运动学基础讲义
运动学基础课件
背景知识回 顾
整体水平研究
• 在整体水平上研究人体在一定的环境条件下运动时,
人体各系统、器官之间的相互关系,以及人体各系统、器 官对运动的反应和适应过程。如:研究人体运动时肌肉工 作能力、心血管系统的机能、呼吸系统的机能、内分泌机 能、物质和能量代谢等的变化,以及它们对运动的适应程 度。
人体系统
1 运动时,交感神经兴奋→腎上腺素分泌增多→心率加快。 2 回心血量增加: (1) 心肌收缩力↑→ 回心血量↑ (2) 运动时肌肉收缩使静脉受到挤压,回心血量增多.(肌肉泵) 3 影响外周阻力改变的的原因主要是由于骨骼肌和腹腔器官阻 力血管口径的改变,等张运动时,骨骼肌阻力血管口径变大,使外 周阻力下降,具体机制尚不十分清楚;
等张运动表现及原因
运动时,每搏输出量增大,心缩期射入主动脉的血量增多,心缩期中主动 脉和大动脉内增加的血量变多,管壁所受的张力也更大,故收缩期动脉的升 高更加明显.由于动脉血压升高,血流速度就加快,如果外周阻力的变化不大, 则大动脉内增多的血量仍可在心舒期流至外周.到舒张期末,大动脉内存留 的血量和每搏输出量增加之前相比,增加并不多。
心血管系统 呼吸系统 消化系统 神经系统 运动系统
内分泌系统 免疫系统
器官、系统水平研究
器官和系统水平的研究,有 利于把复杂的整体生命活动 化整为零地分别进行研究, 如:运动时心血管系统的机 能会发生较大的变化,表现 为心率、血压、心输出量升 高。对引起这些指标升高的 因素和变化特点的研究,就 是器官、系统水平研究。
心脏由左右两个心泵组成:右心将血液泵入肺循环;左心 则将血液泵入体循环各个器官.每侧心脏均由心房和心室组 成.心房收缩力较弱,但其收缩可帮助血液流入心室,起了初级 泵的作用.心室收缩力强,可将血液流入肺循环和体循环.心脏 和血管中的瓣膜使血液在循环系统中只能以单一方向流动.
高中物理奥赛必看讲义——运动学
运动学第一讲 基本知识介绍一.一. 基本概念1. 质点质点2. 参照物参照物3. 参照系——固连于参照物上的坐标系(解题时要记住所选的是参照系,而不仅是一个点)是一个点)4.绝对运动,相对运动,牵连运动:v 绝=v 相+v 牵二.运动的描述1.位置:r=r(t) 2.位移:Δr=r(t+Δt)-r(t) 3.速度:v=lim Δt→0Δr/Δt.在大学教材中表述为:v =d r/dt, 表示r 对t 求导数求导数 4.加速度a =a n +a τ。
a n :法向加速度,速度方向的改变率,且a n =v 2/ρ,ρ叫做曲率半径,(这是中学物理竞赛求曲率半径的唯一方法)a τ: 切向加速度,速度大小的改变率。
a =d v /dt 5.以上是运动学中的基本物理量,以上是运动学中的基本物理量,也就是位移、也就是位移、也就是位移、位移的一阶导数、位移的一阶导数、位移的一阶导数、位移的二阶导数。
位移的二阶导数。
可是三阶导数为什么不是呢?因为牛顿第二定律是F=ma,即直接和加速度相联系。
(a 对t 的导数叫“急动度”。
)6.由于以上三个量均为矢量,所以在运算中用分量表示一般比较好.由于以上三个量均为矢量,所以在运算中用分量表示一般比较好三.等加速运动v(t)=v 0+at r(t)=r 0+v 0t+1t+1//2 at 2 一道经典的物理问题:二次世界大战中物理学家曾经研究,当大炮的位置固定,以同一速度v 0沿各种角度发射,问:当飞机在哪一区域飞行之外时,不会有危险?(注:结论是这一区域为一抛物线,此抛物线是所有炮弹抛物线的包络线。
此抛物线为在大炮上方h=v 2/2g 处,以v 0平抛物体的轨迹。
) 练习题:一盏灯挂在离地板高l 2,天花板下面l 1处。
灯泡爆裂,所有碎片以同样大小的速度v 朝各个方向飞去。
求碎片落到地板上的半径(认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的,(认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的,即切即切向速度不变,法向速度反向;碎片和地板的碰撞是完全非弹性的,即碰后静止。
高一物理运动学知识点讲义
高一物理运动学知识点讲义一、引言运动学是物理学中的一个重要分支,它研究物体的运动以及与之相关的力和能量。
