位置矢量+位移+速度+加速度
大学物理1(上)知识点总结
大学物理1(上)知识点总结一维运动学参考系是用来确定物体位置的物体。
为了进行定量描述，需要在参考系上建立坐标系。
位置矢量（位矢）是从坐标原点引向质点所在位置的有向线段，用矢量r表示。
位矢用于确定质点在空间中的位置。
位矢与时间t的函数关系为：r = r(t) = x(t)i + y(t)j + z(t)k其中i、j、k是坐标轴的单位向量。
运动方程是指位移矢量Δr = r(t+Δt) - r(t)。
位移矢量是质点在时间Δt内的位置改变。
轨道方程是质点运动轨迹的曲线方程。
速度是质点位矢对时间的变化率。
平均速度定义为单位时间内的位移，即Δr/Δt。
速率是质点路程对时间的变化率，即v = ds/dt。
加速度是质点速度对时间的变化率，即a = dv/dt。
在圆周运动中，有法向加速度和切向加速度。
法向加速度的方向沿半径指向曲率中心（圆心），反映速度方向的变化。
切向加速度的方向沿轨道切线，反映速度大小的变化。
角速度的方向沿轨道切线，反映速度方向的变化。
对于两个相互作平动的参考系，有r'pk = rpk + rkk'，vpk= vpk' + vkk'，apk = apk' + akk'。
掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量，明确它们的相对性、瞬时性和矢量性。
理解法向加速度和切向加速度的物理意义；掌握圆周运动的角量和线量的关系，并能灵活运用计算问题。
理解XXX坐标、速度变换，能分析与平动有关的相对运动问题。
功是力和位移的标积，即dA = F·dr = Fds·cosθ。
对质点在力作用下的有限运动，力作的功为A = ∫F·dr。
在直角坐标系中，此功可写为。
角动量定理指出，质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率。
其中，质点的角动量可以表示为L=r×p=r×mv，其中r为质点到某一固定点的位置矢量，p为质点的动量。
位置矢量位移速度加速度
洛伦兹力和安培力是电磁学中的基本力，它们分别描述磁场对运动电荷和电流的作用。这两种力的计算需要用到位置 矢量、位移、速度和加速度等概念。
电磁波的传播
电磁波是电磁场的一种传播形式，其传播速度与介质中的光速相同。电磁波的传播可以用位置矢量、位 移、速度和加速度等概念来描述和分析。
在光学中的应用
数值模拟
利用计算机模拟技术，对物体运动过程进行数值模拟和分 析，探究位置矢量位移速度加速度等概念的变化规律。
02 位置矢量与位移
位置矢量的定义和性质
位置矢量
描述物体在空间中位置的物理量 ，用从坐标原点到物体所在点的 矢量表示。
性质
位置矢量具有大小和方向，大小 表示物体距离坐标原点的远近， 方向表示物体相对于坐标原点的 方位。
加速度
曲线运动中物体的加速度是指物体在运动过程中速度随时间 的变化率。加速度也是矢量，既有大小又有方向。在求解曲 线运动中的加速度时，需要用到微分运算和矢量运算的法则 。
曲线运动中的位置矢量、位移、速度和加速度的综合应用
01
运动轨迹的描述
通过位置矢量和位移可以描述物体在曲线运动中的轨迹。结合速度和加
03 速度与加速度
速度的定义和计算
速度是描述物体运动快慢的物理量，定 义为位移与发生这个位移所用时间的比 值。在国际单位制中，速度的单位是米
每秒（m/s）。
瞬时速度是指物体在某一时刻或经过某 一位置时的速度，它反映了物体在运动 过程中某一时刻或某一位置的运动快慢
程度。
平均速度是指物体在某段时间内位移与 时间的比值，它反映了物体在这段时间
在现代科学和工程领域，对于物体运动状态的精确描述和控制是许多研究和应用的 基础。
深入研究位置矢量位移速度加速度等概念，有助于更好地理解物体运动的本质和规 律，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
大学物理习题第一章
第一章 质点运动学一、 基本要求1．掌握位矢、位移、速度、加速度，角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。
2． 能借助于直角坐标计算质点在平面内运动时的速度、加速度。
3．能计算质点作圆周运动时的角速度和角加速度，切向加速度和法向加速度。
4．理解伽利略坐标，速度变换。
二、 基本内容1．位置矢量（位矢）位置矢量表示质点任意时刻在空间的位置，用从坐标原点向质点所在点所引的一条有向线段r 表示。
r 的端点表示任意时刻质点的空间位置。
r同时表示任意时刻质点离坐标原点的距离及质点位置相对坐标系的方位。
位矢是描述质点运动状态的物理量之一。
注意：（1）瞬时性：质点运动时，其位矢是随时间变化的，即()t r r=；（2）相对性：用r描述质点位置时，对同一质点在同一时刻的位置，在不同坐标系中r 可以是不相同的。
它表示了r的相对性，也反映了运动描述的相对性；（3）矢量性：r为矢量，它有大小，有方向，服从几何加法。
在直角坐标系Oxyz 中k z j y i x r++=222z y x r r ++==r z r y r x ===γβαcos ,cos ,cos质点运动时， ()t r r= （运动方程矢量式）()()()⎪⎩⎪⎨⎧===t z z t y y t x x （运动方程标量式）。
２．位移()(),j y i x t r t t r r ∆+∆=-∆+=∆ r∆的模()()22y x r ∆+∆=∆ 。
注意：（１）r∆与r ∆：前者表示质点位置变化，是矢量，同时反映位置变化的大小和方位；后者是标量，反映质点位置离开坐标原点的距离的变化。
（２）r∆与s ∆：s ∆表示t —t t ∆+时间内质点通过的路程，是标量，只有质点沿直线运动时两者大小相同或0→∆t 时，s r ∆=∆。
3. 速度dtrd v =是描述位置矢量随时间的变化。
在直角坐标系中k v j v i v k dtdz j dt dy i dt dx dt r d v z y x++=++==222222z y x v v v dt dz dt dy dt dx v v ++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛==v的方向：在直线运动中，v>0表示沿坐标轴正向运动，v <0表示沿坐标轴负向运动。
大学物理1.2 质点的位移、速度和加速度
y
A r r1 r2
y
B
yB yA
A r r1 r2
xA xB x A
B
yB yA
o
x
o
xB
x
把 由始点 A 指向终点 B 的有向线段 r 称为点 A 到 B 的位移矢量 , 简称位移. r r2 r1
经过时间间隔 t 后, 质点位置矢量发生变化,
1.2 质点的位移、速度和加速度
一、 位移 （反映物体位置的变化）
位移 位矢 r 在t 时间内的增量
