第1章物理学和力学
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流体力学 第1章(下) 流体的主要物理性质
连续介质假设
连续介质假设是将流体区域看成由流体质点连续组成，占满空 间而没有间隙，其物理特性和运动要素在空间是连续分布的。
为什么要做这样的假设呢？
对流体物质结构的简化，使我们在分析问题时得到两大方便： 第一，它使我们不考虑复杂的微观分子运动，只考虑在外 力作用下的宏观机械运动； 第二，能运用数学分析的连续函数工具。因此，本课程分 析时均采用“连续介质”这个模型。
和流层问距离dy成反比；
2．与流层的接触面积A的大小成正比；
3．与流体的种类有关；
4．与流体的压力大小无关。
动力粘滞系数μ
表征单位速度梯度作用下的切应力，
Байду номын сангаас
所以它反映了粘滞性的动力性质，因此 也称为动力粘滞系数。
单位是N/m2·s或Pa·s。
运动粘滞系数ν
理解为单位速度梯度作用下的切应力对单位体
2、流体质点和连续介质模型
流体质点的概念 流体质点也称流体微团，是指尺度大小同一 切流动空间相比微不足道又含有大量分子，具有 一定质量的流体微元。 如何理解呢？
宏观上看（流体力学处理问题的集合尺度）：流体质 点足够小，只占据一个空间几何点，体积趋于零。
微观上看（分子集合体的尺度）：流体质点是一个足 够大的分子团，包含了足够多的流体分子，以至于对 这些分子行为的统计平均值将是稳定的，作为表征流 体物理特性的运动要素的物理量定义在流体质点上。
实例应用：以密度为例来说明物理量如何在流体质点上定义的。 假设流体微团的质量为Δm ，体积为ΔV ，则流体质点的密度 m 为Δm/ΔV lim
v 0
V
其中，ΔV的含义可以理解为流体微团趋于流体质点。
连续介质假设为建立流场的概念奠定了基础：设 在t时刻，有某个流体质点占据了空间点（x,y,z)， 将此流体质点所具有的某种物理量定义在该时刻和空 间点上，根据连续介质假设，就可形成定义在连续时 间和空间域上的数量或矢量场。
大学物理 第1-3章 经典力学部分归纳总结
t r r r v − v0 = ∫ a ⋅ dt t0 t r r r r − r0 = ∫ v ⋅ dt t0
运用
分
和
dv dv dx dv a= = ⋅ =v dt dx dt dx
3
知识点回顾
第二章 质点动力学
2、牛顿三定律？ 、牛顿三定律？
r ∑Fi = ma
i →
—— 为什么动？ 为什么动？ 力？
功是能量交换或转换的一种度量
v v 2、变力作功 、 元功： 元功： dW = F ⋅ dr = Fds cosθ b b v v b W = ∫ F cosθ ds = ∫ F ⋅ dr = ∫ (Fxdx + Fy dy + Fz dz)
a( L) a( L) a( L)
3、功率 、
v v dW F ⋅ dr v v P= = = F ⋅ v = Fv cosθ dt dt
隔离木块a在水平方向绳子张力t和木块b施于的摩擦力?根据牛顿第二定律列出木块a的运动方程?同样隔离木块b分析它在水平方向受力情况列出它的运动方程为17一个质量为m的梯形物体块置于水平面上另一质量为m的小物块自斜面顶端由静止开始下滑接触面间的摩擦系数均忽略不计图中hh均为已知试求m与m分离时m相对水平面的速度及此时m相对于m的速度
15
•解：以地面为参考系。隔离木块A，在水平方向 解 以地面为参考系。隔离木块 ， 绳子张力T 和木块B施于的摩擦力 绳子张力 和木块 施于的摩擦力
v t2 v v v v v 动量定理： 动量定理： I = ∫ ∑ F dt = ∑ p2 − ∑ p1 = ∑ mv2 − ∑ mv1
t1
v v v v 角动量定理： 角动量定理： M ⋅ dt = dL = d ( r × mv )
运用
分
和
dv dv dx dv a= = ⋅ =v dt dx dt dx
3
知识点回顾
第二章 质点动力学
2、牛顿三定律？ 、牛顿三定律？
r ∑Fi = ma
i →
—— 为什么动？ 为什么动？ 力？
功是能量交换或转换的一种度量
v v 2、变力作功 、 元功： 元功： dW = F ⋅ dr = Fds cosθ b b v v b W = ∫ F cosθ ds = ∫ F ⋅ dr = ∫ (Fxdx + Fy dy + Fz dz)
a( L) a( L) a( L)
3、功率 、
v v dW F ⋅ dr v v P= = = F ⋅ v = Fv cosθ dt dt
隔离木块a在水平方向绳子张力t和木块b施于的摩擦力?根据牛顿第二定律列出木块a的运动方程?同样隔离木块b分析它在水平方向受力情况列出它的运动方程为17一个质量为m的梯形物体块置于水平面上另一质量为m的小物块自斜面顶端由静止开始下滑接触面间的摩擦系数均忽略不计图中hh均为已知试求m与m分离时m相对水平面的速度及此时m相对于m的速度
15
•解：以地面为参考系。隔离木块A，在水平方向 解 以地面为参考系。隔离木块 ， 绳子张力T 和木块B施于的摩擦力 绳子张力 和木块 施于的摩擦力
v t2 v v v v v 动量定理： 动量定理： I = ∫ ∑ F dt = ∑ p2 − ∑ p1 = ∑ mv2 − ∑ mv1
t1
v v v v 角动量定理： 角动量定理： M ⋅ dt = dL = d ( r × mv )
大学物理力学
同一物体的运动，由于我们选取的参考系不 同，对它的运动的描述就不同，这称为运动描 述的相对性。
因此，描述运动必须指出参照系。
注意：参考系不一定是静止的。
2、质点(particle)
在只研究物体的平动时，物体的形状和大小可以 忽略，可把物体看成一个只有质量、没有大小和 形状的理想的点，这样的点通常称为质点。
解：（1）由题意可得速度矢量为：
v d r d x (t)i d y (t)j i 1 tj
d t d t d t
2
所以t =3s时质点的速度为： v(3)i1.5j
（2）由运动方程 x(t)t和2 y(t)(1/4)t22
消去t 可得轨迹方程为： y 1 x2 x 3 4
由此可知该质点的运动轨迹为抛物线。
质点是一个物理模型，把物体看作质点是有条 件的、相对的。
应当指出，把物体视为质点的研究方法，在实 践上和理论上都是有重要意义的。当我们所研究 的物体不能视为质点时，可把整个物体看作由许 多质点组成，弄清楚这些质点的运动，就可以弄 清楚整个物体的运动。所以，研究质点的运动是 基础。
可以作为质点处理的物体的条件：大小和 形状对运动没有影响或影响可以忽略。
y
位移 r r2r1
r1 o
Pv
Q r
r2
x
三、速度 (velocity)
平均速度
v
r
t
平均速度是矢量，大小决定于位移的模与时间 间隔的比值；方向与位移矢量方向相同。
平均速度的大小和方向在很大程度上依赖于所取 时间间隔的大小。当使用平均速度来表征质点运动 时，总要指明相应的时间间隔。
瞬时速度
vlimr dr dx idy jdz k
(coordinate system) , 坐标系的原点可取在参考系
因此，描述运动必须指出参照系。
注意：参考系不一定是静止的。
2、质点(particle)
在只研究物体的平动时，物体的形状和大小可以 忽略，可把物体看成一个只有质量、没有大小和 形状的理想的点，这样的点通常称为质点。
解：（1）由题意可得速度矢量为：
v d r d x (t)i d y (t)j i 1 tj
d t d t d t
2
所以t =3s时质点的速度为： v(3)i1.5j
（2）由运动方程 x(t)t和2 y(t)(1/4)t22
消去t 可得轨迹方程为： y 1 x2 x 3 4
由此可知该质点的运动轨迹为抛物线。
质点是一个物理模型，把物体看作质点是有条 件的、相对的。
应当指出，把物体视为质点的研究方法，在实 践上和理论上都是有重要意义的。当我们所研究 的物体不能视为质点时，可把整个物体看作由许 多质点组成，弄清楚这些质点的运动，就可以弄 清楚整个物体的运动。所以，研究质点的运动是 基础。
可以作为质点处理的物体的条件：大小和 形状对运动没有影响或影响可以忽略。
y
位移 r r2r1
r1 o
Pv
Q r
r2
x
三、速度 (velocity)
平均速度
v
r
t
平均速度是矢量，大小决定于位移的模与时间 间隔的比值；方向与位移矢量方向相同。
平均速度的大小和方向在很大程度上依赖于所取 时间间隔的大小。当使用平均速度来表征质点运动 时，总要指明相应的时间间隔。
瞬时速度
vlimr dr dx idy jdz k
(coordinate system) , 坐标系的原点可取在参考系
普通物理学第七版 第一章 运动和力
包括速度方向的变化和速度量值的变化。 平均加速度（average acceleration）：
v a t
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瞬时加速度（instantaneous acceleration）：
加速度的方向就是时间t趋近于零时，速度增量v的
极限方向。加速度与速度的方向一般不同。 加速度与速度的夹角为0或180，质点做直线运动。 加速度与速度的夹角等于90，质点做圆周运动。