在高中物理学习中,运动学是一个基础且必不可少的部分。
本讲义将介绍高一物理运动学的主要知识点,帮助同学们理解和掌握这些重要概念。
二、直线运动1. 位移和位移公式位移是描述物体在一段时间内从出发点到达终点的位置变化。
位移的大小等于终点位置减去出发点位置。
位移公式为:Δx = x 终点 - x出发点。
2. 平均速度和瞬时速度平均速度指物体在一段时间内的位移与时间的比值。
瞬时速度指物体在某一瞬间的瞬时位移和瞬时时间的比值。
3. 加速度和加速度公式加速度是物体速度变化率的物理量。
加速度的大小等于速度的变化量除以时间的变化量。
加速度公式为:a = Δv / Δt。
三、曲线运动1. 圆周运动圆周运动是物体绕固定轴线做周而复始的往复运动。
它有两个重要的物理量:角位移和角速度。
角位移表示物体在圆周运动中的位置变化,它的单位是弧度。
角速度表示单位时间内角位移的变化率,它的单位是弧度/秒。
2. 简谐振动简谐振动是一种重要的曲线运动,它是指物体在恢复力作用下在平衡位置附近做来回往复振动的运动。
简谐振动的重要物理量有振幅、周期和频率。
振幅表示最大位移的大小,周期表示一个完整振动所需的时间,频率表示单位时间内振动的次数。
四、运动学定律1. 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律,它表明物体在无外力作用下,或合力为零时,保持匀速直线运动或静止。
2. 牛顿第二定律牛顿第二定律描述了力、质量和加速度之间的关系。
它的数学表达式为:F = ma,其中F表示力,m表示物体的质量,a表示加速度。
3. 牛顿第三定律牛顿第三定律表明,任何两个物体之间都存在大小相等但方向相反的作用力。
这是普遍的作用-反作用原理。
五、小结运动学是物理学的基础,它研究物体的运动及其背后的力和能量。
高一物理运动学知识点包括直线运动和曲线运动,以及运动学定律的三个规律。
第1章运动学基础与点的运动学资料
力学模型:
建立力学模型的意义:
反映事物本质,忽略其次要因素,合理、抽象、简化,便 于数学描述。
常见的力学模型:
质点 质点系 刚体 刚体系 连续介质
参考系(参考空间):
通常选取某个物体作为描述运动的参照物,称为参考体。 与参考体相固连的整个延伸空间,称为参考系(参考空 间)。
坐标系:
确定参考系后,为了便于对物体的运动进行定量描述,即确定物体在此参考 系中的位置,还必须选定与参考系相固连的某种坐标系,从而建立物体位置 与其坐标值之间的一一对应关系。在同一参考系中可以根据需要建立不同的 坐标系。不作特殊说明,一般选取地球作为描述物体运动的参考系。 4
1
O1
O2
y
M
9
约束的分类:
按物体间相互接触的形式及其限制运动的特点,将约束分 类如下:
1.柔索约束和刚性约束; 2.光滑面约束; 3.光滑圆柱铰链约束; 4.固定铰支座约束; 5.活动铰支座约束; 6.光滑球铰链支座约束; 7.固定端约束
10
1.柔索约束和刚性约束:
柔索约束是物体与柔软不可伸长的柔索相连接而成,只限 制物体产生背离柔索方向的位移。
a
对于标量 ab a b ab
对于矢量
ab
a
b
a
b
b a b
分量与投影: 补充内容
无定义
一个矢量的某轴分量 两个不同的概念
一个矢量在某轴的投影
一个矢量的某轴分量取决于另一轴的方位。
一个矢量在某轴的投影只取决于该轴的位置。
y y
ry
r ry
r
r
rx 0
rx
rx
x
rx x
x
7
工程力学
1章 运动学基础与点的运动学.ppt
y
A
x s cos 45 AM cos
60 sin 2t 40 cos
y MB sin 20sin
由AOB得
s
45
O
M
B
x
sin s sin 45 sin 2t 2t
AB
得M点的运动方程为 x 60sin 2t 40cos2t
y 20sin 2t
32
(2)、M点的速度在x、y轴上的投影为
2、运动——变化(社会的、化学的、 生物等)
机械运动:物体在空间中位置的变化; 固体的移动和变形;流体 的流动。
9
力学主要研究两个问题:
( 1)研究物体的运动,研究作用在 物体上的力和运动之间的关系 ( 2)研究物体的变形,研究作用在 物体上的力与变形之间的关系
10
二、 参考空间,参照物,坐标系
• 参考空间:研究物体运动时所参照 的空间.
