大学物理(上)力学PPT课件

大学物理C1
郭龙 longkuo314@gmail.com
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要求
课堂：
可以不来，但不可以迟到
作业：必须的
教材：1、大学物理（上） 姜大华 程永进 主编
华中科技大学出版社 2、大学物理学 张三慧 主编 清华大学出版社 3、 大学物理教程上册 钟韶 主编 高等教育出版社
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绪论
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绪论
什么是物理学？
的物理量。
因此，加速度写为：
a
an at
大小为：
方向为：
推广：质点做一般曲线运动时，可仿照圆周运动进行讨论，其加速度写为：
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1.2：质点运动的描述
自然坐标系：坐标轴沿质点运动轨迹的法向和切向的坐标系。
例：如图所示，一质点沿半径为R的圆周运动，其路程用圆弧
AB
表示，令其为s，它随时间的变化规律为s=v0t-1/2bt2，其中v0，b均 为正常量，求任一时刻t质点的加速度。
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1.1：参考系、坐标系和质点
月亮
参考系
为描述物体的运动而
地球
选定的物体。 说明:
以地球为参照系
1、参考系的选择是任意的 2、研究物体的运动，必须
明确所选择的参考系
月亮 地球轨道
3、不同参考系，物体运动
太
的描述是不同的。
阳
以太阳为参照系
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1.1：参考系、坐标系和质点
坐标系
为了定量地描述物体相对于参考系的运动而在参考系上
物理意义：法向加速度描述速度方向变化的物理量。
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1.2：质点运动的描述
法向加速度和切向加速度
速度增量可写为：
加速度为：
法向加速度
分析第二项：
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变速圆周运动
1.2：质点运动的描述
当Δt趋于零时，B点趋于A点，极限方向与质点在A点的 速度方向一致，即A点的切线方向。 我们称之为切向加速度，
记为
物理意义：切向加速度描述物体速度大小变化
建立的坐标系统。
z
直角坐标系： P（x, y, z）
说明：
s源自文库
1、坐标系和参考系相对静止 2、坐标系的选取时任意的
O
o
3、坐标系选取不同，运动描述不同
P(x,y,z) y
x
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1.1：参考系、坐标系和质点
物理的简化处理 理想化模型代替实际物体
质点定义：把物体看做只有质量没有大小的点。 定义前提：物体的形状和大小对物体的运动没有影响
平均速率
速率 速度和速率的区别：
速度是矢量，具有大小和方向； 速率是标量，只有大小。
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1.2：质点运动的描述
例：质点做平面曲线运动，运动学方程为x=2t,y=8-t2，求（1）轨迹方程；
（2）质点在t=1s到t=3s内的位移，位矢大小增量和平均速度；（3）3s末 的速度和速率。
解：（1）从运动学方程中消去时间参数，可得轨迹方程为：
y
y(t)
z z ( t )
运动学的重要任务 就是寻找运动方程
上式中消去时间参数，便得到质点运动的 轨迹方程。它反映了质点位矢各坐标之间 的函数关系。
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1.2：质点运动的描述
例:一质点沿半径为r的圆形轨道匀速运动，角速度为ω，试分别写出在
直角坐标系中用位矢表示的质点运动学方程和质点的轨迹方程。
z
平均加速度
v2
瞬时加速度
在直角坐标系中
O x
大小为
.
v
v1
y
1.2：质点运动的描述
法向加速度和切向加速度
加速度
根据相似三角形，有
改写为 上式两边取极限，弦长与弧长在极限条件下 相等，得加速度大小 质点做匀速圆周运动
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1.2：质点运动的描述
加速度方向由速度增量的极限方向确定。 加速度方向垂直于切向并指向圆心。因此，这个加速度称为 向心加速度，也称为法向加速度，矢量表示为：
是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用 和转化规律的学科。
物理学的研究对象
机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核运 动
为什么学习物理学？
系统性、基础性、必要性
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绪论
本学期我们学习内容：
力学：运动学，牛顿运动定律、功能关系、刚体的
定轴转动、狭义相对论基础
热力学：热力学三定律、能量均分、麦克斯韦速率
或影响可以忽略。
注意：
1、物体能否看做质点，必须满足质点定义的前提； 2、复杂物体的运动可看作质点的组合。
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1.2:质点运动的描述
质点运动：指质点的位置随时间的变化。
描述质点运动的方法：
列表法 图像法 解析法
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1.2：质点运动的描述
位置矢量
定义：从坐标原点O向质点P引一条 有向线段，称为位置矢量，简称位矢。
方程
波动学：振动和波动、光的干涉、衍射和偏振
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第一篇：力学
机械运动（最简单的运动形式）：指物体的空间
位置随时间变化的过程。
力学：研究机械运动的规律及其应用的学科。
分类：
经典力学 ：
量子力学
数学工具：矢量和微积分
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第一章：质点运动学
运动学：研究物体位置随时间变化的规律。
主要内容： 一个问题：如何解决质点运动的描述问题 二个方程：运动学方程、轨迹方程 三个概念：参考系、坐标系、质点 四个物理量：位矢、位移、速度、加速度
r ＝ xi y jzk
z
k
r
P(x,y,z)
j
O i
y
大小r：x2y2z2
方向c： osx,cosy,cosz
r
r
r
x
注意：位矢是矢量，不仅 有大小，还有方向。
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1.2：质点运动的描述
运动方程：质点运动时，位矢随时间的变化关系，及位矢是时
间的函数。
rr(t)
在直角坐标系中
x x(t)
解：如图建立坐标系
在直角坐标系中
用位矢表示的的质点运动学方程
从直角坐标系中的运动学方程中消去时间t，可得轨迹方程：
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1.2：质点运动的描述
位移：
描述质点位置变化的大小和方向的物理量。
1.2：质点运动的描述
z
A
r
r (t)
B
r (t t)
O
y
位移和路程的区别：
x
位移是矢量：是指位置矢量的变化
路程是标量：是指运动轨迹的长度
（2）质点运动的位矢为： 将t=1s和t=3s代入上式得：
1s到3s内质点的位移为：
1s到3s内质点的位矢大小增量为：
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1.2：质点运动的描述
1s到3s内质点的平均速度为： （3）质点的速度为：
3s末的速度为：
小结：运动学方程是研究质点运动的关键。
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1.2：质点运动的描述
加速度：
描述质点速度变化的物理量。
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1.2：质点运动的描述
速度：
z 描述质点位置变化的快慢和方向的物理量。
平均速度 瞬时速度
vrr2 r1 t t2 t1
v
lim
r
t0 t
dr dt
r1(t1) r
r2(t2)
O
y
直角坐标系中：
v
x
v
y
v
z
dx
dt dy
dt dz
dt
.
x
大小为
1.2：质点运动的描述
速率：
描述质点位置变化的快慢的物理量。