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三、空间和时间
空间（ space ）反映了物质的广延性，与物体 的体积和位置的变化联系在一起。 时间（time）反映物理事件的顺序性和持续性。 目前的时空范围：宇宙的尺度1026 m(~150亿光年)
到微观粒子尺度10-15 m，从宇宙的年龄1018 s(~150亿 年)到微观粒子的最短寿命10-24 s。 物理理论指出，空间和时间都有下限：分别为 普朗克长度10-35 m和普朗克时间10-43 s 。
2 2 2 2 2 （ 4） r r x y ( 2 t ) ( 6 2 t )
dr 0 dt
4t ( 2t 2 5) ( 2t ) 2 ( 6 2t ) 2
0
5 t s 时 r =3.0m，离原点最近。 2
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例1-2 曲柄 OA长为r，连杆AB长为l。当曲柄以均匀 角速度 绕轴 O 旋转时，通过连杆将带动 B 处的活塞 在气缸内往复运动，试求活塞的运动学方程、速度v 和加速度a与t的关系式。
Δr AB
s =AB
rB 同方向时，取等号。 只有当 rA 、
r rB rA rB rA
则 r r
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七、速度
物理学和力学
10 4 kg
6 ×10 m
−7
1×10 −10 m
1×10
−15
9 ×10 −14 kg 9.1×10 −31 kg
m
光子、 1×10 −20 m 光子、中微子 （静） 0
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第一章 物理学和力学
量纲（ 三、 量纲（式） 1、引入 、
由于物理量之间有着规律性的联系，因此， 由于物理量之间有着规律性的联系，因此，当一个单位制 中的基本量选定后 基本量选定后， 中的基本量选定后，其它物理量都可通过既定的物理关系与 基本量联系起来。 基本量联系起来。 例如： 例如：
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时间 秒 s
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第一章 物理学和力学
1s是铯的一种同位素 是铯的一种同位素133 Cs原子发出的一 是铯的一种同位素 个特征频率光波周期的9 192 631 770倍． 个特征频率光波周期的 倍 实际过程的时间 宇宙年龄 地球公转周期 人脉搏周期 最短粒子寿命 约 4.2 × 10 s (140亿年) 亿年) 亿年
2 −2
∴ k的单位 : kg m 3 物理意义：密度
返回 结束
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第一章 物理学和力学
2. 应用
(3)为推导某些复杂公式提供线索，寻找规律 为推导某些复杂公式提供线索， 为推导某些复杂公式提供线索
例：已知自由落体的位 移S与经历的时间t及重力加速度g有关，试求其规律。
设所求规律为：S = kg n1 t n2
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dim v = LT -1
动量的量纲 动量的量纲 ？ 冲量的量纲 冲量的量纲 ？ 功的量纲 ？ 动能的量纲 动能的量纲 ？KK
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第一章 物理学和力学
3. 应用
6 ×10 m
−7
1×10 −10 m
1×10
−15
9 ×10 −14 kg 9.1×10 −31 kg
m
光子、 1×10 −20 m 光子、中微子 （静） 0
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第一章 物理学和力学
量纲（ 三、 量纲（式） 1、引入 、
由于物理量之间有着规律性的联系，因此， 由于物理量之间有着规律性的联系，因此，当一个单位制 中的基本量选定后 基本量选定后， 中的基本量选定后，其它物理量都可通过既定的物理关系与 基本量联系起来。 基本量联系起来。 例如： 例如：
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时间 秒 s
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第一章 物理学和力学
1s是铯的一种同位素 是铯的一种同位素133 Cs原子发出的一 是铯的一种同位素 个特征频率光波周期的9 192 631 770倍． 个特征频率光波周期的 倍 实际过程的时间 宇宙年龄 地球公转周期 人脉搏周期 最短粒子寿命 约 4.2 × 10 s (140亿年) 亿年) 亿年
2 −2
∴ k的单位 : kg m 3 物理意义：密度
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第一章 物理学和力学
2. 应用
(3)为推导某些复杂公式提供线索，寻找规律 为推导某些复杂公式提供线索， 为推导某些复杂公式提供线索
例：已知自由落体的位 移S与经历的时间t及重力加速度g有关，试求其规律。
设所求规律为：S = kg n1 t n2
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dim v = LT -1
动量的量纲 动量的量纲 ？ 冲量的量纲 冲量的量纲 ？ 功的量纲 ？ 动能的量纲 动能的量纲 ？KK
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第一章 物理学和力学
3. 应用
大学物理第一册力学各章节总结
单质点
p I
d ( mv ) d p Fd t d I mv 2 mv 1 Fd t
t1 t2
(微分)
动量定理
x轴方向分量mv2 x mv1 x
质点系
d( mi v i ) Ft dt
(积分) t2 Fx d t
t1
m v m v
i i i
大小
P mi v i
i
L rp sin mrv sin
质点系
L rc mv c (ri mi vi )
L O L 轨道 L自旋
刚体定轴转动 Lz （所有质点角动量之和） 单位(SI):
2
J z
kg m / s或 J s
注意：说明质点的动量矩时必须说 明是对哪个轴的
i
i
i0
单质点
Mdt d L
i
i
Fi dt
t i t0
角动 量定 理
质点系
M 外 dt d L
t2
t2
t1
M d t L 2 L1
刚体
t1
M 外 d t d L L 2 L1 L
L1
L2
M z dt d L Jd d ( J )
2
v2 法向加速度 an wv w r r
西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级 孙 伟
ⅴ刚体的运动
刚体：特殊的质点系，形状和体积不变化（理 想化模型）
即在力的作用下组成物体的所有质点间的距离始终保持不变。
刚 刚体的平动：可归结为质点的运动 体 刚体内的任何点都绕同一轴作圆周运 的 动各点的速度和加速度都相等 运 刚体的 动 定轴转 角坐标 f (t ) 0 t d 动 角 2 f (t ) 0 0 t 1 t 角速度 2 dt 量 2 2 角加速度
大学物理第一章_力学基础
二时刻位矢之差 平均速度
y
r t
t
p
r
s t t
Q
t 时间内的位移与 t 之比。
平均速度的大小 路程
r V t
r t t
s
r V t
o
x
平均速率 一般情况下
V V
S V t
r yy 轨道 tp p 平均速度 的大小和方向与 Q t V t r , t 有关。 t t r t t t r 当 t 无限小时，即 lim r t r t t 0 t r t t 此平均速度为物体 t 时刻的速度。 dr r t t 记为
哥白尼
(N.Copernicus)（1743-1543）在丹 麦科学家第谷（Techo）长期艰苦 观察的基础上，经十六年的研究， 归纳出行星的三大运动定律，代 表作“天体运行论”。
开普勒
J.伽利略（1564--1642） 简介 论证和宣扬了 哥白尼学说。论证了惯 性运动。论证了自由落 体的加速度。用实验验 证了匀加速运动。提出 了运动合成的概念。提 出了力学的相对性原理。 发现了单摆的等时性等。
x xt y yt
称为运动方程的分量式。
xt 向夹角 t 表示物体的方位。即用 r t 可确定物体的位置。故 称为位置矢量，简称位矢。 物体运动时，位置矢量 r 的矢端也在空间滑动，运动物体位置 矢量 r 的矢端轨迹即是物体的运动轨迹。
可见，曲线运动可用一组相互垂直的直线运动表示。为运动的 正交分解。可见，复杂运动可用简单运动来表示。 y 还可以用另一方法表示物体的 t 轨迹 位置 。从坐标原点向物体所在轨 y t 迹上的位置引一矢径来表示物体的 位置。 物体运动时，矢量 的模和 r (t ) rt 指向变化，若知 r t 的形式，则可 用 r t 的模确定物体不同时刻相对 o 参照物的距离；用 r t 与 轴的正 x