• 参照物:与参照空间固连的物体。 • 参照坐标系:建立于参照空间的坐
标系。 • 运动方程:确定物体在空间任一瞬
间位 置的数学方程。
11
三 、研究方法
1、矢量法 矢量 矢量运算矢量方程 求解
解析法
A
B
AX AY
AZ
BX BY BZ
几何法 : 解三角形
dr vdte
e
v
e
e
zk
zk
v
e
v e
vz k
vz k
29
de dt
(d
e
)
/
dt
d dk
de dt
d
dt
k e
de
de dt
d
dt
e
第一讲 运动学
第一讲 运动学一.内容提要(一)高考涉及的运动学知识 1.基本概念(1)机械运动、平动和转动.(2)质点.(3)参照物(系).为描述运动而假定不动的物体. (4)时间和时刻. (5)速度和速率.(6)加速度 tv v t v a t 0-=∆∆=注意0v v t -为矢量差,若在一条直线上,则设定正方向后,用正负号来表示其方向.2.直线运动的有关规律(1)变速运动的平均速度 sv t= s :位移.平均速度是矢量. (2)匀变速直线运动:at v v t +=0 2021at t v s += 2022v v as t -= t v t v v s t =+=20 中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度 20tv v t S v t +==(3)自由落体运动:上面方程组中的v 0=0,a =g(4)竖直上抛运动:上面方程组中的a =-g (5)运动图像:s —t 图和v —t 图. 3.运动的合成与分解运动的合成与分解是指位移、速度、加速度等矢量的合成与分解,遵循平行四边形法则.注意:合运动是质点的实际运动.4.平抛运动的有关规律平抛运动可视为沿初速度方向的匀速直线运动和与初速度方向垂直的自由落体运动的合运动.如果以初速度方向为X 轴,以加速度方向为Y 轴,以抛出位置为坐标原点建立坐标系,则:0x s v t = s =212y s gt =0v v x = 22y xv v v +=0sin tan y v gt v v θθ====二.竞赛补充的提高知识1.绝对速度、相对速度和牵连速度通常..取地球参照系为静系,相对于地球参照系的速度称为绝对速度.令地球参照系为a , b 物体相对于地球运动的速度为v ba ,c 物体相对于b 物体的速度为v cb .则c 对a 的速度v ca = v ba + v cb (注意此加法应依照矢量合成的平行四边形法则进行)其中, v ca 称为绝对速度;v cb 称为相对速度;v ba 称为牵连速度.(这一规律可记为:丙物体对甲物体的速度,等于丙物体对乙物体的速度和乙物体对甲物体的速度的合成.)位移和加速度也有类似的规律:s ca = s ba + s c b a ca = a ba + a cb2.斜抛物体运动一般的抛体运动,通常是指初速度与加速度的夹角不为900、00和1800的情形.解决这类问题还是分解到两个方向来考虑.(1) 平面直角坐标分解法:即沿加速度a 的方向和垂直a 的方向分解,两个分运动分别 是相互垂直的匀速运动和匀变速运动. (2)沿初速度v 0和加速度a 的方向分解法:两个分运动分别是速度为v 0的匀速运动和初速度为0、加速度为a 的匀加速运动. 二.练习题1.如图1-1所示,光滑斜面AE 被分成四个长度相等的部分,即AB =BC =CD =DE ,一物体由A 点由静止释放,下列结论正确的是A .物体到达各点的速率2:3:2:1:::=E D CB v v v v B .物体到达各点所经历的时间3222D C B E t t t t ===C .物体从A 运动到E 的全过程平均速度B v v = 图1-1D .物体通过每一段的速度增量均相等2.