km / h 方向正北
v fd v fc vcd v fc v fd vcd v fd v sd v fc vcs 20km / h
方向为南偏西30o。
vcs vcd vfd vsd
其加速度为a，他沿车前进的斜上方抛出一球，设抛球 时对车的加速度的影响可以忽略，如果使他不必移动他
在车中的位置就能接住球，则抛出的方向与竖直方向的
夹角应为多大？
解：抛出后车的位移：
x1
v0t
1 2
at 2
a
球的位移：
x2 (v0 v0' sin )t
V0
y2
(v0'
cos
)t
1 2
gt 2
小孩接住球的条件为：x1=x2; y=0
2020全国高中奥林匹克竞赛 物理
力学篇 （基础版）
1-3 相对运动
一、运动描述具有参考系、运动参考系也是相对的
二、绝对运动、牵连运动、相对运动
三者应具有如下变换关系y y’
绝对位矢
r r r0
高中物理竞赛力学课件
运动力学
匀速直线运动
总结词
基本概念，公式应用
详细描述
匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动，其速度恒 定，加速度为零。在匀速直线运动中，路程等于速度乘以 时间，即 $s = v times t$。
总结词
实际应用，解题技巧
详细描述
匀速直线运动在实际生活中非常常见，如汽车行驶、飞机 飞行等。解决匀速直线运动的题目时，需要灵活运用速度 、路程和时间的关系，以及匀速直线运动的特性。
万有引力
总结词
实例分析
万有引力是指任意两个物体之间由于 质量而产生的吸引力。
分析地球对物体的吸引力、行星运动 规律等。
详细描述
万有引力的大小与两个物体的质量成 正比，与它们之间的距离的平方成反 比。万有引力定律是牛顿发现的，它 适用于宏观低速物体。
04
动能与势能
动能与势能的定义
动能
物体由于运动而具有的能量，用公式 E_k = frac{1}{2}mv^2 表示，其中 m 是质量，v 是速度。
总结词
与其他知识的关联
详细描述
匀速直线运动与牛顿第一定律相呼应，即不受外力作用的 物体将保持静止或匀速直线运动状态。同时，匀速直线运 动也是解决复杂运动问题的基本出发点。
匀加速直线运动
总结词
基本概念，公式应用
详细描述
匀加速直线运动是速度大小和方向都均匀变化的运动，其 加速度恒定，速度随时间均匀增加。在匀加速直线运动中 ，位移等于平均速度乘以时间，即 $x = bar{v} times t$ 。
势能
物体由于相对位置或状态而具有的能 量，常见的有重力势能、弹性势能等 。
动能与势能的转换
当物体在重力场中下落时，重力势能转化为动能，计算公式 为 E_{k1} = E_{p1} + mgh，其中 E_{k1} 是下落后的动能， E_{p1} 是初始重力势能，m 是质量，g 是重力加速度，h 是 下落高度。
匀速直线运动
总结词
基本概念，公式应用
详细描述
匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动，其速度恒 定，加速度为零。在匀速直线运动中，路程等于速度乘以 时间，即 $s = v times t$。
总结词
实际应用，解题技巧
详细描述
匀速直线运动在实际生活中非常常见，如汽车行驶、飞机 飞行等。解决匀速直线运动的题目时，需要灵活运用速度 、路程和时间的关系，以及匀速直线运动的特性。
万有引力
总结词
实例分析
万有引力是指任意两个物体之间由于 质量而产生的吸引力。
分析地球对物体的吸引力、行星运动 规律等。
详细描述
万有引力的大小与两个物体的质量成 正比，与它们之间的距离的平方成反 比。万有引力定律是牛顿发现的，它 适用于宏观低速物体。
04
动能与势能
动能与势能的定义
动能
物体由于运动而具有的能量，用公式 E_k = frac{1}{2}mv^2 表示，其中 m 是质量，v 是速度。
总结词
与其他知识的关联
详细描述
匀速直线运动与牛顿第一定律相呼应，即不受外力作用的 物体将保持静止或匀速直线运动状态。同时，匀速直线运 动也是解决复杂运动问题的基本出发点。
匀加速直线运动
总结词
基本概念，公式应用
详细描述
匀加速直线运动是速度大小和方向都均匀变化的运动，其 加速度恒定，速度随时间均匀增加。在匀加速直线运动中 ，位移等于平均速度乘以时间，即 $x = bar{v} times t$ 。
势能
物体由于相对位置或状态而具有的能 量，常见的有重力势能、弹性势能等 。
动能与势能的转换
当物体在重力场中下落时，重力势能转化为动能，计算公式 为 E_{k1} = E_{p1} + mgh，其中 E_{k1} 是下落后的动能， E_{p1} 是初始重力势能，m 是质量，g 是重力加速度，h 是 下落高度。
理论力学—相对运动动力学PPT
(1)当动系相对于定系仅作平动时 (1)当动系相对于定系仅作平动时
m r = F +F a Ie
(2)当动系相对于定系作匀速直线平动时 (2)当动系相对于定系作匀速直线平动时 (3)当质点相对于动参考系静止时 (3)当质点相对于动参考系静止时
m r =F a
F +F =0 Ie
质点相对静止的平衡方程：即质点在非惯性参考系中保持相对 质点相对静止的平衡方程： 静止时，作用在质点上的力与质点的牵连惯性力相互平衡。 静止时，作用在质点上的力与质点的牵连惯性力相互平衡。 (4)当质点相对于动参考系匀速直线运动时 (4)当质点相对于动参考系匀速直线运动时 质点相对平衡方程
m r = F + F +F a Ie IC
9
m r = F +F +F a Ie IC
非惯性系中质点的运动微分方程
d2r′ m 2 = F +F +F Ie IC dt
质点的质量与质点的相对加速度的乘积等于作 用在质点上的外力的合力与牵连惯性力以及科氏 力的矢量和。 力的矢量和。