O
P
r (t )
s
r
Q
r (t t ) 说明 (1) r是矢量， s 是标量，且大小一般不等 Δr r s r 位矢增量的大小与Δr ( r )位矢大小的增量的区别 (2) 分清
A
r (t )
o
dt
x
三、 加速度
1. 速度增量 v v (t t ) v (t )
v (t )
B
v (t t )
A
2 . 平均加速度
v a t
r (t )
r (t t )
3. 瞬时加速度
a lim v t dv dt
dr dt v
r
r
0
t dr (6i 16t j )dt 0
r0 8k
2 r 6t i 8t j 8k
1.4 用自然坐标表示平面曲线运动中 的速度和加速度
一、 速度
s s (t t ) s (t ) r s r lim ( ) v lim t 0 s t t 0 t r s ( lim )( lim ) t 0 s t 0 t r ds ds τ ( lim ) t 0 s dt dt
三个矢量和计算公式
三个矢量和计算公式在物理学和工程学中，矢量是一种具有大小和方向的物理量。
矢量可以用来表示力、速度、位移和其他物理量，因此在许多领域都有重要的应用。
在本文中，我们将讨论三个常见的矢量和计算公式，它们分别是位移矢量、速度矢量和加速度矢量。
位移矢量是描述物体从一个位置移动到另一个位置的矢量。
它的大小等于物体从初始位置到最终位置的距离，方向则是从初始位置指向最终位置的方向。
位移矢量通常用符号Δr表示，它的计算公式为：Δr = r2 r1。
其中，Δr表示位移矢量，r2表示物体的最终位置，r1表示物体的初始位置。
这个公式告诉我们，位移矢量的大小等于物体从初始位置到最终位置的距离，方向则是从初始位置指向最终位置的方向。
速度矢量是描述物体在单位时间内移动的距离和方向的矢量。
它的大小等于物体在单位时间内移动的距离，方向则是物体在单位时间内移动的方向。
速度矢量通常用符号v表示，它的计算公式为：v = Δr / Δt。
其中，v表示速度矢量，Δr表示位移矢量，Δt表示时间间隔。
这个公式告诉我们，速度矢量的大小等于物体在单位时间内移动的距离，方向则是物体在单位时间内移动的方向。
加速度矢量是描述物体在单位时间内速度改变的矢量。
它的大小等于物体在单位时间内速度改变的大小，方向则是速度改变的方向。
加速度矢量通常用符号a表示，它的计算公式为：a = Δv / Δt。
其中，a表示加速度矢量，Δv表示速度改变的矢量，Δt表示时间间隔。
这个公式告诉我们，加速度矢量的大小等于物体在单位时间内速度改变的大小，方向则是速度改变的方向。
这三个矢量和计算公式在物理学和工程学中有着广泛的应用。
它们可以用来描述物体的运动状态，帮助我们理解物体的运动规律。
通过计算位移矢量、速度矢量和加速度矢量，我们可以预测物体的运动轨迹，分析物体的运动规律，从而为工程设计和科学研究提供重要的参考依据。
除此之外，这三个矢量和计算公式还可以应用于许多实际场景中。
比如，在汽车行驶过程中，我们可以利用位移矢量和速度矢量来描述汽车的运动状态，通过计算加速度矢量来评估汽车的加速性能。
质点运动知识学习题集解答
第一章质点运动学重点难点：本章重点：描述物体机械运动物理量的理解和掌握，如位置矢量、位移、速度和加速度等概念；运动学中的两类问题：第一类问题是已知质点的运动方程求速度和加速度，第二类问题是已知加速度、初速度和初始位置求质点的运动方程；掌握圆周运动中的角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度，线量与角量之间的对应关系。
难点：位置矢量、位移、速度、加速度等物理量的矢量性、瞬时性、叠加性、相对性的理解；运动学的两类问题的灵活应用。
解题思路：本章中的描述物体机械运动物理量的确定需要先选择合适的参考系和坐标系，然后根据各物理量的定义求解，比较常用的坐标系是笛卡尔坐标系和柱坐标系以及极坐标系。
对于运动学第一类问题已知质点的运动方程求速度和加速度采用的一般方法是求导，第二类问题已知加速度、初速度和初始位置求质点的运动方程一般是积分。
对于矢量运算一定要注意方向性，一般先可分解到各分坐标矢量上上进行代数运算，再进行矢量合成。
一选择题1．下列说法中，正确的是（）A. 一物体若具有恒定的速率，则没有变化的速度B. 一物体具有恒定的速度，但仍有变化的速率C. 一物体具有恒定的加速度，则其速度不可能为零D. 一物体具有沿x轴正方向的加速度，其速度有可能沿x轴的负方向答案：D。
简要分析：本题考查对速度、速率和加速度等概念的正确理解，速度和位矢是描述物体机械运动状态的两个基本物理量，速度既有大小也有方向，速度的大小等于速率，加速度是单位时间内速度的改变，也具有方向性。
2. 某质点作直线运动的运动方程为x =3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 （ ） A. 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向 B. 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向 C. 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向 D. 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向 答案： D简要分析：本题属于运动学的第一类问题，已知运动方程求速度加速度等物理量，采取的方法是先根据运动方程对时间求导，再带入相应的数据求解。
物理力学基础知识
物理力学基础知识物理力学是研究物体在外力作用下的运动规律和力学性质的科学，是物理学的一个重要分支。
本文将详细介绍物理力学的一些基础知识，包括力学的基本概念、力学定律和力学分析方法等。
一、力学基本概念1.力学的研究对象：力学主要研究物体在外力作用下的运动和变形。
物体可以是固体、液体和气体等各种形态。
2.力的概念：力是物体之间相互作用的结果，是引起物体运动状态变化的原因。
力的单位是牛顿（N）。
3.位移和速度：位移是物体从初始位置到最终位置的位移矢量，速度是物体单位时间内位移的变化量。
4.加速度：加速度是物体单位时间内速度的变化量，反映了物体速度变化的快慢。
5.动量和能量：动量是物体的质量和速度的乘积，是物体运动状态的量度。
能量是物体由于其运动状态或位置而具有的做功能力。
二、力学定律1.牛顿三定律–第一定律（惯性定律）：一个物体要么静止不动，要么以恒定速度直线运动，除非受到外力的作用。
–第二定律（加速度定律）：物体受到的合外力等于物体质量与加速度的乘积，即 (F = ma)。
–第三定律（作用与反作用定律）：对于任何两个相互作用的物体，它们之间的作用力和反作用力大小相等、方向相反。