y
r t
t
p
r
s t t
Q
t 时间内的位移与 t 之比。
平均速度的大小 路程
r V t
r t t
s
r V t
o
x
平均速率 一般情况下
V V
S V t
r yy 轨道 tp p 平均速度 的大小和方向与 Q t V t r , t 有关。 t t r t t t r 当 t 无限小时，即 lim r t r t t 0 t r t t 此平均速度为物体 t 时刻的速度。 dr r t t 记为
哥白尼
(N.Copernicus)（1743-1543）在丹 麦科学家第谷（Techo）长期艰苦 观察的基础上，经十六年的研究， 归纳出行星的三大运动定律，代 表作“天体运行论”。
开普勒
J.伽利略（1564--1642） 简介 论证和宣扬了 哥白尼学说。论证了惯 性运动。论证了自由落 体的加速度。用实验验 证了匀加速运动。提出 了运动合成的概念。提 出了力学的相对性原理。 发现了单摆的等时性等。
x xt y yt
称为运动方程的分量式。
xt 向夹角 t 表示物体的方位。即用 r t 可确定物体的位置。故 称为位置矢量，简称位矢。 物体运动时，位置矢量 r 的矢端也在空间滑动，运动物体位置 矢量 r 的矢端轨迹即是物体的运动轨迹。
可见，曲线运动可用一组相互垂直的直线运动表示。为运动的 正交分解。可见，复杂运动可用简单运动来表示。 y 还可以用另一方法表示物体的 t 轨迹 位置 。从坐标原点向物体所在轨 y t 迹上的位置引一矢径来表示物体的 位置。 物体运动时，矢量 的模和 r (t ) rt 指向变化，若知 r t 的形式，则可 用 r t 的模确定物体不同时刻相对 o 参照物的距离；用 r t 与 轴的正 x
物理第一章知识点总结
物理第一章知识点总结一、物质的结构1. 物质的基本单位在物理学中，物质的基本单位是原子。
原子是构成一切物质的最小单位，由核子（质子和中子）和电子组成。
质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷。
原子的结构可以简化为核心和电子云两部分，核心由质子和中子组成，电子云则是围绕核心运动的电子群。
2. 元素和化合物元素是由同一种原子组成的纯物质，如氢气、氧气等。
化合物是由不同元素化学结合而成的物质，如水（由氢和氧组成）等。
元素和化合物是物质的两种基本形式。
3. 三态和状态变化物质存在着三态，分别是固态、液态和气态。
当物质在不同条件下发生状态变化时，会产生相变现象，如冰变成水、水变成水蒸气等。
相变过程中，物质的分子结构发生了改变，但化学性质不会发生变化。
二、物质的运动1. 物质的运动形式物质的运动形式可以分为平动和转动两种。
平动是物质以直线运动的形式进行移动，如小车在平地上行驶；转动是物质围绕一个中心旋转，如地球自转等。
2. 力的作用力是物质运动和形变的原因，它可以改变物体的速度、方向和形状。
力的单位是牛顿（N），力的方向和大小决定了物体运动的状态。
3. 运动的三大定律牛顿运动定律是物理学的重要内容，包括第一定律、第二定律和第三定律。
第一定律又称惯性定律，指出物体要么保持静止，要么以恒定速度直线运动，除非受到外力的作用；第二定律则描述了物体受到的合外力与其加速度之间的关系；第三定律则阐述了物体间相互作用的力是相等而方向相反的。
三、能量和功1. 能量的概念能量是物体进行运动、作用或者变形所具有的基本属性，它是现实世界中不可缺少的物质特性，是实现各种物理现象的基础。
能量的单位是焦耳（J）。
功是力对物体的作用，使物体发生位移或引起物体的速度改变，这种作用称为功。
功即是力在距离上所作的功，当力作用在一个物体上，并克服了物体的阻力，使物体发生了移动，即力和移动的点积。
功的单位也是焦耳（J）。
四、热学1. 温度和热量温度是物质分子热运动的程度的量度，它的高低决定了物体的热量。
物理学和力学
讲授的主要内容
第一章 物理学和力学 第二章 质点运动学 第九章 振动 第十章 波动
第三章 质点动力学
第四章 动能和势能
第十二章 相对论
第五章 角动量
第六章 万有引力定律
第七章 刚体力学
课时、学分及考试
本课程：48学时/3学分
考核方式：闭卷考试
成绩评定方法：百分制。 总成绩=期终70%+平时30%
针对不同的研究对象，力学又包括：
流体力学、固体力学、工程力学等。 普通物理: 力学、热学、电磁学、光学和 原子物理。 四大力学：理论力学、热力学与统计物理、 电动力学、量子力学。
§1-2 力学与物理学的关系 中学学的力学与大学要学的力学有何区别？
五个字：从不变到变。
例如: 一个醉汉在马路上行走时，他的轨迹 如图所示。问 2 ˆ ˆ
§1-1 物理学的概念及其研究对象
§1-1 物理学的概念及其研究对象
元素周期表
§1-1 物理学的概念及其研究对象 根据不同的研究对象，物理学又可划分为 以下八个所谓的二级学科： 1、理论物理 6、光学
2、粒子物理与核物理
3、凝聚态物理 4、原子和分子物理
7、声学
8、无线电物理
5、等离子体物理
§1-2 力学与物理学的关系 力学是物理学的有机组成部分。
r t i 3t j
该醉汉在任意时刻的 速度和加速度分别
是多少？
补充数学知识： 微积分（P.452~463）
作业： 仔细阅读第一章 。
理学院物理系
E-mail: yhluo@
教材及参考书
[1] 漆安慎，杜婵英，《力学》（第二版）， 高等教育出版社，2005 [2] 张三慧,《大学物理学（第一册）：力学》 （第二版），清华大学出版社, 1999 [3] 赵凯华 ,《新概念力学 》，高等教育出版 社, 1998 [4] 梁昆淼,《力学 》，高等教育出版社, 1965
大学工程物理 第一章质点力学
例 题
质点作直线运动，运动方程为（ ）： 质点作直线运动，运动方程为（SI）：
x = 12t − 6t
2
时质点的位置、 求 （1）t=4s时质点的位置、速度和加速度； ） 时质点的位置 速度和加速度； （2）质点通过原点时的速度和加速度； ）质点通过原点时的速度和加速度； （3）质点速度为零时所在的位置。 ）质点速度为零时所在的位置。 解：（1）由运动方程可得速度及加速度表达式为： ）由运动方程可得速度及加速度表达式为： dx υ = = 12 − 12t dt dυ a= = −12 dt 时质点的位置、 在t=4s时质点的位置、速度和加速度分别为： 时质点的位置 速度和加速度分别为： -48m、-36m/s和-12m/s2。 、 和
dr = 2i − 2t j 解： v = dt
t = 0 v0 = 2i
t = 2 v2 = 2i − 4 j
−4 = −63 26′ 2
大小： v2 = 22 + 42 = 4.47m / s 大小： 方向： θ = arctan 方向：
v θ为 2与x轴的夹角
轴作直线运动，其位置坐标 坐标与时间的 例 一质点沿x轴作直线运动，其位置坐标与时间的 题 关系为 x=10+8t-4t2,求： x=10+8t质点在第一秒、第二秒内的平均速度。 （1）质点在第一秒、第二秒内的平均速度。 =0、 秒时的速度。 （2）质点在t=0、1、2秒时的速度。 解：（） 时刻 1 t
= ∆xi + ∆yj + ∆zk
注 意 a) b)
位移是矢量， 位移是矢量，有大小和方向
Δr r1 o z A r2
∆ r 与∆r 的区别
为标量， ∆r为标量，∆r 为矢量
力学答案（漆安慎，杜婵英）详解第一章物理学和力学
第一章 物理学和力学1.1国际单位制中的基本单位是那些？解答，基本量：长度、质量、时间、电流、温度、物质的量、光强度。
基本单位：米（m）、千克（kg）、时间（s）、安培（A）、温度（k）、摩尔（mol）、坎德拉（cd）。
力学中的基本量：长度、质量、时间。
力学中的基本单位：米（m）、千克（kg）、时间（s）。
1.2中学所学习的匀变速直线运动公式为201,2s v t at =+ 各量单位为时间：s（秒），长度：m（米），若改为以h（小时）和km（公里）作为时间和长度的单位，上述公式如何？若仅时间单位改为h，如何？若仅单位改为km/h，又如何？0v 解答，（1）由量纲，1dim v LT −=2dim a LT −=，331/10/103600/ 3.6/3600m s km h km h km h −−==×=2323221/10/()103600/ 3.623600/3600m s km h km h km h −−==×=× 改为以h（小时）和km（公里）作为时间和长度的单位时，2013.6 3.63600,2s v t at =+××（速度、加速度仍为SI 单位下的量值）验证一下: 20 2.0/, a 4.0m/s , t 3600s 1.0h v m s ==== 利用201,2s v t at =+计算得： 21236004360072002592000025927200()2s m =×+××=+= 利用2013.6 3.63600,2s v t at =+××计算得 213.621 3.63600417.22592025927.2()2s k =××+××××=+=m （2）. 