10
m r = F +F + F a Ie IC
ω地
解：取地球为非惯性参考系，考察任一点M 取地球为非惯性参考系，考察任一点M FIC 应提供其圆周运动的向心力。 应提供其圆周运动的向心力。
F = m C = m⋅ 2 evr = 2m 地vr sinϕ a ω ω IC
该处应在南半球
2 vr m =FIC= 2m 地vr sinϕ ω R
aC vr
15
慢速转动的大盘使快速运动的皮带变形
16
由于地球的 自转引起的水 流科氏惯性力。 流科氏惯性力。
m r = F +F a Ie
(2)当动系相对于定系作匀速直线平动时 (2)当动系相对于定系作匀速直线平动时 (3)当质点相对于动参考系静止时 (3)当质点相对于动参考系静止时
m r =F a
F +F =0 Ie
质点相对静止的平衡方程：即质点在非惯性参考系中保持相对 质点相对静止的平衡方程： 静止时，作用在质点上的力与质点的牵连惯性力相互平衡。 静止时，作用在质点上的力与质点的牵连惯性力相互平衡。 (4)当质点相对于动参考系匀速直线运动时 (4)当质点相对于动参考系匀速直线运动时 质点相对平衡方程
m r = F + F +F a Ie IC
9
m r = F +F +F a Ie IC
非惯性系中质点的运动微分方程
d2r′ m 2 = F +F +F Ie IC dt
质点的质量与质点的相对加速度的乘积等于作 用在质点上的外力的合力与牵连惯性力以及科氏 力的矢量和。 力的矢量和。
10
m r = F +F + F a Ie IC
ω地
解：取地球为非惯性参考系，考察任一点M 取地球为非惯性参考系，考察任一点M FIC 应提供其圆周运动的向心力。 应提供其圆周运动的向心力。
F = m C = m⋅ 2 evr = 2m 地vr sinϕ a ω ω IC
该处应在南半球
2 vr m =FIC= 2m 地vr sinϕ ω R
aC vr
15
慢速转动的大盘使快速运动的皮带变形
16
由于地球的 自转引起的水 流科氏惯性力。 流科氏惯性力。
人教版高中物理竞赛课件 第6章 相对论基础 (共145张PPT)
y K
绝对空间
r R r
u
y K
P
( x, y, z, t)
(x , y , z ,t )
/ / / /
绝对时间
r
O
r
O
t t
R uti
x x
☆
z
z
x
/
x ut
y y
/
z
/
z
x
/
x ut
y y
/
z
u
/
z
vx vx u / / v v u v y v y / vz vz
/ a
a x a x / a a y a y / a z a z
/
三 绝对时空与牛顿力学的相对性原理（2）
☆
( x, y, z, t)
/ a
a x a x / a a y a y / a z a z
/
3．经典力学的相对性原理 （或伽利略相对性原理）
伽利略(牛顿)相对性原理： 在一切惯性系中力学定律形式相同。
牛顿认为有一个“绝对静止”的参考系。 在对它作匀速直线运动的参考系(其它惯性系)中 牛顿定律照样成立， 作力学实验表现出来的规律性也是一样的。
牛顿定律不是对一切参考系都成立， 而只是对惯性系才成立； 相对于一个惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。
§2 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理
D B 0 B E t D H J 0 t
/
☆
x x ut / y y / z z / t t
绝对空间
r R r
u
y K
P
( x, y, z, t)
(x , y , z ,t )
/ / / /
绝对时间
r
O
r
O
t t
R uti
x x
☆
z
z
x
/
x ut
y y
/
z
/
z
x
/
x ut
y y
/
z
u
/
z
vx vx u / / v v u v y v y / vz vz
/ a
a x a x / a a y a y / a z a z
/
三 绝对时空与牛顿力学的相对性原理（2）
☆
( x, y, z, t)
/ a
a x a x / a a y a y / a z a z
/
3．经典力学的相对性原理 （或伽利略相对性原理）
伽利略(牛顿)相对性原理： 在一切惯性系中力学定律形式相同。
牛顿认为有一个“绝对静止”的参考系。 在对它作匀速直线运动的参考系(其它惯性系)中 牛顿定律照样成立， 作力学实验表现出来的规律性也是一样的。
牛顿定律不是对一切参考系都成立， 而只是对惯性系才成立； 相对于一个惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。
§2 爱因斯坦相对性原理和光速不变原理
D B 0 B E t D H J 0 t
/
☆
x x ut / y y / z z / t t
相对运动基本原理ppt课件
子由上向下运动，其影子中心的运动是
A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动，加速度小于g
C．自由落体运动
D．变加速运动
x
y B
解:设A到墙之间距离为d 小球经t时间自A运动至B
y = gt2/2 x = V0t
根据三角形相似得y:x = S:d
所以影得位移 S = gd t 则影以gd/2V0速度匀2V速0 下落. 选A
得: h = gt2/2 t = 2h / g
9
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一 小球，小球距升降机底板的高度为h，
求(1) 当升降机匀速运动时将绳剪断，小球的落地时 间.