一辆匀速行驶的摩托车经过一静止的汽车时,汽车启动,以后汽车和摩托车的速度时间图像如图所示,下列判断正确的是: A .前8秒内汽车的平均速度大于7.5m/s B .汽车前8秒内的加速度逐渐增大C .汽车与摩托车只能相遇一次 图1-2D .汽车和摩托车可以相遇两次3.静止在光滑水平面上的木块,被一颗子弹沿水平方向击穿,若子弹击穿木块的过程中子弹受到木块的阻力大小恒定,则当子弹入射速度增大时,下列说法正确的是:A .木块获得的速度变大B .木块获得的速度变小C .子弹穿过木块的时间变长D .子弹穿过木块的时间变短4.汽车在第一个红绿灯处由静止启动,沿平直公路驰向车站并停在车站,运行的距离为s,若汽车加速时,加速度大小恒为a1,减速时,加速度大小恒为a2,由此可知汽车在这段路上运行的最短时间是多少?5.在光滑的水平轨道上有两个半径都是r的小球A和B.当两球球心间的距离大于L 时,A球以速度v o做匀速运动,B静止.当两球球心间的距离等于或小于L时,A球做加速度大小为2a的匀减速运动,同时B球开始向右做初速度为零的加速度为a的匀加速运动,如图1-2所示.欲使两球不发生接触,则必须满足什么条件?图1-36.一客车从静止开始以加速度a做匀加速直线运动的同时,在车尾的后面离车头为x 远的地方有一乘客以某一恒定速度v正在追赶这辆客车,已知司机从车头反光镜内能看到离车头的最远距离为x0,同时司机从反光镜中看到该人的像必须持续时间在t0内才能注意到该人,这样才能制动客车使车停下来,该乘客想要乘坐上这辆客车,追赶客车匀速运动的速度v所满足的条件的表达式是什么?若a=1.0m/s2,x=30m,x0=20m,t0=4.0s,求v的最小值7.如图所示,甲、乙两同学从河中O点出发,分别沿直线游到A点和B点后,立即沿原路线返回到O点,OA、OB分别与水流方向平行和垂直,且OA=OB,若水流速度不变,两人在静水中游速相等,则他们所用时间t甲、t乙的大小关系为A.t甲<t乙B.t甲>t乙C.t甲=t乙D.无法确定图1-4v通过绕过光滑定滑轮的轻绳拉动湖中的小船,8.如图1-5所示,汽车以恒定的速度开始时车与滑轮间的绳子竖直,车尾与滑轮间的距离为h,车尾与船头等高,连接到小船的30,绳子绷直.当连接到绳子与水平面夹角为037时,求小船的速小船的绳子与水平面夹角为0度和汽车的位移.图1-59.如图1-6所示,一小滑块通过长度不计的短细绳拴接在小车的板壁上,滑块与小车底板之间无摩擦.小车由静止开始一直向右做匀加速运动,经过2 s细绳断掉,又经过一段时间,滑块从小车尾部掉下来.从断绳到滑块离开小车这段时间t中,已知滑块在时间t的前3 s内图1-6相对于小车滑行了4.5 m,后3 s内相对于小车滑行了10.5 m.求:(1)小车底板的长度;(2)从小车开始运动到离开车尾掉下,滑块相对于地面移动的距离.(3)若小车尾部离地面高度为0.2m,则滑块落地时离车尾的水平距离是多少?10.如图1-7,水平地面上有一个坑,其竖直截面为半圆,ab为沿水平方向的直径。
运动力学基础培训课件
运动力学基础
45
自由体操腾空
运动力学基础
46
第五节 骨与关节生物力学
运动力学基础
47
运动力学基础
48
LOREM IPSUM DOLOR
一、骨的概述 (一)骨的组成和分 类 颅骨29块 躯干骨51块 四肢骨126块
即M=F×d。
分析:手握球做屈肘 动作产生的力矩
运动力学基础
18
第二节 人体运动的动力学
运动力学基础
19
LOREM IPSUM DOLOR
• 一、牛顿运动定律
• (一)牛顿第一定律
•
任何物体在不受外力作用(或所受合外力为零)时将保持静
止或匀速直线运动状态不变,又称惯性定律。
• (二)牛顿第二定律
希尔三元素模型:①可收缩成分:相当于骨骼肌中肌 纤维成分;②串联弹性元:主要是位于骨骼肌两端的肌腱; ③并联弹性元:包裹在整个骨骼肌表面和肌束、肌纤维表 面的结缔组织。