仅时间单位改为h由量纲，得1dim v LT −=2dim a LT −=1//3600/3600/3600m s m h m h m h === 222221//()3600/3600/3600m s m h m h m h ===2 若仅时间单位改为h，得：220136003600,2s v t a =+×t 验证一下:20 2.0/, a 4.0m/s , t 3600s 1.0h v m s ====利用201,2s v t at =+计算得： 21236004360072002592000025927200()2s m =×+××=+= 利用220136003600,2s v t a =+×t 计算得： 22136002136004172002592000025927200()2s m =××+×××=+= （3）. 若仅单位改为km/h 0v 由量纲,得1dim v LT −=31/10/() 3.6/36001//3.6m s km h km h km h m s −===,仅单位改为km/h，因长度和时间的单位不变，将km/h 换成m/s 得0v 2011,3.62s v t at =+ 验证一下: 20 2.0/, a 4.0m/s , t 3600s 1.0h v m s ====利用201,2s v t at =+计算得：21236004360072002592000025927200()2s m =×+××=+= 利用2011,3.62s v t at =+计算得： 321210136004360072002592000025927200()3.61/36002s m −×=××+××=+= 1.3设汽车行驶时所受阻力f 与汽车的横截面积S 成正比，且与速率v 之平方成正比。
大学物理 1-1 质点运动学
∆θ υ (t ) o
R
∆υ a = lim ∆t →0 ∆t
∆υ n ∆υt = lim + lim ∆t → 0 ∆t ∆t → 0 ∆t
第一篇
速度三角形
∆υ
υ (t + ∆t )
力学
υ (t )
υ
∆υ n
24
∆υt
物理
自学考试
∆υ a = lim ∆t →0 ∆t ∆υ n ∆υt = lim + lim ∆t → 0 ∆t ∆t → 0 ∆t
从上式中消 去参数 t 得质点 轨迹方程． 的轨迹方程．
第一篇
y
y (t )
P
r (t )
x(t )
z
z (t )
o
x
力学
7
物理
自学考试
反映质点某段时间内位置的变化 位移矢量或位移矢量增量 平面运动 运动: 平面运动
3 位移: ∆ r 位移:
质点运动学
y
yB − yA
rA = x Ai + y A j ， A ∆r rA rB = xB i + y B j ， rB ∆ r = rB − rA = (xB − xA )i + ( yB − yA ) j o xB −xA
y
P 1
∆r
r2
P 2
∆ r = ∆ x i + ∆ yj + ∆ zk
∆r = ∆x + ∆y + ∆z
2 2 2
r1
O
∆r
z
2 1 2 1
x
∆ r = x + y +z − x + y + z
2 2 2 2 2 2
第1章物理学导论
13
景德镇高专物理系
1905年，著名物理学家爱 因斯坦(A.Einstein,1879-1955)对 高速物体运动进行研究，创立了狭 义相对论。爱因斯坦以其独特的思 维方式，发动了一场关于时空观的 革命。从低速到高速，从小宇宙到 大宇宙，爱因斯坦于1915年建立了 广义相对论，使人们视野扩展到广 阔无垠的宇宙空间。爱因斯坦因他 的相对论，作出了划时代的贡献。
14
景德镇高专物理系
在研究微观世界时，经典理论暴露其 局限性从而把物理学的伟大革命推向一个 高潮。在研究黑体辐射时，普朗克 (M.Planck, 1858-1947)发现：若假设光子 能量是量子化的，则理论与实验结果相符。 但普朗克摆脱不了经典概念的束缚，竟不 敢加以承认。又是爱因斯坦，这位杰出的 理论物理学家，第一个勇于承认。尔后， 玻尔(N.Bohr,1885-1962)、薛定谔 (E.Schrodinger,1887-1961)、海森伯 (W.K.Heisenberg,1901-1976)等物理学家 建立了量子力学。
11
景德镇高专物理系
17世纪，人们对光的本质提出了两种假说：一 是牛顿的微粒说，认为光是发光物体射出的大量 的微粒；另一是荷兰科学家惠更斯（Christian Huygens,1629-1695）的波动说，认为光是发光物 体发出的波动。两种学说展开了旷日持久的论战。 开始由于牛顿在科学界的威望，以及光在均匀介 质中的直线传播、折射与反射现象等实验的支持， 微粒说占居有利地位。后来，随着光的干涉、衍 射现象的发现，给波动说强有力的支持。最后， 由麦克斯韦确认了光实际上是一种电磁波，波动 光学由此建立。 到19世纪末和20世纪初，经典物理学理论已经 系统、完整地建立，它包括经典力学、热力学、 统计物理学、电磁学、光学。至此，经典物理学 辉煌的科学大厦建立起来了。 12
景德镇高专物理系
1905年，著名物理学家爱 因斯坦(A.Einstein,1879-1955)对 高速物体运动进行研究，创立了狭 义相对论。爱因斯坦以其独特的思 维方式，发动了一场关于时空观的 革命。从低速到高速，从小宇宙到 大宇宙，爱因斯坦于1915年建立了 广义相对论，使人们视野扩展到广 阔无垠的宇宙空间。爱因斯坦因他 的相对论，作出了划时代的贡献。
14
景德镇高专物理系
在研究微观世界时，经典理论暴露其 局限性从而把物理学的伟大革命推向一个 高潮。在研究黑体辐射时，普朗克 (M.Planck, 1858-1947)发现：若假设光子 能量是量子化的，则理论与实验结果相符。 但普朗克摆脱不了经典概念的束缚，竟不 敢加以承认。又是爱因斯坦，这位杰出的 理论物理学家，第一个勇于承认。尔后， 玻尔(N.Bohr,1885-1962)、薛定谔 (E.Schrodinger,1887-1961)、海森伯 (W.K.Heisenberg,1901-1976)等物理学家 建立了量子力学。
11
景德镇高专物理系
17世纪，人们对光的本质提出了两种假说：一 是牛顿的微粒说，认为光是发光物体射出的大量 的微粒；另一是荷兰科学家惠更斯（Christian Huygens,1629-1695）的波动说，认为光是发光物 体发出的波动。两种学说展开了旷日持久的论战。 开始由于牛顿在科学界的威望，以及光在均匀介 质中的直线传播、折射与反射现象等实验的支持， 微粒说占居有利地位。后来，随着光的干涉、衍 射现象的发现，给波动说强有力的支持。最后， 由麦克斯韦确认了光实际上是一种电磁波，波动 光学由此建立。 到19世纪末和20世纪初，经典物理学理论已经 系统、完整地建立，它包括经典力学、热力学、 统计物理学、电磁学、光学。至此，经典物理学 辉煌的科学大厦建立起来了。 12
《普通物理学教程 力学(第二版》电子教案目录精编版
第八章 弹性体的应力和应变
§8.1 弹性体的拉伸和压缩 §8.2 弹性体的剪切形变 §8.3 弯曲和扭转
第九章 振 动
§9.1简谐振动的动力学特征 §9.2简谐振动的运动学 §9.3简谐振动的能量转换 §9.4简谐振动的合成 §9.5 振动的分解 §9.6 阻尼振动 §9.7 受迫振动 §9.8“不守规矩”的摆 混沌行为 §9.9 参数振动自激振动
漆安慎 杜婵英 著
普通物理学教程 力学（第二版）
电子教案
何丽珠 研制
高 等 教 育 出版社 高等教育电子音像出版社
第一章 物理学和力学
§1.1 发展着的物理学 §1.2 物理学研究的方法 §1.3 时间和长度的测量 §1.4 单位制和量纲 §1.5 数量级估计 §1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 §1.7 力学——学习物理学的开始
第十章 波动和声
§10.1 波的基本概念 §10.2 平面简谐波方程 §10.3 波动方程与波速 §10.4 平均能流密度·声强与声压 §10.5 波的叠加和干涉·驻波 §10.6 多普勒效应
第十一章 流体力学
§11.1 理想流体 §11.2 静止流体内的压强 §11.3 流体运动学的基本概念 §11.4 伯努利方程 §11.5 流体的动量和角动量 §11.6 黏性流体的运动 §11.7 固体在流体中受到的阻力 §11.8 机翼的升力
第二章 质点运动学
§ 2.1 质点的运动学方程 §2.2 瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量 §2.3 质点直线运动——从坐标到速度和加速度 §2.4质点直线运动——从加速度到速度和坐标 §2.5 平面直角坐标系·抛体运动 §2.6 自然坐标·切向和法向加速度 §2.7 极坐标系·径向速度与横向速度 §2.8 伽利略变换
物理学和力学详解
§1.1发展着的物理学
一、经典物理学与现代物理学
经典物理学
经典力学 经典热力学,经典统计物理学 经典电磁学
狭义相对论
现代物理学基础 广义相对论 量子力学
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第一章 物理学和力学
伽利略
开普勒
牛顿
他们为经典力学的建立做出贡献
17世纪后半期，伽利略、开普勒、牛顿对近代物理学的诞生 作出奠基性的贡献。1666年牛顿发现微积分。1687年牛顿发 表《自然哲学的数学原理》，提出了牛顿三大定律。
所在.