(2) 当升降机以加速度a匀加速上升时将绳剪断，小 球的落地时间.
解(2) V相0 = V – V = 0
a相 = g + a
1
[学习内容]
掌握相对运动特点及其规律
掌握求解关于相对运动问题的基本思路 及技能技巧
[学习要求]
会利用对地运动物理量求解相对运动量
会应用相对运动方程求解相对运动问题
2
一:相对运动基本原理
S1 S2
求解相对位移 S反向 = S1 + S2
S同向 = S1 - S2
求解相对速度 V反向 = V1 +V2
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
10
例3. 如图所示，一长为L的细杆悬挂在天花板上，在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时，小球以 初速度V0作竖直上抛运动，求小球通过细杆所需的时间。 （小球与细杆恰好不相碰）
高中物理竞赛讲义(超级完整版)(1)
最新高中物理竞赛讲义（完整版）目录最新高中物理竞赛讲义（完整版） (1)第0部分绪言 (5)一、高中物理奥赛概况 (5)二、知识体系 (5)第一部分力＆物体的平衡 (6)第一讲力的处理 (6)第二讲物体的平衡 (8)第三讲习题课 (9)第四讲摩擦角及其它 (13)第二部分牛顿运动定律 (15)第一讲牛顿三定律 (16)第二讲牛顿定律的应用 (16)第二讲配套例题选讲 (24)第三部分运动学 (24)第一讲基本知识介绍 (24)第二讲运动的合成与分解、相对运动 (26)第四部分曲线运动万有引力 (28)第一讲基本知识介绍 (28)第二讲重要模型与专题 (30)第三讲典型例题解析 (38)第五部分动量和能量 (38)第一讲基本知识介绍 (38)第二讲重要模型与专题 (40)第三讲典型例题解析 (53)第六部分振动和波 (53)第一讲基本知识介绍 (53)第二讲重要模型与专题 (57)第三讲典型例题解析 (66)第七部分热学 (66)一、分子动理论 (66)二、热现象和基本热力学定律 (68)三、理想气体 (70)四、相变 (77)五、固体和液体 (80)第八部分静电场 (81)第一讲基本知识介绍 (81)第二讲重要模型与专题 (84)第九部分稳恒电流 (95)第一讲基本知识介绍 (95)第二讲重要模型和专题 (98)第十部分磁场 (107)第一讲基本知识介绍 (107)第二讲典型例题解析 (111)第十一部分电磁感应 (117)第一讲、基本定律 (117)第二讲感生电动势 (120)第三讲自感、互感及其它 (124)第十二部分量子论 (127)第一节黑体辐射 (127)第二节光电效应 (130)第三节波粒二象性 (136)第四节测不准关系 (140)第0部分绪言一、高中物理奥赛概况1、国际（International Physics Olympiad 简称IPhO）① 1967年第一届，（波兰）华沙，只有五国参加。
2020湖南师大附中物理竞赛辅导课件D狭义相对论动力学(共13张PPT)
2020 高中物理竞赛
普通物理学
湖南师大附中
§3.5 狭义相对论动力学
一.动量、质量与速 度的关系 质点的动量 pmu
质量
mm(u)
考察两个全同粒子的完全非弹性碰撞过程
m(u)
碰撞前 A u
S系
B m0
碰撞后
S系
M()
S/系
m0 A
m(u) uB
S/系
M()
质量守恒 m (u)m 0M ()
动量守恒 m (u)uM ()
九、别喊穷，没人给你钱；别喊累，没人会帮你做；别想哭，大家不在乎；别认输，没人希你望你赢；别靠人，只有自己最可靠；别乞求，别 人等着看笑话；别落魄，一堆人等着落井下石；别低头，地上没有黄金只有石头！越努力，越幸运。
12. 相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信仰就是力量。 18、智力教育就是要扩大人的求知范围。 8.不是井里没水，是挖的不够深。不是成功来的慢，而是放弃的太快。所以成功不是靠奇迹，而是靠轨迹。失败的人习惯了放弃，而成功的人 永远选择了坚持！
说明 :
(1) 质量与物体的运动状态有关
(2) 当<<c时，m=m0→牛顿力学
4
二.质量和能量的关系
在相对论中,力定义为
F
dp
dt
仍然保留动能定理 d k d E ( m u ) d u k E ( d F d ) u s m u F m u d ( d u t) u u 2 d m m
m0c2(11 2u c2 2...)m0c2