2.动量守恒定律：在一个没有外力作用的系统中，系统总动量保持不变。
3.能量守恒定律：在一个封闭系统中，系统的总能量（包括动能和势能）保持不变。
三、力学分析方法1.牛顿运动定律的应用：通过牛顿运动定律，可以分析和计算物体在受到外力作用下的运动状态变化。
2.微分方程的求解：力学问题常常可以通过建立微分方程来求解，如牛顿运动定律可以导出二阶微分方程。
3.能量方法：在力学问题中，能量守恒定律可以用来分析和解决问题，如在分析物体在势场中的运动时，可以利用势能和动能的转换关系。
4.对称性分析：在力学中，对称性原理可以用来简化问题的分析，如利用拉格朗日方程可以简化力学系统的动力学分析。
四、力学分支1.静力学：研究在平衡状态下的物体受力情况，不考虑物体的运动。
位矢
(1)质点运动的二维坐标表示
r
r(t )
x(t)i
y(t) j
Δ r r2-r1 i yj
v
dr
dx
i
dy
j
dt dt dt
a
dv dt
d
2
r
dt 2
d2x dt 2
i
d2 y dt 2
j
(2)质点运动的自然坐标表示
刻的速度和加速度。求解这类问题的基本方法是微分
法。 第二类问题：已知质点的加速度（或速度）随时间的
变化规律和初始条件，求质点在任意时刻的速度和运
动方程，求解这类问题的基本方法是积分法。
5 .牛顿运动定律
第一定律可认为是惯性参考系的定义,掌握要点: 惯性、运动状态改变的原因--力。 第二定律是在惯性参考系中力的瞬时作用规律,掌握 要点:质量是F惯 m性a定 d量P表述,力P是产m生v 加速度的原因。
F=F0+k x 的作用,其中F0、k均为常量，且B在x=0处的速度为v0, 求B的速度与坐标间的关系。
思路： 加速度是位置的函数a=a(x):
即a=(F0 / m) +(k/m)x,
a dv dv dx v dv , dt dx dt dx
0x
adx
v
v0
vdv
(3)力是速度的函数F=F(v):一质量为m的轮船C在停靠码头之
an at , t 1s
（2）
s
0tvdt
1
0
3tdt
1.5
m
课后练习题
1 .一电子在电场中运动,其运动方程为:
大学物理简明教程矢量基础知识
引言概述：在研究物理学时，矢量是一个非常重要的概念，广泛应用于各个领域。
本文将以大学物理为基础，介绍矢量的基础知识，包括矢量的定义、性质以及运算法则等。
通过学习这些知识，读者将能够更好地理解和应用矢量概念。
正文内容：1.矢量的定义和性质1.1定义：矢量是具有大小和方向的量，用箭头表示，并且满足平行四边形法则。
1.2强调大小和方向：矢量的大小由模和单位来表示，方向由箭头指向表示。
1.3矢量的分类：自由矢量和定向矢量。
1.4坐标系：在空间中表示矢量，一般采用直角坐标系、极坐标系等。
1.5矢量的性质：平移性、相等性、零矢量等。
2.矢量的运算法则2.1矢量的加法法则：满足三角形法则和平行四边形法则。
2.2矢量的减法法则：将减法转化为加法，即AB=A+(B)。
2.3矢量与标量的乘法：数乘，即矢量的模与数的乘积。
2.4矢量的数量积：点乘，模乘以夹角的余弦值。
2.5矢量的向量积：叉乘，模乘以夹角的正弦值。
3.极坐标表示下的矢量3.1极坐标系：用极径和极角来表示矢量。
3.2极坐标系下的加法法则：将加法转化为直角坐标系下的加法。
3.3极坐标系下的减法法则：将减法转化为直角坐标系下的减法。
3.4极坐标系下的数量积和向量积：类似于直角坐标系下的计算方法。
4.平面矢量的应用4.1矢量和标量的关系：矢量可以表示位移、速度、加速度等。
4.2位移矢量：表示物体从一个位置到另一个位置的矢量。
4.3速度矢量：表示物体在单位时间内位移的矢量。
4.4加速度矢量：表示物体在单位时间内速度的变化率的矢量。
4.5矢量和矢量的关系：矢量可以相加、相减、求量积和向量积等。
5.矢量的应用实例5.1力的分解与合成：将力分解为两个矩形方向上的力，合成为一个合力。
5.2刚体平衡问题：通过矢量的平衡条件，求解物体的平衡问题。
5.3物体运动问题：通过矢量的运算法则，分析物体在平面运动中的速度、加速度等。
5.4牛顿定律问题：利用矢量的知识，解决物体的牛顿定律问题。
位移、速度、加速度
1-1-2
２、速度 Velocity 瞬时速度、简称速度： v = lim t→0 r/ t = dr/dt 速度方向为所在点轨迹的切线方向，并 指向质点前进的一方 在直角坐标系中 v = dx/dt i + dy/dt j + dz/dt k 速度分量 vx = dx/dt , vy = dy/dt , vz = dz/dt 速度的大小： | v | = ( vx2 + vy2 + vz2 )1/2
1-1-2
v(t) P Q ρ no dθ
v(t+dt)
O vdθ v(t) v(t+dt) dv dv
1-1-2
dv = dv to + vd no 所以 vdt =ρd 故 d /dt = v /ρ 将上式两边除以dt可得质点在P点的加速度 a = dv/dt = dv/dt to + vd /dt no = dv/dt to + v2/ρ no dv/dt 为沿切向分量，故称为质点的切 向加速度 at ，其值等于速率的变化率，它 表示速度变化的快慢。
例1-2 有一质点沿x轴作直线运动为 x(t) = 4.5t2 - 2t3 (SI)，试求: (1)第2秒内的平均速度 v， (2)第2秒末的速度 v， (3)第2秒内经过的路程s 及平均速率 v， (4)第2秒末的加速度 a 。 解:(1) vx = x/ t = [ x(2)- x(1)]/( 2 - 1 ) = (4.5×22－2×23 )－(4.5－2) = - 0.5 m /s v = - 0.5 i m /s
1-1-2
1-1-2
vx = 9t - 6t2 (4) 加速度 ax = dvx/dt = 9 - 12t |t=2 = 9 - 12×2 = - 15 ( m/s2 ) 因为加速度与速度方向相同， 所以质点在２秒末作加速运动。
第1章 质点运动学习题辅导 (1)
9. 在高台上分别沿45°仰角方向和水平方向，以同样速率投出两颗小 石子，忽略空气阻力，则它们落地时速度（ ） A、大小不同，方向不同 B、大小相同，方向不同 C、大小相同，方向相同 D、大小不同，方向相同
答案：B
上海上应海用应技用术技大术学大学理学理院学院金妍
质点运动学练习题（一）
质点运动学练习题（一）
• 一、选择题
4. 一质点作抛物运动，忽略空气阻力。在运动过程中，该质点的
dv dvv
dt A、dv
和 怎样变化（ ）
dt
的大小与
dvv
的大小都不变
dt
dt
B、ddvt
的大小要改变，
dvv dt
的大小不变
C、ddvt
的大小与
dvv dt
的大小都要改变
dv D、dt
的大小不变，dvv 的大小要改变 dt
答案： D
上海上应海用应技用术技大术学大学理学理院学院金妍