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第一章 物理学和力学
在科学中物理学是最基本的和无所不包的， 并对全部科学发展产生深刻的影响。 －－Feynman（费曼， 1918-, 美国物理学家, 曾获1965年诺贝尔物理学 奖) 力学是物理学的有机组成部分。物理是百花 园，力学是其中一丛花。
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第一章 物理学和力学
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第一章 物理学和力学
• 物理学研究的方法
基本方法
观察: 对现象的考察和研究. 实验: 在人工控制下，使现象重演. 抽象: 抓住本质，建立物理模型.如质点、刚体. 假设: 对于现象的本质所提出的一些说明方案或基 本论点等. 理论: 在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、 定律、规律等. 应用: 将物理学理论用于实际.
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学习物理学的意义
1 ．系统的学科 2 ．基础课 3 ．必修课
第一章 物理学和力学
• 打好必要的物理基础
• 学习科学的思想方法和研究问题的方法
三个提高
第1章：质点运动学
dr C） dt
dr B） dt
dx dy D） ( ) ( ) dt dt
2 2
1.3
1.3.1
加速度
加速度
v 平均加速度：a t a 与 v 同方向。
瞬时加速度：
y
A
O
vA
B
vB
v dv a lim t 0 t dt 2 d r 2 dt
x
vA
v
解：(1)由运动方程消去 时间 t 得质点轨迹方程：
R
x y R
2 2
2
质点的运动轨迹是一 个半径为 R 的园。
O r2
a r t r1
v
p1 x
r
p2
r xi yj R costi R sin tj dr v R sin ti R cos tj dt
ds 2 v 10t 0.3t dt dv 10 0.6t 切向加速度大小为 a dt
v (10t 0.3t ) 法向加速度大小 an R 300
2
2 2
总加速度矢量为
(10t 0.3t 2 ) 2 a (10 0.6t ) n 300 当t =1.0s 时 a 9.4 0.314 n
s vav t
无限短时间段中的平均速率可以定义为 质点在该时刻 t 的瞬时速率：
s ds v(t ) lim t 0 t dt
r d r 瞬时速度： v (t ) lim t 0 t dt d ( xi yj zk ) v (t ) dt dx dy dz i j k dt dt dt
dv v a a a dt
普通物理学(第六版)上册第一章第二节课件
v dv t
dt
v2
v0
0R
v v0
1 v0t R
2）又 v d s dt
s
t
ds vdt
0
0
t
s
v0
0 1 v0t
R
dt
R
ln 1
R
v0tБайду номын сангаас
（一般圆周运动，取自然坐标系）
§1 – 5 伽利略相对性原理 非惯性参考系 惯性力
一、伽利略相对性原理
伽 x x vt vx vx v
说明
1）定义力 2）力的瞬时作用规律 3）矢量性 4）说明了质量的实质 ： 物体惯性大小的量度 5）适用条件：质点、宏观、低速、惯性系
Fx
max
m
dvx dt
直角坐标系中：
Fy
may
m
dvy dt
Fz
m az
m dvz
dt
F ma i ma j ma k
x
y
z
自然坐标系中：
F
ma
（3）一般仅适用于宏观物体的宏观运动。 微观粒子的微观运动，要用量子力学处理。
四、牛顿运动定律的应用
原则上，由牛顿运动定律可以解决所有力学问题。
常见的力学问题分为两类： 1）已知力求运动 2）已知一些力和运动求另一些力 解题关键：正确地分析物体（质点）所受的力！！
一般解题步骤： 选对象、看运动、分析力、建坐标系并列方程
人站在地球上，以地球为参考系，人静止不动。而以地 球以外的物体为参考系，则是“坐地日行八万里”了。
位移、速度、加速度等都要加上“相对 ”二字：相对 位移、相对速度、相对加速度。
同一质点在不同参考系中的位置矢量、速度和加 速度等物理量之间关系的规律。
大学物理学-第一章物理学导论综述
8
景德镇高专物理系
• 1850年左右，在大量实验的基础上，确立了能量 转化和守恒定律，其另一种表达形式是热力学第 一定律，这是和进化论以及细胞学说并列为当时 的三大自然发现。能量的转化和守恒是一回事， 但能量的可利用性是另一回事，这种研究导致了 1851年热力学第二定律的建立。另外，对于低温 的研究，于1848年了解到“绝对零度”即-273 0C 是不可能达到的，这就是热力学第三定律。同时， 物理学家意识到热现象的基本规律是热现象的基 础，是一切热现象的出发点，应列入热力学定律。 因为这时热力学第一、二定律都已有了明确的内 容和含义，有人提出这应该是第零定律。于是， 热力学形成了一个以四个定律为基础的系统完整 的体系。 9
景德镇高专物理系
1.1.3 20世纪初物理学的革命
经过力学、热力学与统计物理学、电磁学 和光学各分支学科的迅猛发展，到19世纪末，经 典物理学看来似乎已经很完善了。英国卓越的物 理学家开尔文勋爵（W.Thomson,1824-1907）在著 名的题为《遮盖在热和光的动力理论上的19世纪 乌云》的演说中说：“在已经基本建成的科学大 厦中，后辈物理学家似乎只要做一些零碎的修补 工作就行了；但是，在物理学晴朗天空的远处， 还有两朵令人不安的乌云。”开尔文所说的一朵 乌云指的是热辐射的“紫外灾难”，它冲击了电 磁理论和统计物理；另一朵乌云指的是迈克尔逊 ――莫雷实验的“零结果”，它否定了以太的存 在。开尔文没料到，正是这两朵小小的乌云，引 发了物理学史上一场伟大的革命。
第一章物理学导论 The Preludes of physics
1
景德镇高专物理系
本章要点：
物理学的形成与发展； 物理学的特点； 物理学的方法及思想。 中国自古就有一个美丽的传说——嫦娥奔 月，多少年来，多少代中国人孜孜不倦地探求， 终于神话变成了现实。2003年10月，由宇航员杨 利伟（1965- ）驾驶神州5号飞船，环绕地球14 圈，圆了中国人的千年飞天梦。从意大利航海家 哥伦布（c.colombo,1446-1506）的帆船航海，到 美国莱特兄弟的飞机上天，直至今天的宇宙飞船 漫游天际，人类就象插上了翅膀，在浩瀚的宇宙 间翱翔。回首过去，我们不禁感叹，世界变化得 多么快！我们不禁要问，谁使我们这个世界变化 得这么快？这就是现代科学技术，是现代科学的 基础——物理学！ 2
景德镇高专物理系
• 1850年左右，在大量实验的基础上，确立了能量 转化和守恒定律，其另一种表达形式是热力学第 一定律，这是和进化论以及细胞学说并列为当时 的三大自然发现。能量的转化和守恒是一回事， 但能量的可利用性是另一回事，这种研究导致了 1851年热力学第二定律的建立。另外，对于低温 的研究，于1848年了解到“绝对零度”即-273 0C 是不可能达到的，这就是热力学第三定律。同时， 物理学家意识到热现象的基本规律是热现象的基 础，是一切热现象的出发点，应列入热力学定律。 因为这时热力学第一、二定律都已有了明确的内 容和含义，有人提出这应该是第零定律。于是， 热力学形成了一个以四个定律为基础的系统完整 的体系。 9
景德镇高专物理系
1.1.3 20世纪初物理学的革命
经过力学、热力学与统计物理学、电磁学 和光学各分支学科的迅猛发展，到19世纪末，经 典物理学看来似乎已经很完善了。英国卓越的物 理学家开尔文勋爵（W.Thomson,1824-1907）在著 名的题为《遮盖在热和光的动力理论上的19世纪 乌云》的演说中说：“在已经基本建成的科学大 厦中，后辈物理学家似乎只要做一些零碎的修补 工作就行了；但是，在物理学晴朗天空的远处， 还有两朵令人不安的乌云。”开尔文所说的一朵 乌云指的是热辐射的“紫外灾难”，它冲击了电 磁理论和统计物理；另一朵乌云指的是迈克尔逊 ――莫雷实验的“零结果”，它否定了以太的存 在。开尔文没料到，正是这两朵小小的乌云，引 发了物理学史上一场伟大的革命。