1 2
m0u2
m2cEkm0c2
Ek运动时的能量 m0c2静止时的能量
E=mc2总能量
爱因斯坦质能关系
6
普通物理学
湖南师大附中
§3.5 狭义相对论动力学
一.动量、质量与速 度的关系 质点的动量 pmu
质量
mm(u)
考察两个全同粒子的完全非弹性碰撞过程
m(u)
碰撞前 A u
S系
B m0
碰撞后
S系
M()
S/系
m0 A
m(u) uB
S/系
M()
质量守恒 m (u)m 0M ()
动量守恒 m (u)uM ()
九、别喊穷，没人给你钱；别喊累，没人会帮你做；别想哭，大家不在乎；别认输，没人希你望你赢；别靠人，只有自己最可靠；别乞求，别 人等着看笑话；别落魄，一堆人等着落井下石；别低头，地上没有黄金只有石头！越努力，越幸运。
12. 相信就是强大，怀疑只会抑制能力，而信仰就是力量。 18、智力教育就是要扩大人的求知范围。 8.不是井里没水，是挖的不够深。不是成功来的慢，而是放弃的太快。所以成功不是靠奇迹，而是靠轨迹。失败的人习惯了放弃，而成功的人 永远选择了坚持！
说明 :
(1) 质量与物体的运动状态有关
(2) 当<<c时，m=m0→牛顿力学
4
二.质量和能量的关系
在相对论中,力定义为
F
dp
dt
仍然保留动能定理 d k d E ( m u ) d u k E ( d F d ) u s m u F m u d ( d u t) u u 2 d m m
m0c2(11 2u c2 2...)m0c2
1 2
m0u2
m2cEkm0c2
Ek运动时的能量 m0c2静止时的能量
E=mc2总能量
爱因斯坦质能关系
6
2020-2021学年高二物理竞赛相对运动 常见力和基本力课件
(积分法)
2、基本思路：
建立坐标系；列有关方程； 先求分量后合成。
16
力学单位制
选定的物理量叫作基本量（长度、质量、时间 ），
相应的单位叫作基本单位（米、 千克、 秒 ）；
其他物理量叫作导出量，相应的单位叫作导出单位。
基本单位和由它们组成的导出单位构成一套单位制。
国际单位制，其国际代号是 SI 。
v人地
v人地
v风地
v风人
v风地
v风人
v风地
v人地
v风地 v风人 v人地
v风地
v人地
0
45
v风人
v风人
7
例题 1-7
一货车在行使过程中，遇到 5m/s 竖直下落的大雨，
车上紧靠挡板平放有长为 =1m的木板。
如果木板上表面距挡板最高端的距离 =1m。
问:货车应以多大的速度行驶才能使木板不致于淋雨？
运动坐标系：K ' O ', X ', Y ', Z '
y
K
′系相对于K系的速度：vK ' K
质点：P
在K系中：vPK
在′系中：vPK '
P
r
牵连速度
vt
绝对速度
v
y'
z
相对速度
速度变换定理： vPK vPK ' vK ' K
O
z'
r'
O'
x
K'
x'
成立条件：相对速度较小时
加速度变换： aK aK ' a0
• 这种弹力总是使弹簧恢复原长。
相对运动基本原理 PPT课件
求解相对加速度 a反向 = a1 + a2 a同向 = a1 - a2
二相对运动规律：
三:在一条直线上的运动合成
例1 如图所示，在一光滑斜面的顶端先释放甲 球，经过一段时间后再释放乙球，试用三种方 法确定甲球相对乙球的运动状态
解法一:利用相对位移求解
乙 甲
解:S甲 = S0 + V0t + at2/2 S乙 = at2/2 S相 = S甲 – S乙 = V0t
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
例3. 如图所示，一长为L的细杆悬挂在天花板上，在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时，小球以 初速度V0作竖直上抛运动，求小球通过细杆所需的时间。 （小球与细杆恰好不相碰）
解: V相0 = V0 –0 = V0 a相 = g – g = 0 (小球相对杆做匀速运动) S相 = L
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2 得: L = V0t t = L/V0
例4.在光滑的水平地面上放有一质量为M足够长的木板，木板 上一端一质量为m的物体以初速度V0沿木板由冲上木板。已知 物体与木板间的动摩擦因数为μ， 求（1）物体达到与木板相对静止所用的时间。
总结:
1 解决在一条直线上的运动合成问 题,可直接应用相对位移,相对速度 或相对加速度来判定或求解.