质点运动学练习题（一）
• 一、选择题
3. 下列说法中正确的是（ ） A、作曲线运动的物体，必有切向加速度
B、作曲线运动的物体，必有法向加速度（拐点处除外）
C、作曲线运动的物体，加速度可为0 D、具有加速度的物体，其速率必随时间改变
答案：B
上海上应海用应技用术技大术学大学理学理院学院金妍
（解6：）（t=42）s速时度质：点vv所= 处drv轨 3道iv的 2曲t vj率(m半径s1。)
t=2
s
时的速度dt ：vv(2)
=
v 3i
4
v j
(m
s1
)
加速度：av
dvv
1-2 位置矢量 位移 速度 加速度
第1章 质点运动学
第2节
r 位矢 的方向余弦
cos x r
cos y r
cos z r
运动方程
rv(t)
v x(t)i
y(t)
v j
v z(t)k
x x(t)
分量式 y y(t)
z z(t)
从中消去参数 t 得轨迹方程
f (x, y, z) 0
第1章 质点运动学
ay
v j
v azk
加速度大小
ax
dvx dt
d2x dt 2
ay
dvy dt
d2 y dt 2
a ax2 ay2 az2
第1章 质点运动学
az
dvz dt
d2z dt 2
第2节
大学物理学(第4版) 13
讨论 vv v 吗？
vv vv(t t) vv(t)
大学物理学(第4版) 2
y
r P
o
x
z
yP
y(t)
r(t)
o
x(t)
z(t)
x
z
第2节
大学物理学(第4版) 3
二、位移
y
rv1 A
r rv2
B
y
yB yA
rv1 A
r rv2
B
yB yA
o
x
o
xA
xB x
xB xA
经过时间间隔 t 后, 质点位置矢量发生变化,
把B 的由位始移点矢A量指,向简终称点位B移的. 有向rv线段rv2rr称v1 为点 A 到
大学物理-考试大纲
《大学物理》考试大纲 2015.9第一部分力学（一）质点运动学1．掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点机械运动和特征的物理量。
能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。
能借助于极坐标计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。
2．理解质点运动的瞬时性、矢量性和相对性。
3．掌握运动学两类问题的求解方法：运动学的第一类问题：由运动方程求质点的速度和加速度；运动学的第二类问题：由质点的速度或加速度及初始条件，求运动方程。
（二）质点动力学1．掌握牛顿运动三定律及其适用范围。
能求解一维变力情况下质点的动力学问题。
2．理解力学单位制和量纲。
3．掌握功的概念及变力做功的表达式，能计算一维变力的功。
掌握质点的动能定理，理解保守力做功的特点及势能概念。
会计算重力、弹性力和万有引力势能，掌握机械能守恒定律。
4．掌握质点的动量定理及质点系的动量守恒定律，理解质点的角动量和角动量守恒定律。
掌握运用守恒定律分析力学问题的思路和方法，能求解简单系统在平面内运动的力学问题。
（三）刚体力学基础1．理解描述转动的角量（角位移、角速度和角加速度）与线量的关系。
2．理解力矩、力矩的功、转动惯量、刚体的角动量和转动动能等物理量。
3．理解转动定律和角动量守恒定律，会分析处理包括质点和刚体、平动和转动的简单系统的力学问题。
第二部分电磁学（一）真空中的静电场1．理解库仑定律和电学单位制。
2．掌握电场强度的概念和电场的叠加原理。
根据电荷的分布能计算电场强度的空间分布，理解电偶极子和电偶极矩的概念，能计算电偶极子在均匀电场中的力矩。
3．理解静电场的高斯定理。
理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法。
4．理解静电场力做功的特点及静电场的环路定理，掌握电势能和电势的概念及电场强度和电势的关系。
由电荷的分布，根据电势叠加原理会计算空间电势的分布。
（二） 静电场中的导体和电介质1．理解处于静电平衡条件下导体中的电场强度、电势和电荷的分布。
物理学中的矢量位移速度与加速度
物理学中的矢量位移速度与加速度物理学中的矢量位移、速度与加速度物理学是一门研究物质的运动规律和属性的科学。
在物理学中，矢量位移、速度和加速度是三个重要的概念，它们有着密切的联系。
本文将深入剖析这三个概念的定义、计算以及它们之间的关系。
一、矢量位移矢量位移是一个物体从初始位置移动到最终位置的直线距离的有向量表示。
用符号Δr表示，Δr = r2 - r1，其中r2表示物体的最终位置矢量，r1表示物体的初始位置矢量。
二、速度速度是描述物体运动变化率的物理量，它是位移关于时间的导数。
速度的定义是v = Δr / Δt，其中Δr表示位移矢量，Δt表示时间变化的量。
速度是一个矢量量，它既有大小，又有方向。
在国际单位制中，速度单位为米每秒（m/s）。
三、加速度加速度是描述物体速度变化率的物理量，它是速度关于时间的导数。
加速度的定义是a = Δv / Δt，其中Δv表示速度矢量的变化量，Δt表示时间变化的量。
加速度也是一个矢量量，它既有大小，又有方向。
在国际单位制中，加速度单位为米每秒平方（m/s²）。
通过分析位移、速度和加速度的定义，我们可以看出它们之间的关系。
速度是位移的导数，表示单位时间内物体位置的变化率。
而加速度是速度的导数，表示单位时间内速度的变化率。
因此，加速度也可以看作是位移关于时间的二阶导数。
在一维运动中，我们可以用函数的导数来计算速度和加速度。
对于位移函数x(t)，我们可以通过求导得到速度函数v(t)，再次求导得到加速度函数a(t)。
在多维运动中，我们可以将位移、速度和加速度分别看作是矢量的分量，对每个方向进行独立计算。
除了函数法，我们还可以通过图像法来分析位移、速度和加速度之间的关系。
通过绘制位移-时间、速度-时间、加速度-时间的图像，我们可以直观地了解它们的变化规律。
需要特别注意的是，位移、速度和加速度的方向是相对于某个参考点或参考系统而言的。
选择合适的参考点和参考系对于矢量的描述非常重要。
质点运动学——精选推荐