运动力学基础
11
3. 其他内力 人体内各组织器官具有不同的形态、结构和生 物力学特性。人体由于各种运动过程引起这些组织器官发 生形态、位置改变时,可以产生摩擦力、流体阻力等。
重心高度相同, 支撑面越大,稳定角越大; 支撑面相同, 重心越高, 稳定角越小。
运动力学基础
29
(2)稳定系数:稳定系数是指稳定力矩与倾倒力矩的比值。
稳定系数大于1时,物体能抵抗外来翻倒力矩,平衡不被破坏; 稳定系数小于1时,物体抵抗不住外来的翻倒力矩,平衡将遭到破 坏,物体会翻倒。
《犯罪高手》MV 中迈克尔杰克逊倾斜45°
2. 角速度 连接运动点和圆心的半径在单位时间内转过的弧度 叫做“角速度”。国际单位为弧度/秒,用字母ω表示。
5章运动学基础课件
v
cos(v ,
j)
v
y
,
v
cos(v ,k )
vz
v
理论力学电子教案
运动学基础
8
(同3)理加速a 度 dv
dv x
i
dv y
j
dvz
k
dt dt dt dt
d2 x dt2
i
d2 dt
y
2
j
d2z dt 2
k
axi ay j azk
大小和方向为
a a2x a2y a2z
将其代入上式,8 得
s 2Rj π sin 2πt
40 这就是点B的弧坐标表示的运动方程。
理论力学电子教案
运动学基础
28
例 题 5-4
点B速度大小: v ds π2 cos 2πt dt 20
点B的加速度 a 在切向的
投影:
at
dv dt
π3 sin 2πt 10
在法向的投影:
an
v2
π2 20
滑槽运动,j =wt,w为常
量。试求规尺上任一点M 的运动方程、轨迹方程、
速度及加速度方程。
理论力学电子教案
例 题 5-2
运动学基础
13
解:考虑任意位置,点M的
坐标 x,y可以表示成
x (a b)cos j (a b)coswt
y bsin j bsinwt
上式即为点M的运动方程。
上式中消去角j,即得点M
钉在t1=(1/4 ) s 和t2=1 s时的加 速度。
理论力学电子教案
运动学基础
27
例 题 5-4
解:已知销钉B的轨迹是圆弧
DE,中心在点A,半径是R。
运动学基础ppt课件
4
骨折
•
第一阶段 远端主动运动Biblioteka 近端静力性收缩动静结合
重建
第二阶段 主动与负重
骨结构改造
整体统一
肢体功能 恢复
局部与
5
运动形式与分类
功能位与解剖位
所有关节运动 环绕3个相互垂 直的轴心,沿 着3个相互垂直 的平面进行单 一或者复合运 动。
垂直轴
冠状轴 矢状轴
6
运动形式
环节 指人体身上可以活动的每一段肢体,节段或关节 ;
学习观点与方法分析制定骨结构改造重建局部与整体统一骨折第一阶段远端主动运动近端静力性收缩第二阶段主动与负重肢体功能恢复动静结合2020110运动形式与分类所有关节运动环绕3个相互垂直的轴心沿着3个相互垂直的平面进行单一或者复合运功能位与解剖位冠状轴垂直轴矢状轴2020110运动形式环节指人体身上可以活动的每一段肢体节段或关节
辅助运动 肢体肌力达2级以上,借助外力(可以是自身的 健侧肢体或他人帮助)做的运动。 作用:逐步增加肌力。
18
运动类型
主动运动 肌力达到3级能抗重力时,可由骨骼肌主动收 缩完成肢体的运动。 作用:提高肌力,增加关节活动范围。
抗阻运动 肌力达4-5级时,能克服自身重力和外来阻力 完成全关节活动范围的运动。 作用:有效增强肌力和耐力、改善关节活动和神经系统的 协调功能 。
19
运动类型
肌 力
4-5级 3级 2级以上 0-1级
抗阻运动 主动运动 辅助运动 被动运动
20
总结
人体运动规律 康复基础理论
指导
康复治疗实践 分析
康复
回归家庭与社会
制定正确的治疗方案 恢复
运动障碍
21
感谢聆听!!!