2 解决不在一条直线上的运动合成 问题如果直接用相对位移,相对速 度或相对加速度来判定或求解有困 难,可考虑应用位移代换来求解.
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一小 球，小球距升降机底板的高度为h，
二相对运动规律：
三:在一条直线上的运动合成
例1 如图所示，在一光滑斜面的顶端先释放甲 球，经过一段时间后再释放乙球，试用三种方 法确定甲球相对乙球的运动状态
解法一:利用相对位移求解
乙 甲
解:S甲 = S0 + V0t + at2/2 S乙 = at2/2 S相 = S甲 – S乙 = V0t
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
例3. 如图所示，一长为L的细杆悬挂在天花板上，在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时，小球以 初速度V0作竖直上抛运动，求小球通过细杆所需的时间。 （小球与细杆恰好不相碰）
解: V相0 = V0 –0 = V0 a相 = g – g = 0 (小球相对杆做匀速运动) S相 = L
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2 得: L = V0t t = L/V0
例4.在光滑的水平地面上放有一质量为M足够长的木板，木板 上一端一质量为m的物体以初速度V0沿木板由冲上木板。已知 物体与木板间的动摩擦因数为μ， 求（1）物体达到与木板相对静止所用的时间。
总结:
1 解决在一条直线上的运动合成问 题,可直接应用相对位移,相对速度 或相对加速度来判定或求解.
2 解决不在一条直线上的运动合成 问题如果直接用相对位移,相对速 度或相对加速度来判定或求解有困 难,可考虑应用位移代换来求解.
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一小 球，小球距升降机底板的高度为h，
普通物理学课件：1相对运动
vcs vcd vfd vsd
vfc
vcd
v fc 方向为南偏西30o。
vfd vsd
三个必 参考系，物理模型，
要条件
初始条件
单个参 四个基本 位置矢量，位移，
考系
物理量
速度，加速度
质点运 动学
三个 直角，平面自然，
坐标系
极坐标系
两个参 考系
绝对=相对+牵连
§3 相对运动
一、运动描述具有相对性
车上的人观察
地面上的人观察
运动是相对的 静止参考系、运动参考系也是相对的
二、绝对运动、牵连运动、相对运动
1、几个概念 绝对（静止）参考系 绝对运动
相对（运动）参考系 牵连运动
相对运动
2、位矢变换关系
r
r
r0
绝对位矢
相对 位矢
牵连位矢
位移变换关系
r
r
r0
2、速度v变换关v系
u
绝对速度
相对
牵连速度
速度
绝对（牛顿）时空观：时间和空间长度与坐标系无关
3、加速度的变换关系
a a'a0
绝对
相对 牵连
加速度 加速度 加速度
例 1.河水自西向东流动，速度为10 km/h,一轮船在水 题 中航行，船相对于河水的航向为北偏西30o,航速为
20km/h。此时风向为正西，风速为10km/h。试求
在船上观察到的风的速度。
解：设水用S；风用F；船用C；岸用D
已知：
vcs
v sd 10 正东
v fd 10 正西
v cs 20 北偏西30o
vfd
vsd
vcd vcs v sd
高中物理竞赛相对运动知识点讲解
高中物理竞赛相对运动知识点讲解任何物体的运动都是相对于一定的参照系而言的，相对于不同的参照系，同一物体的运动往往具有不同的特征、不同的运动学量。
通常将相对观察者静止的参照系称为静止参照系；将相对观察者运动的参照系称为运动参照系。
物体相对静止参照系的运动称为绝对运动，相应的速度和加速度分别称为绝对速度和绝对加速度；物体相对运动参照系的运动称为相对运动，相应的速度和加速度分别称为相对速度和相对加速度；而运动参照系相对静止参照系的运动称为牵连运动，相应的速度和加速度分别称为牵连速度和牵连加速度。
绝对运动、相对运动、牵连运动的速度关系是：绝对速度等于相对速度和牵连速度的矢量和。
牵连相对绝对v v v这一结论对运动参照系是相对于静止参照系作平动还是转动都成立。
当运动参照系相对静止参照系作平动时，加速度也存在同样的关系：牵连相对绝对a a a位移合成定理：S A 对地=S A 对B +S B 对地如果有一辆平板火车正在行驶，速度为火地v（脚标“火地”表示火车相对地面，下同）。