第1章质点运动学基本要求1.掌握描述质点运动的基本物理量 位置矢量㊁位移㊁速度和加速度等概念及其主要性质(矢量性㊁瞬时性和相对性)㊂2.理解运动方程和轨道方程的意义,能应用直线运动方程和运动叠加原理求解简单的质点运动学问题㊂(1)已知质点运动方程,求质点的位移㊁速度和加速度等物理量;(2)已知速度或加速度及初始条件,求质点的运动方程;(3)熟练掌握匀变速直线运动㊁抛体运动的规律㊂3.掌握圆周运动中角速度㊁角加速度㊁切向加速度和法向加速度等概念㊂基本概念和基本规律1.质点在所研究的问题中,物体的大小和形状可忽略不计时,我们把它看作只具有质量而无大小㊁形状的理想物体,称为质点㊂质点是物理学中物体的理想模型㊂2.位置矢量(或矢径)r在直角坐标系中点P的位置矢量(如图1.2.1所示)表示为r=x i+y j+z k位置矢量的大小为r=|r|=x2+y2+z2位置矢量的方向用方向余弦表示为c o sα=x r,c o sβ=y r,c o sγ=z r在二维运动中(如图1.2.2所示)r=x i+y jr=|r|=x2+y2θ=a r c t a n y x式中θ是r与x轴正向间夹角㊂Ң2大学物理学习指导图 1.2.1图 1.2.23.位移位移是描述质点在t ~t +Δt 时间内位置矢量变化的物理量(如图1.2.3所示)㊂质点在Δt 内由P 1到P 2的位移等于同一时间内位置矢量的增量Δr:图 1.2.3Δr =r 2-r 1=(x 2-x 1)i +(y 2-y 1)j +(z 2-z 1)k 位移的大小|Δr |=(x 2-x 1)2+(y2-y 1)2+(z 2-z 1)2位移的方向:c o s α=Δx |Δr |, c o s β=Δy |Δr |, c o s γ=Δz |Δr | 注意:①位移Δr 与位置矢量r 的物理意义不同,r 与时刻t 对应,Δr 与Δt 对应;②|Δr |ʂΔr =r 2-r 1,Δr =x 22+y 22+z 22-x 21+y21+z 21;③位移与参照系的选择有关,具有相对性;④直线运动中的位移Δx =x 2-x 1,Δx 的正负表示位移的方向沿x 轴的正向或负向㊂4.速度速度是描述质点的位置随时间变化快慢和方向的物理量㊂(1)平均速度췍-=Δr Δt =Δx Δt i +Δy Δt j +Δz Δtk =v -x i +v -y j +v -z k 췍-称为质点在t ~t +Δt 这段时间内的平均速度㊂(2)瞬时速度췍=d r d t =d x d t i +d y d t j +dz d tk =v x i +v yj +v z k 췍称为质点在时刻t 的瞬时速度,简称速度㊂注意:①v =|췍|=v 2x +v 2y +v 2z =d x d æèçöø÷t 2+d y d æèçöø÷t 2+d z d æèçöø÷t 2ʂd r d t;②直线运动中v =d x d t,v 的正负表示速度的方向沿x轴正向㊁负向㊂(3)平均速率v -=Δs Δt式中Δs 是质点在t ~t +Δt 时间内走过的路程,v -称质点在t ~t +Δt 时间内的平均速率㊂第1章 质点运动学Ң3(4)瞬时速率v =d s d tv 称为质点在t 时刻的瞬时速率,简称速率㊂同一瞬间的瞬时速率和瞬时速度的大小是相同的㊂5.加速度加速度是描述质点运动速度变化的物理量㊂(1)平均加速度a -=Δ췍Δt =Δv x Δt i +Δv y Δt j +Δv zΔtk a -称为质点在t ~t +Δt 这段时间内的平均加速度㊂(2)瞬时加速度a =d 췍d t =d v x d t i +d v y d t j +d v z d t k =d 2x d t 2i +d 2y d t 2j +d 2z d t2k =a x i +a yj +a z k a 称为质点在t 时刻的瞬时加速度,简称加速度㊂(3)质点作平面曲线运动时的加速度,亦可用自然坐标系中的法向加速度和切向加速度表示:法向加速度a n =v 2ρ,方向指向该处的曲率中心;切向加速度a τ=d v d t,正㊁负表示切向加速度的方向与该处速度方向 同 ㊁ 反 ㊂总加速度a =a n +a τ式中,v 为质点所在处的速率;ρ为质点所在处曲率半径㊂注意:①a 的方向是速度变化的方向,即Δ췍的极限方向,一般不代表质点的运动方向㊂②区分췍和a 概念:췍=0,a 不一定为零;췍大,a 不一定大㊂③曲线运动中a n ʂ0;直线运动中a n =0,a τ=d v d t;直线运动a 的正㊁负表示加速度的方向沿选定轴的正向㊁负向㊂6.圆周运动的角量描述设质点作圆周运动,t 时刻质点在A 点,t +Δt 时刻质点运动到B 点,如图1.2.4所示㊂则质点的运动亦可用下述角量描述㊂图 1.2.4θ为半径O A 与x 轴间夹角,θA 是质点在A 点的角位置,则Δθ=θB -θAΔθ称为质点在t ~t +Δt 内对O 点的角位移㊂ω=l i mΔt ң0ΔθΔt =d θd tω称为质点在t 时刻对O 点的瞬时角速度(简称角速度)㊂α=l i mΔt ң0ΔωΔt =d ωd tα称为质点在t 时刻对O 点的瞬时角加速度(简称角加速度)㊂Ң4大学物理学习指导角量与线量间的关系:v =R ωa n =v 2R , a τ=d v d t=R α7.运动方程r (t)质点的位置矢量r (t)(或角位置θ)随时间的变化规律称为质点的运动方程,可表示为r (t )=x (t )i +y (t )j +z (t )k 或θ=θ(t)质点的运动方程在直角坐标系中亦可用分量式表示为x =x (t )y =y (t )z =z (tìîíïïï) 运动方程反映了质点的空间位置随时间的变化过程㊂从运动方程的分量式中消去t,得到x ㊁y ㊁z 间的关系式,称为质点的轨道方程㊂8.运动叠加原理一个运动可看成几个各自独立进行的运动叠加而成,这称为运动叠加原理或运动独立性原理㊂例如,抛体运动可看成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的匀变速直线运动的叠加㊂9.几种简单的运动规律(1)直线运动的规律(假设运动发生在x 轴上)匀速直线运动方程:x =x 0+v t 匀变速直线运动方程:x =x 0+v 0t +12a t 2变速直线运动方程:x =x 0+ʏt 0v d t v =v 0+ʏt 0a dt式中x 0㊁v 0分别是t=0时质点的初始位置㊁初始速度㊂(2)圆周运动的角量描述规律匀速圆周运动:θ=θ0+ωt a n =R ω2, a τ=0 匀变速圆周运动:θ=θ0+ω0t +12αt 2a n =R ω2, a τ=d vd t=Rα第1章 质点运动学Ң5 式中θ0㊁ω0分别是t=0时质点的角位置㊁初角速度㊂(3)抛体运动规律图 1.2.5抛体运动(如图1.2.5所示)方程为x =v 0c o s θ0t y =h +v0s i n θ0t -12g t 2讨论:θ0=0时为平抛运动;θ0=π2时为竖直上抛运动;θ0=-π2且v 0=0,则为自由落体运动㊂10.