《运动学基础》课件
基本概念:能量守 恒定律是指在一个 封闭系统中,能量 既不会凭空产生, 也不会凭空消失, 只能从一种形式转 化为另一种形式。
应用:在运动学 中,能量守恒定 律可以用来解释 物体的运动状态 和能量变化。
实例:例如,一 个物体从高处落 下,重力势能转 化为动能,这就 是能量守恒定律 的应用。
意义:能量守恒 定律是物理学的 基本定律之一, 对于理解自然界 的规律和现象具 有重要意义。
运动学是物理学的基础学科之一,研究物体运动的基本规律和原理。 运动学在工程、机械、航空航天、生物医学等领域有着广泛的应用。 运动学是理解自然界运动现象、解决实际问题的重要工具。
运动学是物理学、数学、工程学等学科交叉融合的桥梁,对于培养跨学科思维和创新能力具有重要意义。
第一定律:物体在没有外力作用的情况下,保持静止或匀速直线运动状态 第二定律:物体受到的力与其质量成正比,与其加速度成反比 第三定律:作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上 运动学基本原理:描述物体运动的基本规律,包括位移、速度、加速度等概念
汇报人:
添加标题
势能:物体由于位置 变化而具有的能量
添加标题
机械能:物体由于运 动和位置变化而具有 的能量
添加标题
内能:物体内部分子、 原子等微观粒子的运 动和相互作用所具有 的能量
添加标题
电能:物体由于电荷 的移动和相互作用所 具有的能用所具 有的能量
添加标题
核能:物体由于核反 应和相互作用所具有 的能量
定义:加速度是物体速度的变化率, 表示物体速度的变化快慢
单位:加速度的国际单位是米/秒² ( m /s ²)
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
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
大学物理02运动学ppt
06
练习题与答案
基础练习题
题目1
一质点在x轴上运动,其位置坐标x随时间t 变化的规律为x=t^2+3,则从t=0到t=2, 质点的位移为多少?
题目2
一质点做匀速直线运动,其速度为v=4m/s, 求该质点在任意时刻的速度矢量表达式。
进阶练习题
题目1
一质点在二维平面内做匀速圆周运动,其线速度为 v=2πm/s,求该质点绕圆心转一圈所需的时间。
详细描述
位置是指物体在某一时刻所处的空间点,通常用坐标来表示。位移则表示物体位置的变化量,即物体在空间中移 动的路径和距离。在二维平面中,可以用x和y坐标表示物体的位置,而位移则是起点和终点的坐标差值。在三维 空间中,还需要引入z坐标来表示物体的位置和位移。
速度和加速度
总结词
速度和加速度是描述物体运动快慢和方向的基本物理量。
答案:速度矢量表达式为$v=(4,0)$。
03
解析:由于质点做匀速直线运动,其速度大小和方向都不随时 间变化,因此任意时刻的速度矢量表达式都为$v=(4,0)$。
答案与解析
题目3答案及解析:
答案:绕圆心转一圈所需的时间为1s。 解析:根据线速度的定义式$v=frac{s}{t}$,得到$t=frac{s}{v}=frac{2pi m}{2pi m/s}=1s$。
大学物理02运动学
目
CONTENCT
录
• 引言 • 运动学基础 • 匀速直线运动 • 匀加速运动 • 相对运动 • 练习题与答案
01
引言
主题简介
运动学
研究物体位置随时间变化的规律的科学。
运动学在物理学中的地位
为后续学习力学、电磁学等打下基础。
运动学与其他学科的联系
运动学讲义
1
假期辅导(物理)2
运动学
Lyndon
2、 ������������ /2 = (������0 + ������������ )