有一个大胆的驾驶员驾驶着一辆小汽车在火车上行驶，相对火车的速度为汽火v ，那么很明显，汽车相对地面的速度为：火地汽火汽地v v v（注意：汽火v 和火地v 不一定在一条直线上）如果汽车中有一只小狗，以相对汽车为狗汽v 的速度在奔跑，那么小狗相对地面的速度就是火地汽火狗汽狗地v v v v从以上二式中可看到，上列相对运动的式子要遵守以下几条原则：①合速度的前脚标与第一个分速度的前脚标相同。
合速度的后脚标和最后一个分速度的后脚标相同。
②前面一个分速度的后脚标和相邻的后面一个分速度的前脚标相同。
③所有分速度都用矢量合成法相加。
④速度的前后脚标对调，改变符号。
以上求相对速度的式子也同样适用于求相对位移和相对加速度。
相对运动有着非常广泛的应用，许多问题通过它的运用可大为简化，以下举两个例子。
例1 如图2-2-1所示，在同一铅垂面上向图示的两个方向以s m v s m v B A /20/10 、的初速度抛出A 、B 两个质点，问1s 后A 、B 相距多远？这道题可以取一个初速度为零，当A 、B 抛出时开始以加速度g 向下运动的参考系。
物理竞赛课件(全)
第二章标题
本章目录
Contents chapter 2
质量与动量
mass and momentum
动量定理与动量守恒定律
theorem of momentum and law of conservation of momentum
牛顿运动定律及其应用
Newton’s law of motion and its application
第一节质点运动的描述
1-1
Description of particle motion
固联在参考系上的正交数轴组成的系统，可定量描 述物体的位置及运动。如直角坐标系、自然坐标系等。
坐标系 θ 卫星
r
φ
运动质点
切线
法线
n
τ
自然坐标系
由运动曲线上任 一点的法线和切 线组成
矢量知识
有大小、有方向，且服从平行四边形运算法则的量。
质点动量定理 质点的动量定理 theorem of momentum of particle
线段长度（大小）；箭头（方向）。
A
手书
A （附有箭头）
印刷
（用黑体字，不附箭头）
在 X-Y 平面上的某矢量矢A量表示该矢式量 A 的坐标式
Y
y
手书
A = xi +yj
j
A
0i
xX
i 、j 分别为 X、Y 轴的
单位矢量（大小为1，方向
分别沿 X、Y 轴正向）。
印刷
= x +y
在课本中惯用印刷形式。 在本演示课件中，为了 配合同学做手书作业，采 用手书形式。
矢量加法
服从平行四边形法则 为邻边 为对角线 若 则
2020年高中物理竞赛—力学篇(进阶版)1-3 相对论基础(1)(共39张PPT)
vx u v'x (2)
vy v'y
(3)
由于S系（地面）的实验者B 看到弹丸铅直向上运动，
故 vx = o ，∴由式（2）得 v'x u 10m.s1
另由式（3）和式（1）可得
vy v'y v'x tg 10tg60o 17 3m.s1
由匀变速直线运动公式可得弹丸上升的高度为
y
v
解: (1)由洛伦兹变换可得S’ 系中的观察者测得第一事件发生的
时刻为
t1'
t1
v c2
x1
2 0107
0 60c c2
50
1 25107
s
1v2 / c2
1 0 60c 2
c
(2)同理,
第二个事件发生的时刻为
t
' 2
t2
v c2
x2
1 v2 / c2
3 0 107
1
0
60c c2
c + c =2c ?× ，仍是 c
(下一页)
爱因斯坦: Einstein 现代时空的创始人 二十世纪的哥白尼
(下一页)
2、爱因斯坦的狭义相对论基本假设
1）一切物理规律在任何惯性系中形式相同
--- 相对性原理
2）光在真空中的速度与发射体的运动状态无关
讨论
—— 光速不变原理
Einstein 的相对性理论 是 Newton理论的发展
时序 因果关系
(下一页)
（2）相对论速度变换
定义
vx
dx dt
由洛仑兹 dx vx u
坐标变换
dt
1
u c
2 2
vx
高二物理竞赛相对运动课件下载
设 为质点在圆周上任意两点速度 与 之间的夹角。
a 0 (匀速运动) t 以岸为K系，江水为K’系
a 0 (直线运动) [例]一质点沿圆周运动, 其切向加速度与法向加速度的大小恒保持相等。
设 为质点在圆周n上任意两点速度 与 之间的夹角。
at 0,an常 数 (匀速曲线运动) at 常 数 ,an常 数 (匀变速曲线运动)
试求：岸上的人将看到船以多大的速率v，向什么方向航行?
解： 指出在下列情况下,点M作何种运动?