第一章物理学导论 The Preludes of physics
1
景德镇高专物理系
本章要点：
物理学的形成与发展； 物理学的特点； 物理学的方法及思想。 中国自古就有一个美丽的传说——嫦娥奔 月，多少年来，多少代中国人孜孜不倦地探求， 终于神话变成了现实。2003年10月，由宇航员杨 利伟（1965- ）驾驶神州5号飞船，环绕地球14 圈，圆了中国人的千年飞天梦。从意大利航海家 哥伦布（c.colombo,1446-1506）的帆船航海，到 美国莱特兄弟的飞机上天，直至今天的宇宙飞船 漫游天际，人类就象插上了翅膀，在浩瀚的宇宙 间翱翔。回首过去，我们不禁感叹，世界变化得 多么快！我们不禁要问，谁使我们这个世界变化 得这么快？这就是现代科学技术，是现代科学的 基础——物理学！ 2
漆安慎《力学》教案 第01章 物理学和力学
国际单位规定七个量为基本量，他们分别是： 时间 长度 质量 电流 温度 物质的量 光强度 对应的基本单位分别是： 秒(s) 米(m) 千克(Kg) 安培(A) 开尔文(K)
摩尔(mol) 坎德拉(cd) 在国际单位制中还规定了20个SI词头，用于
构成SI单位的倍数单位，见P.15
第一章 物理学和力学
分子、原子的直径等微观量的数量级
第一章 物理学和力学
6.参考系 坐标系 时间坐标轴(指导下自学) 任何物理过程都与时间和空间相联系. 为了定量
地描述物体的运动，需要选定参考系、坐标系和时 间坐标轴. • 参考系：
为确切描述物体的位置和运动，所选择的其它的 不变形的物体———参考系
常用的参考系是地球，实验室常固定于地球上， 故又称为实验室参考系.
此外，还有地心-恒星、日心-恒星参考系，分别用 于研究人造卫星和行星的运动.
第一章 物理学和力学
6.参考系 坐标系 时间坐标轴(续) • 坐标系：
为了定量描述运动，又在参考系上建立起坐标系 常见的坐标系为： 直角坐标 自然坐标 极坐标 柱坐标 球坐标等 • 时间坐标轴：坐标原点是“计时起点”
坐标对应着“时刻”，是“一瞬间” 原点左侧的时刻对应计时之“前” 原点右侧的时刻对应计时之“后” 两时刻的间距为“时间”
பைடு நூலகம்
第一章 物理学和力学
1.物理学的发展历程简介(自学) • 鸟瞰物理发展的概貌 • 物理是个百花园，力学是花园中的一丛花
2.物理学科的特点与体系(自学) ▲ 特点： • 基础：物理学以实验为基础———观察与思考 • 方法：理想模型 揭示规律 定量研究 • 作用：物理改变世界———推动技术经济的发展
▲ 体系：
4. 单位制和量纲(续)
摩尔(mol) 坎德拉(cd) 在国际单位制中还规定了20个SI词头，用于
构成SI单位的倍数单位，见P.15
第一章 物理学和力学
分子、原子的直径等微观量的数量级
第一章 物理学和力学
6.参考系 坐标系 时间坐标轴(指导下自学) 任何物理过程都与时间和空间相联系. 为了定量
地描述物体的运动，需要选定参考系、坐标系和时 间坐标轴. • 参考系：
为确切描述物体的位置和运动，所选择的其它的 不变形的物体———参考系
常用的参考系是地球，实验室常固定于地球上， 故又称为实验室参考系.
此外，还有地心-恒星、日心-恒星参考系，分别用 于研究人造卫星和行星的运动.
第一章 物理学和力学
6.参考系 坐标系 时间坐标轴(续) • 坐标系：
为了定量描述运动，又在参考系上建立起坐标系 常见的坐标系为： 直角坐标 自然坐标 极坐标 柱坐标 球坐标等 • 时间坐标轴：坐标原点是“计时起点”
坐标对应着“时刻”，是“一瞬间” 原点左侧的时刻对应计时之“前” 原点右侧的时刻对应计时之“后” 两时刻的间距为“时间”
பைடு நூலகம்
第一章 物理学和力学
1.物理学的发展历程简介(自学) • 鸟瞰物理发展的概貌 • 物理是个百花园，力学是花园中的一丛花
2.物理学科的特点与体系(自学) ▲ 特点： • 基础：物理学以实验为基础———观察与思考 • 方法：理想模型 揭示规律 定量研究 • 作用：物理改变世界———推动技术经济的发展
▲ 体系：
4. 单位制和量纲(续)
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真空中的光速
c = 299792458 m / s
普朗克常量
h −34 η= = 1.05457266 ×10 J .s 2π
引力常量
G = 6.67259 ×10 −11 Nm 2 /、物理量的基本单位与导出单位 物理量分为基本物理量和导出物理量。 1、基本量与基本单位： 选择某物理量直接规定其单位，该量称为基本量， 该单位称为基本单位。 例如： 力学中，长度、时间、质量为基本量，它们的单位 米（m），秒（s），千克（kg）为基本单位。
光学：公元前约一世纪－光反射。 17世纪－光折射。 1611年－开普勒发现全反射。 1615年－斯奈尔（荷兰人）发现折射定律。 1675年－牛顿做光的色散实验。 1678年－惠更斯（荷兰人）首创波动学说。 1801年－杨格（英国人）发现光的干涉。 1889年－赫兹（德国人）发射电磁波。
电磁学：
“电” 源自希腊文“琥珀”（elektron）。 17世纪：吉尔伯特（英国人）发现地磁。 18世纪：静电、静磁、库仑定律。 1800年：伏打电池。 1820年：奥斯特发现电流产生磁。安培发现电流和磁场关系。 1826年：欧姆发现欧姆定律。 1830年：亨利(美国人)发现变动的电流和感应电压之关系。 1831年：法拉第(英国人) 发现电磁感应定律。 1864年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式(Maxwell quation)。
近代物理学(两大基石:量子力学及相对论)
“二十世纪”以后发展的物理称为近代物理。 1900年普朗克(德国人)提出量子论，经20多年发展成量子力 学。 1905年爱因斯坦提出狭义相对论。 近代物理以研究对象作为分类依据 基本粒子物理(elementary particle physics) 原子核物理(nuclear physics) 原子分子物理(atomic and molecular physics) 凝聚态物理(condensed matter physics) 表面物理(surface physics) 等离子体物理(plasma physics)
以此为基础， 粒子物理学、 原子核物理、 原子和分子物 理、凝聚态物 理、天体物理 学等学科得到 了迅速的发 展。
力学：1687年——牛顿集力学理论之大成。 热学： 早期：钻木取火。 秦：李冰父子利用岩石加热再骤冷会裂开的技 术，开凿都江堰（四川成都，建于公元三世 纪，距今２２００多年） 十七世纪：伽利略制造气体温度计。 1662年：玻意耳发现定温时，定量气体的压力 与体积成反比。
典型的时间
宇宙年龄 地球的年龄 人的平均寿命 一天 典型的分子旋转周期 快速运动粒子穿越原 子核的时间 普朗克时间
3×10 s
1.3 ×1017 s
17
2×10 s
8.6 ×10 4 s
9
1×10
−12
s
3 × 10 −24 s 1×10
−43
s
典型的长度
哈勃半径 地球半径 人的典型高度 书页的厚度 氢原子半径 质子有效半径 弱电统一的特征尺度 普朗克长度
文艺复兴时：科学才从神学禁锢中解放出来。 1543年：哥白尼（波兰人，1473年－1543年）对神 学提出质疑，发表《天体运行》，说明天体运行是 以太阳为中心。 1609年－1618年：开普勒归纳出行星运动三定律。 1632年：伽利略发表《两学派的对话》，推翻地球 中心说。 十九世纪：经典物理学发展已很完整。 二十世纪初至今：近（现）代物理学开始发展。
§1.4
单位制和量纲
二、国际单位制（SI）
长度 质量 米 千克 时间 秒 热力学温度 开 电流 安培 物质的量 摩尔 发光强度 坎德尔