运动的相对性由于位置矢量㊁速度和加速度的大小和方向都与参照系的选择有关,具有相对性,因此同一质点的运动对不同参照系的描述是不同的㊂设坐标系O x ᶄy ᶄz ᶄ相对于坐标系O x yz 的平动速度为u ,则位移Δr =Δr ᶄ+u Δt 速度췍=췍ᶄ+u或表示为췍A 对C =췍A 对B +췍B 对C上式称速度变换原理或速度合成定理㊂加速度a A 对C =a A 对B +a B 对C上式称加速度交换原理或加速度合成定理㊂解题指导本章的重点是深刻理解位置矢量㊁位移㊁速度和加速度等概念,注意其矢量性与相对性㊂本章习题一般分两大类:第一类是已知质点的运动方程,利用微分法求各物理量(速度㊁加速度等);第二类是已知速度或加速度及初始条件,利用积分法求运动方程㊂第二类问题和学会用速度合成定理处理运动的矢量性和相对性问题是本章的难点㊂在直线运动中,位移㊁速度和加速度的方向均在一直线上,建立坐标后,这些矢量可作为标量来处理㊂位移Δx ㊁速度v 和加速度a 的正负,表示其方向与选定坐标轴的正向一致或相反㊂应特别注意的是,中学阶段定量研究的是匀变速直线运动,加速度是常量㊂但大学物理中讨论的是具有普遍意义的运动,加速度不一定是常量,必须用高等数学中的微积分解题㊂由中学的 常量 到大学的 变量 ,这是学习的一个飞跃㊂质点运动学问题的一般解题程序为:(1)审清题意,确定研究对象,分析研究对象的运动情况㊂(2)选择适当的参照系,建立坐标系㊂(3)根据所求物理量的定义,列式并求解㊂或根据运动的特点和题设条件,列方程求解㊂Ң6大学物理学习指导(4)必要时进行分析讨论㊂ʌ例题1.1ɔ有一物体作直线运动,其运动方程为x=6t2-2t3,式中x的单位为m,t 的单位为s㊂求:(1)速度和加速度的表达式;(2)t=0,1,2,3,4s时物体的位置x㊁速度v和加速度a;(3)第2s内的平均速度;(4)最初4s内物体的位移㊁路程㊁平均速度和平均速率;(5)讨论物体的运动情况㊂ʌ解ɔ(1)物体的运动方程x=6t2-2t3速度v=d x d t=12t-6t2(m/s)加速度a=d v d t=12-12t(m/s2)(2)将t的各值代入上述三式,可得各时刻的x㊁v和a,见表1.3.1:表1.3.1t/s01234x/m0480-32v/(m/s)060-18-48a/(m/s2)120-12-24-36(3)第2s内平均速度v-1 2=x2-x1t2-t1=8-42-1=4(m/s)但这不能用下式来计算:v-1 2=v1+v22为什么不行?请读者自己思考㊂(4)位移Δx=x4-x0=-32-0=-32(m)式中负号表示位移的方向沿x轴负向㊂路程Δs是否等于位移Δx通常ΔsʂΔx,只有在直线运动中速度不改变方向的那段时间内,路程才与位移的大小相等㊂今由d x d t=12t-6t2=0得t=2s时开始速度改变方向,所以路程为Δs=Δs1+Δs2=|x2-x0|+|x4-x2|=|8-0|+|-32-8|=48(m)平均速度为v-0 4=x4-x0t4-t0=-324=-8(m/s)式中负号表示平均速度的方向沿x轴负向㊂第1章质点运动学Ң7平均速率为v-0 4=ΔsΔt=484=12(m/s)(5)由v=12t-6t2,可见t<2s,v>0;t=2s,v=0;t>2s,v<0㊂而由a=12-12t得t<1s,a>0;t=1s,a=0;t>1s,a<0㊂因此:t在0~1s内,v>0,a>0,物体作加速运动;t在1~2s内,v>0,a<0,物体作减速运动;t>2s,v<0,a<0,物体沿x轴负向作加速运动㊂应注意:a>0,并不表示物体作加速运动;a<0也不一定是减速运动㊂如何判断物体作加速还是减速运动呢?这应从a和v的方向是否一致来判断㊂a与v同号(即同方向),则为加速运动;a与v异号(即反向),则为减速运动㊂ʌ例题1.2ɔ已知质点的运动方程为x=3t,y=t2+t式中x㊁y以m计,t以s计㊂试求:(1)t=1s和2s时质点的位置矢量,并计算这1s内质点的位移和平均速度;(2)2s末质点的速度和加速度;(3)质点的轨道方程㊂ʌ解ɔ(1)质点的位置矢量为r=3t i+(t2+t)jt=1s时,r1=3i+(1+1)j=3i+2j(m)t=2s时,r2=6i+6j(m)根据位移的定义,这1s内的位移为Δr=r2-r1=(6-3)i+(6-2)j=3i+4j(m)或用位移的大小和方向表示为|Δr|=(Δx)2+(Δy)2=(6-3)2+(6-2)2=5(m)θ=a r c t a nΔyΔx=a r c t a n6-26-3=53ʎ式中θ是位移与x轴正向间夹角㊂根据平均速度的定义,这1s内的平均速度为췍-=ΔrΔt=3i+4j2-1=3i+4j(m/s)(2)根据速度的定义,可得速度的两个分量v x和v y:v x=d x d t=3(m/s)v y=d y d t=(2t+1)|t=2=2ˑ2+1=5(m/s)所以质点在2s末的速度为췍2=3i+5j(m/s)或用췍2的大小和췍2与x轴正向间夹角来表示为v2=v2x+v2y=32+52=5.83(m/s)Ң8大学物理学习指导θ=a r c t a n v y v x =a r c t a n 53=59ʎ式中θ是速度췍2与x 轴正向间夹角㊂根据加速度的定义,它的两个分量a x ㊁a y 分别为a x =d v xd t=0a y =d v y d t =2(m /s 2)所以a =a x i +a yj =2j (m /s 2)即加速度的大小为a =2m /s2,方向沿y 轴正向㊂由于加速度不随时间变化,所以本题中质点作匀加速运动㊂(3)从质点的运动方程中消去t ,即得轨道方程y =x æèçöø÷32+x 3即x 2+3x -9y =0ʌ例题1.3ɔ 一质点沿x 轴运动㊂已知加速度a =4t (S I ),t =0时,初速度v 0=0,初始位置x 0=10m ㊂试求质点的运动方程㊂ʌ解ɔ 根据加速度的定义a =d v d t,得a d t =4t d t =d v 对上式两边积分,得速度v 随时间t 的变化规律ʏt 04t d t =ʏv 0d v积分后代入上下限得v =2t2又根据速度的定义v =d xd t得d x =v d t =2t 2d t对上式两边积分后得质点的运动方程ʏxx 0d x =ʏt 02t 2d tx =x 0+23t 3将x 0=10m 代入上式得x =10+23t 2(m)本题属已知加速度及初始条件(即t =0时的x 0㊁v 0)求运动方程的问题,主要根据加速度和速度的定义,通过积分解决㊂需注意初始条件的运用和定积分的计算方法㊂ʌ例题1.4ɔ 一物体沿x 轴运动,开始时物体位于坐标原点,初速度v 0=3m /s ㊂若加第1章 质点运动学Ң9速度a =4x (S I),求:(1)物体经过x =2m 时的速度;(2)物体的运动方程㊂ʌ解ɔ (1)本题中加速度随x 而变化,所以物体作变速直线运动㊂根据加速度和速度的定义v =d x d t ,a =d v d t,得v d t =d xa d t =d v =ad xv所以v d v =a d x =4x d x两边积分:ʏvv 0v d v =ʏxx 04x dxv 2-v 20=4(x 2-x 20)将x 0=0,v 0=3m /s 及x =2m 代入上式得v =v 20+4x 2=32+4ˑ22=5(m /s ) (2)再根据速度的定义得d x =v d t =v 20+4x 2d t 所以ʏx 0d xv 20+4x 2=ʏt 0d