v弹猴 v弹地 v地猴 （请点击你要选择的项目）
(匀速直线运动或静止)
解 地面参考系为 S 系
质点运动学两类基本问题
v弹地 v 求圆盘与地面接触点的速度。
猴地 （D）若物体作匀速率运动，其总加速度必为零；
d d
v t
t
+
v2 R n，
a
a 2t+ a2n
动 状 态
[例]一质点作半径R=1m的圆周运动，其角位
置 = t 2+1 (rad)，t以秒计。问 多大时，其
切向加速度大小是总加速度大小的1/2? 补充：半径为R的车轮在地面上纯滚动，轮心速度的大小为u（常量）。
二、相对速度和相对加速度
补充：半径为R的车轮在地面上纯滚动，轮心速度的大小为u（常量）。
解：建立M点的运动方程
xR(sin) yR(1co)s
uR
v x
x
u (1
cos )
v y u sin y
一般地
y y' u
r r0 r '
K
K ' r
r'
绝对 牵连 相对
O
z
O' r0 z'
a 0 (匀速运动) t 以岸为K系，江水为K’系
a 0 (直线运动) [例]一质点沿圆周运动, 其切向加速度与法向加速度的大小恒保持相等。
设 为质点在圆周n上任意两点速度 与 之间的夹角。
at 0,an常 数 (匀速曲线运动) at 常 数 ,an常 数 (匀变速曲线运动)
试求：岸上的人将看到船以多大的速率v，向什么方向航行?
解： 指出在下列情况下,点M作何种运动?
v弹猴 v弹地 v地猴 （请点击你要选择的项目）
(匀速直线运动或静止)
解 地面参考系为 S 系
质点运动学两类基本问题
v弹地 v 求圆盘与地面接触点的速度。
猴地 （D）若物体作匀速率运动，其总加速度必为零；
d d
v t
t
+
v2 R n，
a
a 2t+ a2n
动 状 态
[例]一质点作半径R=1m的圆周运动，其角位
置 = t 2+1 (rad)，t以秒计。问 多大时，其
切向加速度大小是总加速度大小的1/2? 补充：半径为R的车轮在地面上纯滚动，轮心速度的大小为u（常量）。
二、相对速度和相对加速度
补充：半径为R的车轮在地面上纯滚动，轮心速度的大小为u（常量）。
解：建立M点的运动方程
xR(sin) yR(1co)s
uR
v x
x
u (1
cos )
v y u sin y
一般地
y y' u
r r0 r '
K
K ' r
r'
绝对 牵连 相对
O
z
O' r0 z'
高中物理奥林匹克竞赛专题--相对论的运动学效应(共31张PPT)
x' x x l 2
z z'
x x x t t2 , t 0 l 2 1 1 l l/ 1 由 x 有 l0 ' ( x v t ) ( v/c )2 S S' l0 2 y' l y l 1 ( v / c ) 0 v
在 S 系中同时测量运动的尺 子的两端
解:因两个事件在 K 系中同一地点发生,则根据时钟变 慢公式,有: t 甲相对事件是静止的测量的是固有时间t0=4s，乙相 对事件是运动的，测量的是相对论时间t =5s 。
t
2 0
t
v [ 1 t/ t] c [ 1 4 / 5 ]c
④.时间膨胀效应（动钟变慢效应）不是由于时钟本身 的结构问题，也不是测量手段的问题，而是时间本身 的一种客观特性，是时空的基本属性之一，是时间测 量上的相对论效应。
⑤.时钟变慢是相对的，S系看S’系中的时钟变慢，反 之 S’系看S系中的时钟也变慢。
13
. a
.
慢
慢
.
.
双生子佯谬
14
播放CAI
15
x ' x ' , x ' 0 1 2 t1't2' , t ' 0
2
1. 在 S’ 系中不同地点同时发生的 x ' 1 两事件， oo'
S S' y y' u
x2'
x' x
t ( t ' u x '/ c ) u x'/c 0
2
z z'
在 S 系中这两个事件不是同时发生的。 2. 在 S’ 系中相同地点同时发生的两事件，
§1-4 相对运动
3. 加速度变换
将伽利略速度变换对时间求一次导数
考虑到 t t 伽利略加速度变换
aPK aPK aKK
ax ay
ax ay
az
az
若 aKK 0
则 aPK aPK
例：某人骑摩托车向东前进，其速率为10ms-1时 觉得有南风，当其速率为15ms-1时，又觉得 有东南风，试求风速度。
O 风速的方向：
X (东)
v 102 52
11.2(m / s)
arctg 5 2634
10 为东偏北2634'
例 一升降机以加速度 1.22 m/s2 上升，当一上升
速度为2.44m/s时,有一螺母自升降机的天花 板松落，天花板与升降机的底板相距 2.74m。 计算螺母自天花板落到底板所需的时间及螺 母相对于升降机外固定柱的下降距离。
r xi y j zk
P(x, y, z)
r r
r xi y j zk
o R o' x' x
z z'
r r R 成立的条件:
且 t t
绝对时空观！
绝对时空观
r r R r vt
t t
P(或P)在 K在 系
和 K系的空间坐 标、时间坐标的 对应关系为：
t 2h 0.71 s ga
s
v0t
1 2
a螺地t 2
0.74(m)
§1-4 相对运动
太阳、地球、月球系统
相对运动
运动是绝对的，运动的描述具有相对性。在不 同参考系中研究同一物体的运动状态会完全不同。
高二物理竞赛相对运动课件
纳米技术？基因工程？超导体？
物理学的研究对象十分广泛
几乎所有的重大新技术领域的创立，事先都在
物理学中经过长期的酝酿。
第四次工业革命 工业的？？化 纳米技术？基因工程？超导体？
五、怎样学好大学物理
2. 上课认真听讲，不无故旷课； 3. 作业认真独立完成 4. 总成绩 = 考试×80%+作业×20% 5. 各班选定课代表，负责收发作业
晶体管 纳米材料 光子晶体 中文： :“格物学”或“格致学”，是“格物致知”一词两种形式的缩写.