m
kg
s
K
A
mol
cd
三、量纲式： 导出物理量对基本物理量的依赖关系可以用基本物理 量及其幂次的乘积来表示，称为导出物理量的量纲。
dim A = L M T
p q
r
典型的质量
已知宇宙 银河系 地球 人 灰尘 烟草花叶病毒 质子 电子
1×1053 kg 41 2.2 × 10 kg 6.0 × 10 kg
24
6.0 ×101 kg −10 6.7 ×10 kg 2.3 ×10 −13 kg 1.7 ×10 −27 kg −31 9.1×10 kg
几个非常重要的物理常量
§1.5
数量级的估计
数量级在物理学中很重要。研究对象在空间尺度上属 于不同数量级，便可能属于不同的领域。 物理学中对正在探索的问题作数量级估计，需要对有 关事实和规律有很好的了解以及在此基础上的假设。 如果估计结果和在数量级上的预言比较符合，表明可 能已抓到事物的一些本质，可以作进一步的研究。若 估计结果与实验结果大相径庭，往往需对基本假设作 根本性的改动。
§1.4
单位制和量纲
一、物理量的基本单位与导出单位 2、导出量与导出单位： 不直接规定其单位的物理量，称为导出量，其单位 需由该物理量和基本量的关系来决定，称为导出单位。 例如： 力学中，速度为导出量，它的单位米/秒（m/s） 是导出单位，由速度与基本量长度、时间之间的关系 决定。 不同的基本单位、导出单位和辅助单位就形成不同 的单位制。
同学们： 欢迎你和我一起来学习普通物理学— 力学，期望你能一点一点地将物质世界神 奇的面纱掀开。
课程主讲及课件制作：
邮箱： lylgxr@ QQ： 1552053556
关小蓉
本课程学习要求：
1、不无故缺勤，不迟到，不早退。有事请假，假条须经班主任 签字同意。 2、上课认真听讲，记笔记；保持良好的课堂纪律和课堂秩序， 关闭手机或使之处于振动状态。 3、课前要预习；课后认真复习，作业要按时独立完成，不抄 袭，每周星期一交上一周的作业。（作业与平时表现合计占本门课程 总成绩的10%，作业缺交三分之一不能参加期末考试） 4、段考成绩占20%，期末考试占80%。 5、《力学》课程共约80学时，4学分。
近代物理学的影响
雷射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radation，简称LASER)—— 利用原子能态跃迁 核能发电——利用原子核物理 晶体管——利用半导体物理 超导体——高温、低温超导 电脑、通信 、航天科技、宇宙探索、混沌
§1.2
一、物理学及其研究对象
1．什么是物理学？
物理学是研究物质运动规律及其相互作用的科学。
2．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 •其它微观粒子运动
3．物理学的分类
•经典力学（Classical Mechanics） •热力学 （Thermodynamics） 经典物理学 •电磁学 （Electromagnetics） •相对论 （Relativity） 现代物理学 •量子力学（Quantum Mechanics） 按照研究的方法，可分为： •理论物理 •实验物理 •计算物理
1×10 26 m 6.4 ×10 m
6
1.8 ×10 m
0
1× 10 −4 m 5 × 10 −11 m 1.2 ×10 −15 m 1×10 m 1×10 −35 m
−18
宇观和微观常用尺度 注：不是SI单位
天文单位 光年 秒差距 埃(Å)
1.4959781×108 km 9.460730 ×1015 m 302591l . y . 1.0 ×10 −10 m
§1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 一、参考系和坐标系
1、参考系（定性描述）：描述物体运动时选作参考 的物体。其选择可以是任意的，主要看问题的性 质和研究的方便。
• 注意：明确物体运动的绝对性和相对性，不同参考系中 对同一物体的运动具有不同的描述。
2、坐标系（定量描述）：直角坐标、极坐标、球面 坐标、柱面坐标等
学 习 参 考
书
h“新概念物理教程”力学，赵凯华，罗蔚茵 h“大学物理学”一套四册，张三慧主编 h“基础物理学”上下册，陆果 h“普通物理学”一套三册，程守株主编 h“定性与半量物理学”，赵凯华 h科学家谈物理丛书（20多本） h第一推动丛书（湖南科学技术出版社） 本课程网站：http//:210.36.247.113/lx
热学：用火烤熟食物、用火来驱逐野兽。 冰箱、冷暖气机、蒸汽机、内燃机——利用热能 与功相互转换。 温度计——利用热胀冷缩。 电磁学：发电厂——利用电磁感应。 洗衣机、电扇——利用电能驱动马达。 电灯、电饭锅、电熨斗——利用电能转换成 热能或光能。 收音机、电视、无线电话、微波炉——利用 电磁波原理。
其中p、q、r 称为量纲指数
§1.4
三、量纲式：
单位制和量纲
p q r
dim A = L M T
例：速度的量纲:dim v=LT-1 加速度的量纲:dim a=LT-2
量纲法则：只有量纲相同的量，才能彼此相等、相加或相 减，若推出的公式不符合量纲法则，该式必是错误的。 无量纲的量常有重要作用，无量纲的量可以有单位。 量纲分析的方法经常用来讨论某些过程，它常以最简单 的方式提供给我们正确的结果。
物理学科的特点
一、物理学以实验为基础 二、理想模型：质点和刚体 ——质点：具有质量的点 ——刚体：不会产生形变的物体 ——卢瑟福原子的行星模型、爱因斯坦的光子模型 三、物理学的思考 对称性、守恒律、量纲分析与数量级估计
四、物理学理论 ——物理学是一门定量的学科，它的概念、定律、 定理和结论需要用准确的语言并用数学形式表术 出来，从而形成完整的理论体系。 ——物质存在的两种形式：粒子和场 ——自然界的四种力：强相互作用、弱相互作用、 电磁相互作用、引力 五、物理、技术和经济 物理学的发展对技术和经济有着深刻的影响。
物理学的发展对人类生活的影响 经典物理学的影响
力学：筷子、钉锤、板手、天平——利用杠杆、轮轴、滑轮、 螺旋等简易机械。 钟表——利用摆振荡的等时性。 飞机——利用流体力学。 光学：镜子、车灯——利用光反射。 放大镜、照相机——利用光折射。 望远镜、显微镜、投影机、摄影机、电影放映机— —综合应用。
c = 299792458 m / s
普朗克常量
h −34 η= = 1.05457266 ×10 J .s 2π
引力常量
G = 6.67259 ×10 −11 Nm 2 /、物理量的基本单位与导出单位 物理量分为基本物理量和导出物理量。 1、基本量与基本单位： 选择某物理量直接规定其单位，该量称为基本量， 该单位称为基本单位。 例如： 力学中，长度、时间、质量为基本量，它们的单位 米（m），秒（s），千克（kg）为基本单位。
光学：公元前约一世纪－光反射。 17世纪－光折射。 1611年－开普勒发现全反射。 1615年－斯奈尔（荷兰人）发现折射定律。 1675年－牛顿做光的色散实验。 1678年－惠更斯（荷兰人）首创波动学说。 1801年－杨格（英国人）发现光的干涉。 1889年－赫兹（德国人）发射电磁波。
电磁学：
“电” 源自希腊文“琥珀”（elektron）。 17世纪：吉尔伯特（英国人）发现地磁。 18世纪：静电、静磁、库仑定律。 1800年：伏打电池。 1820年：奥斯特发现电流产生磁。安培发现电流和磁场关系。 1826年：欧姆发现欧姆定律。 1830年：亨利(美国人)发现变动的电流和感应电压之关系。 1831年：法拉第(英国人) 发现电磁感应定律。 1864年：麦克斯韦提出麦克斯韦方程式(Maxwell quation)。
近代物理学(两大基石:量子力学及相对论)
“二十世纪”以后发展的物理称为近代物理。 1900年普朗克(德国人)提出量子论，经20多年发展成量子力 学。 1905年爱因斯坦提出狭义相对论。 近代物理以研究对象作为分类依据 基本粒子物理(elementary particle physics) 原子核物理(nuclear physics) 原子分子物理(atomic and molecular physics) 凝聚态物理(condensed matter physics) 表面物理(surface physics) 等离子体物理(plasma physics)