t由积分公式ʏd x a 2+x2=l n (x +a 2+x 2),将上式积分,则有12l n (2x +v 20+4x 2)|x0=t2x +v 20+4x2v 0=e2t化简后得运动方程x =v 04(e 2t -e -2t )=34(e 2t -e -2t )(m )图 1.3.1需注意:通常解题时应先用文字式运算,求得结果的文字表达式后,再代入数据进行计算,得出最后的结果㊂ʌ例题1.5ɔ 如图1.3.1所示,在离水面高度h 的岸边上,有人用绳子拉船靠岸㊂船位于离岸的水平距离s 处㊂当人以v 0的匀速率收绳时,试求船的速度和加速度㊂ʌ解ɔ 本题要求췍和a ,但船的运动方程未知,因此须先根据已知条件,建立坐标后写出船的运动方程,然后根据定义求췍和a ㊂以人的收绳点为坐标原点,建立坐标系如图1.3.1所Ң10大学物理学习指导示,则船的位置矢量即运动方程为r =x i -h j式中h 是常量,x 随时间而变㊂根据速度和加速度的定义得췍=d r d t =d xd ti a =d 2r d t 2=d 2xd t2i 根据题意,人的收绳速率为v 0=-d r d t =-d d t x 2+h 2=-x x 2+h 2d x dt 这里因r =|r |随时间减小,所以d r d t<0,而v 0>0㊂由上式得v x =d x d t =-v 0x 2+h 2x所以船的速度为췍=-v 0s 2+h 2si 而a x =d v x d t =d d t -v 0x 2+h 2æèçöø÷x =d d x -v 0x 2+h 2æèçöø÷xd x dt =-h 2v 20x 3所以船的加速度为a =-h 2v 20x3i当船在x =s 处的速度和加速度为췍=-v 0s 2+h 2si a =-h 2v 20s3i讨论:(1)췍和a 的方向均沿x 轴负向,所以船向岸边作加速运动㊂(2)由a 的表达式,h 和v 0不变,s 随时间减小,|a |随时间增大,所以船作变加速运动㊂(3)船的速率v >v 0(人的收绳速率),这是严格按速度的定义求得的㊂显然v 不等于v 0在水平方向的分量㊂图 1.3.2ʌ例题1.6ɔ 一石子从倾角为α=30ʎ的斜面上的O 点抛出㊂已知初速度v 0=9.8m /s ,췍0与水平面的夹角θ=30ʎ,如图1.3.2所示㊂若忽略空气阻力,试求:(1)石子落到斜面上的B 点离O 点的距离l ;(2)石子所到达的最大高度;(3)t =1.5s 时石子的速度㊁切向加速度和法向加速度㊂ʌ解ɔ (1)石子的运动可看作水平方向的匀速直线运动和竖直方向的加速度为g 的匀变速直线运动的叠加㊂今以O 点为原点,建立坐标如图,则石子的加速度分量为。
加速运动中的速度、位移和加速度计算
加速运动中的速度、位移和加速度计算1.定义：速度是描述物体运动快慢的物理量，等于物体在单位时间内通过的路程。
2.计算公式：v = s/t，其中v表示速度，s表示路程，t表示时间。
（1）匀速直线运动：速度保持不变。
（2）变速直线运动：速度不断变化。
（3）曲线运动：速度方向时刻变化。
1.定义：位移是描述物体位置变化的物理量，等于物体从初位置到末位置的有向线段。
2.计算公式：Δx = x_f - x_i，其中Δx表示位移，x_f表示末位置，x_i表示初位置。
3.性质：位移是矢量，有大小和方向。
4.定义：加速度是描述物体速度变化快慢的物理量，等于物体速度变化量与时间变化量的比值。
5.计算公式：a = Δv/Δt，其中a表示加速度，Δv表示速度变化量，Δt 表示时间变化量。
6.性质：加速度是矢量，有大小和方向。
四、加速运动1.定义：加速运动是指物体在运动过程中速度不断增加的运动。
（1）匀加速运动：加速度保持不变。
（2）变加速运动：加速度不断变化。
五、计算方法1.运用公式：在已知条件的情况下，运用速度、位移和加速度的计算公式进行计算。
2.画图解：根据物体运动的实际情况，画出速度-时间图、位移-时间图或加速度-时间图，通过图象分析解决问题。
3.运用牛顿运动定律：在涉及外力作用的情况下，运用牛顿运动定律分析物体受力情况，从而解决问题。
六、注意事项1.在计算过程中，注意单位的转换，确保各物理量单位一致。
2.分析物体运动时，注意区分匀速、变速和曲线运动的特点。
3.在解决实际问题时，结合物体运动的实际情况，选择合适的计算方法。
习题及方法：1.习题：一物体做匀速直线运动，速度为2m/s，运动了5秒，求物体通过的路程。
方法：根据速度公式v = s/t，代入已知条件，得到s = v t = 2m/s 5s = 10m。
2.习题：一辆汽车从静止开始加速，加速度为0.5m/s^2，运动了10秒，求汽车的速度。
方法：根据加速度公式a = Δv/Δt，代入已知条件，得到Δv = aΔt = 0.5m/s^210s = 5m/s。
01-1描述质点运动的四个物理量1
写成标量式
第一讲 描述质点运动的四个物理量
1 x x0 v0 x t a x t 2 2 1 2 y y0 v0 y t a y t 2
先分解再积分
写成分量式 积分可得 积分可得
a ax i a y j
dvx ax dt
ay dv y dt
v x v0 x axt v y v0 y a y t
t得轨迹
y
求最大射程
g 2 dd 0 2 v0 cos 2 0 d g
d0
2 2 v0
sin cos
实际路径
真空中路径
o
x
π 4 2 最大射程 d 0 m v0 g
第一讲 描述质点运动的四个物理量
d
d0
由于空气阻力，实际射 程小于最大射程.
例4 有 一个球体在某液体中竖直下落, 其初速 1 度为 v0 (10m s ) j , 它的加速度为 a (1.0s1 )v j 试求其运动规律。
位矢为从坐标原点指向质点所在位置的有 方向 向线段； 位移为从起点指向终点的有向线段。
第一讲 描述质点运动的四个物理量
1-3、速度v
在t 时间内, 质点从点 A 运动到点 B, 其位移为
1 平均速度
y
B
t 时间内, 质点的平均速度 r x y v i j t t t
或
r r (t t ) r (t )
y
1 2 a yt 2
1 2 x x0 v0 x t a x t 2 1 2 y y0 v0 y t a y t 2
1 2 矢量式：r r0 v0t at 2
第一讲 描述质点运动的四个物理量
v0 y t
v0t
1 2 at 2
1-1 运动方程位移速度加速度
绪论
对大家提出的学习要求：
1、有针对性的课前预习， 2、认真的听讲(适当做笔记)， 3、及时的复习， 4、按时、独立地完成作业。
•每周一交作业（课前） •数学作业纸：班级、姓名、学号、页码，题目
dxphysics@
第一章 质点运动学
一. 教学内容
质点、参照系、坐标系; 运动方程、位移、速度、加速度; 抛体运动; 圆周运动、切向加速度、法向加速度、角量与线 量的关系; 相对运动.