各班选定课代表，负责收发作业 为绝对加速度(质点相对于地面的加速度)
超晶格材料
的发明 第四次工业革命 工业的？？化
标量和矢量：以前的问题是只有大小而没有方向的标量问题，从力学开始我们大量接触的矢量，因此要注意其方向性。 本节讨论同一物体在不同参考系中各自测量的状态量之间的定量关系。
位的，所以任何求解出物理量后面必须标上正确的 单位。本课程中采用都是SI国际单位制。
矢量表达：在教材中矢量式以黑体印刷体表示的 ，但在手写中无法区分黑体与非黑体所以，在作业 考试中必须在在字母上面加上箭头。同时，矢量的 运算不同于标量，所以不能任意简写。
r 矢量叠加要求各矢量是同一参考系的矢量。
总成绩 = 考试×80%+作业×20%
人对地
为绝对加速度(质点相对于地面的加速度) 两边取极限可以得到速度关系 两边取极限可以得到速度关系 物理学的研究对象十分广泛
r车 对 地
r人 对 车
位移间的关 系:
r人 对 r人 地 对 r车 车对 地
r人 对 r人 地 对 r车 车对 地
车 牵连加速度(车相对于地面平动的加速度)
矢量叠加要求各矢量是同一参考系的矢量。
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运动参考系相对于静止参考系的运动称为牵连运动。
相对运动
y y’
O
r0
r r
X’ X
z’
O
z
r r0 r
r r0 r dr dr0 dr dt dt dt 绝 相 牵 a绝 a相 a 牵
求在船上观察到的烟囱冒出的烟缕的飘向。（设
烟离开烟囱后即获得与风相同的速度）
解：设水用S；风用F；船用C；岸用D 已知： vcs v sd 10 正东
v fd 10
v cs
正西
20
北偏西30o
vfd
vsd
v cd v cs v sd
vcd 10 3 km / h 方向正北
vcs
例、汽车在大雨中行驶，车速为80km/h， 车中的乘客看见侧面的玻璃窗上的雨滴与 铅直方向成600角，当车停下来时，发现 雨滴是垂直下落的，求雨滴下落的速度。
例、某人以４km/h的速度向东行进时， 感觉风从正北吹来，如果将速度增加一 倍，则感觉风从东北方向吹来，求相对 于地面的风速和风向。
４ ４
450
例、如图所示，货物高度为h2，长度为L，汽车前端的 高度为h1，雨滴垂直下落的速度为0，求汽车行驶的 速度等于多少，货物不会被雨淋？
h2
h1
L
Байду номын сангаас
例 1.河水自西向东流动，速度为10 km/h,一轮船在 题 水中航行，船相对于河水的航向为北偏西30o,航速
为20km/h。此时风向为正西，风速为10km/h。试
vfd vfc
vcd
v fd v fc v cd v fc v fd v cd
v fd v sd v fc v cs 20km / h
方向为南偏西30o。
vsd
vcd
vfd
vsd
例：某人骑摩托车向东前进，其速率为10ms-1时觉 得有南风，当其速率为15ms-1时，又觉得有东南风， 试求风速度。
y(北)
v
O
45
x(东)
10ms-1
15ms-1
例、在相对地面静止的坐标系内，A、B二船都以2m/s 的速率匀速行驶，A船沿着X轴正方向，B船沿着Y轴 的正方向，今在A船上设置与静止坐标系方向相同的 ˆ和 ˆ j 表示），则在A船的坐标 坐标系（X、Y方向用 i 系中，B船的速度为：【 】
ˆ 2ˆ 2i j ˆ 2ˆ （C） 2i j
（A）
； （B） ；
ˆ 2ˆ 2i j ˆ2ˆ （D） 2i j
； 。
例、一升降机以加速度a上升，当上升 速度为0时，有一螺帽从升降机的天花 板上脱落，天花板与升降机的地面相 距为h，计算螺帽从天花板脱落到落到 升降机地面所需的时间和螺帽相对于 升降机外固定柱下降的距离。
运动描述的相对性
一、运动描述具有相对性
车上的人观察
地面上的人观察
运动是相对的 静止参考系、运动参考系也是相对的
1、静止参考系与运动参考系：
静止不动的参考系称为静止参考系；
相对于静止参考系运动的参考系称为运动参考系。 2、绝对运动、相对运动和牵连运动： 研究对象相对于静止参考系的运动称为绝对运动； 研究对象相对于运动参考系的运动称为相对运动；