以此为基础， 粒子物理学、 原子核物理、 原子和分子物 理、凝聚态物 理、天体物理 学等学科得到 了迅速的发 展。
力学：1687年——牛顿集力学理论之大成。 热学： 早期：钻木取火。 秦：李冰父子利用岩石加热再骤冷会裂开的技 术，开凿都江堰（四川成都，建于公元三世 纪，距今２２００多年） 十七世纪：伽利略制造气体温度计。 1662年：玻意耳发现定温时，定量气体的压力 与体积成反比。
典型的时间
宇宙年龄 地球的年龄 人的平均寿命 一天 典型的分子旋转周期 快速运动粒子穿越原 子核的时间 普朗克时间
3×10 s
1.3 ×1017 s
17
2×10 s
8.6 ×10 4 s
9
1×10
−12
s
3 × 10 −24 s 1×10
−43
s
典型的长度
哈勃半径 地球半径 人的典型高度 书页的厚度 氢原子半径 质子有效半径 弱电统一的特征尺度 普朗克长度
文艺复兴时：科学才从神学禁锢中解放出来。 1543年：哥白尼（波兰人，1473年－1543年）对神 学提出质疑，发表《天体运行》，说明天体运行是 以太阳为中心。 1609年－1618年：开普勒归纳出行星运动三定律。 1632年：伽利略发表《两学派的对话》，推翻地球 中心说。 十九世纪：经典物理学发展已很完整。 二十世纪初至今：近（现）代物理学开始发展。
§1.4
单位制和量纲
二、国际单位制（SI）
长度 质量 米 千克 时间 秒 热力学温度 开 电流 安培 物质的量 摩尔 发光强度 坎德尔
m
kg
s
K
A
mol
cd
三、量纲式： 导出物理量对基本物理量的依赖关系可以用基本物理 量及其幂次的乘积来表示，称为导出物理量的量纲。
dim A = L M T
p q
r
典型的质量
已知宇宙 银河系 地球 人 灰尘 烟草花叶病毒 质子 电子
1×1053 kg 41 2.2 × 10 kg 6.0 × 10 kg
24
6.0 ×101 kg −10 6.7 ×10 kg 2.3 ×10 −13 kg 1.7 ×10 −27 kg −31 9.1×10 kg
几个非常重要的物理常量
§1.5
数量级的估计
数量级在物理学中很重要。研究对象在空间尺度上属 于不同数量级，便可能属于不同的领域。 物理学中对正在探索的问题作数量级估计，需要对有 关事实和规律有很好的了解以及在此基础上的假设。 如果估计结果和在数量级上的预言比较符合，表明可 能已抓到事物的一些本质，可以作进一步的研究。若 估计结果与实验结果大相径庭，往往需对基本假设作 根本性的改动。
§1.4
单位制和量纲
一、物理量的基本单位与导出单位 2、导出量与导出单位： 不直接规定其单位的物理量，称为导出量，其单位 需由该物理量和基本量的关系来决定，称为导出单位。 例如： 力学中，速度为导出量，它的单位米/秒（m/s） 是导出单位，由速度与基本量长度、时间之间的关系 决定。 不同的基本单位、导出单位和辅助单位就形成不同 的单位制。
同学们： 欢迎你和我一起来学习普通物理学— 力学，期望你能一点一点地将物质世界神 奇的面纱掀开。
课程主讲及课件制作：
邮箱： lylgxr@ QQ： 1552053556
关小蓉
本课程学习要求：
1、不无故缺勤，不迟到，不早退。有事请假，假条须经班主任 签字同意。 2、上课认真听讲，记笔记；保持良好的课堂纪律和课堂秩序， 关闭手机或使之处于振动状态。 3、课前要预习；课后认真复习，作业要按时独立完成，不抄 袭，每周星期一交上一周的作业。（作业与平时表现合计占本门课程 总成绩的10%，作业缺交三分之一不能参加期末考试） 4、段考成绩占20%，期末考试占80%。 5、《力学》课程共约80学时，4学分。
近代物理学的影响
雷射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radation，简称LASER)—— 利用原子能态跃迁 核能发电——利用原子核物理 晶体管——利用半导体物理 超导体——高温、低温超导 电脑、通信 、航天科技、宇宙探索、混沌
§1.2
一、物理学及其研究对象
1．什么是物理学？
物理学是研究物质运动规律及其相互作用的科学。
2．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 •其它微观粒子运动
3．物理学的分类
•经典力学（Classical Mechanics） •热力学 （Thermodynamics） 经典物理学 •电磁学 （Electromagnetics） •相对论 （Relativity） 现代物理学 •量子力学（Quantum Mechanics） 按照研究的方法，可分为： •理论物理 •实验物理 •计算物理
1×10 26 m 6.4 ×10 m
6
1.8 ×10 m
0
1× 10 −4 m 5 × 10 −11 m 1.2 ×10 −15 m 1×10 m 1×10 −35 m
−18
宇观和微观常用尺度 注：不是SI单位
天文单位 光年 秒差距 埃(Å)
1.4959781×108 km 9.460730 ×1015 m 302591l . y . 1.0 ×10 −10 m
§1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 一、参考系和坐标系
1、参考系（定性描述）：描述物体运动时选作参考 的物体。其选择可以是任意的，主要看问题的性 质和研究的方便。
• 注意：明确物体运动的绝对性和相对性，不同参考系中 对同一物体的运动具有不同的描述。
2、坐标系（定量描述）：直角坐标、极坐标、球面 坐标、柱面坐标等
学 习 参 考
书
h“新概念物理教程”力学，赵凯华，罗蔚茵 h“大学物理学”一套四册，张三慧主编 h“基础物理学”上下册，陆果 h“普通物理学”一套三册，程守株主编 h“定性与半量物理学”，赵凯华 h科学家谈物理丛书（20多本） h第一推动丛书（湖南科学技术出版社） 本课程网站：http//:210.36.247.113/lx
热学：用火烤熟食物、用火来驱逐野兽。 冰箱、冷暖气机、蒸汽机、内燃机——利用热能 与功相互转换。 温度计——利用热胀冷缩。 电磁学：发电厂——利用电磁感应。 洗衣机、电扇——利用电能驱动马达。 电灯、电饭锅、电熨斗——利用电能转换成 热能或光能。 收音机、电视、无线电话、微波炉——利用 电磁波原理。
其中p、q、r 称为量纲指数
§1.4
三、量纲式：
单位制和量纲
p q r
dim A = L M T
例：速度的量纲:dim v=LT-1 加速度的量纲:dim a=LT-2
量纲法则：只有量纲相同的量，才能彼此相等、相加或相 减，若推出的公式不符合量纲法则，该式必是错误的。 无量纲的量常有重要作用，无量纲的量可以有单位。 量纲分析的方法经常用来讨论某些过程，它常以最简单 的方式提供给我们正确的结果。
物理学科的特点
一、物理学以实验为基础 二、理想模型：质点和刚体 ——质点：具有质量的点 ——刚体：不会产生形变的物体 ——卢瑟福原子的行星模型、爱因斯坦的光子模型 三、物理学的思考 对称性、守恒律、量纲分析与数量级估计
四、物理学理论 ——物理学是一门定量的学科，它的概念、定律、 定理和结论需要用准确的语言并用数学形式表术 出来，从而形成完整的理论体系。 ——物质存在的两种形式：粒子和场 ——自然界的四种力：强相互作用、弱相互作用、 电磁相互作用、引力 五、物理、技术和经济 物理学的发展对技术和经济有着深刻的影响。
物理学的发展对人类生活的影响 经典物理学的影响
力学：筷子、钉锤、板手、天平——利用杠杆、轮轴、滑轮、 螺旋等简易机械。 钟表——利用摆振荡的等时性。 飞机——利用流体力学。 光学：镜子、车灯——利用光反射。 放大镜、照相机——利用光折射。 望远镜、显微镜、投影机、摄影机、电影放映机— —综合应用。