x
( x xi ) ( y y ) j ( z zk ) 2 1 2 1 2 1
2 2 2 大小： r x y z
导数的定义： 函数y=f(x)，当自变量x在x0处取得增量x时，相应的 函数y取得增量y；如果y与x之比当x0时的极限 存在，则称函数y=f(x)在x0处可导，并称这个极限为函 数在点x0处的导数，记为y ' ，即
在高速运动领域即速度可与光速比拟时应适用爱因斯坦建立的相对论力学在微观领域由原子和原子核物理发展到量子论和量子力学近代物理学绪论力学第一章质点的运动大学物理与中学物理的关系与差别1中学物理是学习大学物理的基础
绪论
给开始学习<大学物理>课程的同学们：
“科学是一种 方法。它告诉我们：一些事物是怎样被了解的，什 么事情是已知的，现在了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定 性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪 和表面现象。 ” —— R.Feynman
z A
· Δr r( t ) r( t +Δ t )
0 y
·
ΔS
B
r ⑴比较 与r ：二者均为矢量；前者是过程量，后
者为瞬时量。 r ⑵比较 与 s :二者均为过程量；前者是矢量，后 者是标量。
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y
s
p1
'
rs
r(t1)
r(t2 )
O
p2
x
不改变方向的直线运动; 当 t 0 时 r s .
（D）位移是矢量, 路程是标量.
第1章 质点运动学
三、速度
第2节
大学物理学(力学和电磁
•7
学)
1）平均速度
在t 时间内, 质点从点
A 运动r到点r(Bt,其位t)移为r(t)
tv时间内r,
质点的平均速度
x
i
y
j
y r(t t)
B
rs
A
r(t)
o
x
或
v
t
v
xit
vy
t j
平均速度 v 与 r 同方向.
平均速度大小 v ( x )2 ( y )2
t t
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•8
学)
2）瞬时速度
当 t 0 时平均速度的极限值叫做瞬时速度，
学)
y vy
v
vx
其速度为
v
dx
i
dy
j
dz
k
o
dt
瞬时速率：速度
vd的t 大小d称t 为速率
x
v
ds dt
et
v v (dx )2 (dy )2 (dz )2 v ds
dt dt dt
dt
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•10
学)
平均速率 v s
t
瞬时速率 v ds
解: (1) x = (522 - 3 23)- (512 - 3 13)= -6(m)；t=1s
x t
6m/s,
(2) dx 10t 9t2
dt
(3) a d 10 18t,
dt
2
16i (m /
s)
a2
26i (m/s2 )
第1章 质点运动学
•15
第2节
大学物理学(力学和电磁 学)co来自 x rcos y r
cos z r
运r动(t方) 程x(t)i
y(t)
j
z(t)k
x x(t)
分量式 y y(t)
z z(t)
从中消去参数 t 得轨迹方程
f (x, y,z) 0
第1章 质点运动学
大学物理学(力学和电磁
•2
学)
y r P
o x zyP
y(t)
r(t)
o
x(t)
z (t )
x
z
二、位移
第2节
大学物理学(力学和电磁
•3
学)
y
r1 A
r r2
B
y
yB yA
r1 A
r
r2
B
yB yA
o
x
o
xA
xB x
xBxA
把B 的由位经始移过点矢时A量间指间,向简隔终称点位t B后移的,. 有质向点r线位段置r矢2量r r发称1 生为变点化A,到
第1章 质点运动学
路程（s ）: 质点实际运动轨迹的长度.
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•5
学)
位移的物理意义 A) 确切反映物体在空间
y
P1 rs P2
位置的变化, 与路径无关，只 决定于质点的始末位置.
B）反映了运动的矢量
r(t1)
r(t2) r
性和r 叠加性xi.
yj
zk
r
注意
x2ry2
z
简称速v 度 lim t0
r t
dr dt
v
lim
x
i
lim
y
j
当
t0
t
0t时，dtr 0tds
v
ds dt
et
当质点做曲线运动时，质点在某一点的速度方向
就是沿该点曲线的切线方向 .
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•9
v
dx
i
dy
j
v
dt
vx
i
dt
vy
j
若质点在三维空间中运动,
dt
y
r (t
t)
讨论
o
一运动质点在某瞬时位于矢径
r ( x,
Brs
r(t)
A
x
y) 的端点
处，其速度大小为
dr （A） ddtr （C） d t
dr （B） dt
（D）
(dx)2 (dy)2
dt
dt
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•11
学)
四、加速度 （反映速度变化快慢的物理量）
a
2 x
dv y
dt
a
2 y
j
质a点作a三xi维运a动y 时j 加 速az度k为
加速度大小
ax
dvx
dt
d2x dt 2
ay
dvy
dt
d2 y dt 2
a ax2 ay2 az2
az
dvz
dt
d2z
dt 2
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•13
讨论 v v 吗？
v v(t t) v(t)
例1.2: 一人用绳子拉着车前进，小车位于高出绳端h
学)
a v
b
v v(t t) v(t)
v(t) v(tc t)
在Ob上截取 oc oa
有
v cb
O
vvvtn
ac
ac
cb
cb
vn vt
速度方向变化 速度大小变化
第1章 质点运动学
讨论
第2节
大学物理学(力学和电磁
•14
学)
问 a a dv 吗？
dt
例 匀速率圆周运动
因为 v(t) v(t dt)
所以 dv 0
v(t) O v(t dt) dv
dt
而 a a 0
所以 a dv
dt
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁 学)
例1.1:有一质点沿 x 轴作直线运动, t 时刻的坐标为 x = 5t2 - 3t3 (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.
1） 平均加速度
单位时间内的速度增
量即平均a 加速度v
a
与
v
t
同方向
.
a 2）li（m瞬时v ） 加dv速度
t0 t dt
第1章 质点运动学
y vA
A
B vB
O
vA
v
B
v
x
第2节
大学物理学(力学和电磁
•12
加速度 a
加速度大小
d v
dt
a
d 2 r
d t2 v
lim t0 t
学)
dvx
i
dt
一、位置矢量
第2节
大学物理学(力学和电磁
•1
学)
确定质点P某一时刻在
y
坐位标置r系矢里量xi的 , 简位称y置j位的矢物zkr理.量称
y
j
z
o
k
r
i
x
*P
x
式中i 、j 、k 分别为x、y、z z
方向的单位矢量.
r 位矢 的值为
r r x2 y2 z2
第1章 质点运动学
第2节
r 位矢 的方向余弦
r
2
O
z
P1 ( x1, y1, z1 ) P2 ( x2 , y2 , z2 )
位矢长度的变化
x
r
x2 2
y22
z22
x12 y12 z12
第1章 质点运动学
第2节
大学物理学(力学和电磁
•6
学)
讨论 位移与路程
（A）P1P2 两点间的路程
是而不位唯移一r的是, 唯可一以的是.s或s
（B） 一般情况, 位移
第2节
大学物理学(力学和电磁
•4
位移
rr12r
xAi
rx2Bi
r1
yA yB
j j
学)
y
yB yA
r1 A
r
r2
B
yB yA
(xB xA)i (yB yA) j o xA
xB x
若质点r 在 (三x维B 空x间A中)i运动( yB
yA
)
j
xBxA
(zB
zA
)k
位移的大小为 r x2 y 2 z 2