2
1
3、 初速度为 0 的匀变速直线运动 (1)1T 末,2T 末,3T 末……瞬时速度之比:
(2)1T 内,2T 内,3T 内……位移之比:
(3)第一个 T 内,第二个 T 内,第三个 T 内……的位移之比:
三、 运动图像的应用 1、v-t 图像 2、x-t 图像 3、特殊图像
2
假期辅导(物理)2
运动学
Lyndon
例题 3、 (多选)下列给出的四组图像中,能够反映同一直线运动的是
例题 4、如图所示,两物体由高度相同、路径不同的光滑斜面由静止下滑,物体通过两条路 径的长度相等,通过 C 点前后速度大小不变,且到达最低点 B、D 时两点的速度大小相等, 则下列说法正确的是 A.物体沿 AB 斜面运动时间较短 B.物体沿 ACD 斜面运动时间较短 C.物体沿两个光滑斜面运动时间相等 D.无法确定 四、 实验:研究匀变速直线运动
(4)通过连续相等的位移所用的时间之比:
例题 2、如图所示,光滑斜面 AE 被分成四个相等的部分,一物体由 A 点从静止释放做匀加 速直线运动,下列结论不正确的是() A. 物体到达各点的速率之比 vB: vC: vD: vE=1: 2: 3: 2 B.物体到达各点经历的时间 tE=2tB=tC=tD C.物体从 A 到 E 的平均速度 v=vB D . 物 体 通 过 每 一 部 分 时 , 其 速 度 增 量 vB-vA=vC-vB=vD-vC=vE-vD
= lim∆������→0
∆������ ∆������
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
高一·物理·竞赛班·第1讲·学生版
讲述高端的真正的物理学
3
速度: v
S S 或v ;平均速度的方向与位移的方向相同。由于作变速直线运动的物体,在各 t t
段路程上或各段时间内的平均速度一般来说是不相同的。故一提到平均速度必须明确是哪段位移上 或哪一段时间内的平均速度。 ② 瞬时速度(又称即时速度) 要精确地如实地描述质点在任一时刻地邻近时间内变速直线运动的快慢,应该把 t 取得很短, t 越短,越接近客观的真实情况,但 t 又不能等于零,因为没有时间间隔就没有位移,就谈不上 运动的快慢了,实际上可以把 t 趋近于零,在这极短时间中,运动的变化很微小,实际上可以把质 点看作匀速直线运动,在这种情况下,平均速度可以充分地描述该时刻 t 附近质点地运动情况。 我们把 t 趋近于零,平均速度 ΔS 所趋近的极限值,叫做运动质点在 t 时刻的瞬时速度。用数学
a lim
t 0
v 。 t
若质点做匀速直线运动,它的加速度大小和方向恒定不变,则平均加速度就是瞬时加速度,通常
t o =0,时间 t t t o
高一·物理·竞赛班·第1讲·学生版 讲述高端的真正的物理学
4
可用末时刻 t 表示,则加速度定义式为:
a
vt v0 v , t t
写在竞赛课堂之前
亚里士多德开启了理性分析世界的物理学的第一篇章,虽然,他的篇章中多数内容都是错误的 。例如,他认为自然界应该有四种基本“元素”:风,火,土,水组成,例如他认为重的东西下落 的快,例如,他认为地球是静止不动的等等。后来,历史逐渐纠正了这些错误。但是不得不否认, 亚里士多德的分析问题的一些基本思想:分析问题的基本构成,分析事物间的联系,抽象物理量等 等都为后人的工作打下了良好的基础。 伽利略是个热爱实验的好童鞋,他用假想的逻辑性很强的实验,验证了并不是重的东西就下落 的快;他亲自设计实验,设计建造计时器,研究了困扰世人几个世纪的落体问题,给出了匀加速运 动的公式。这些工作都透露着物理的理性之光:严密的逻辑推理和尽量精确的实验验证。 突然有一天,伽利略童鞋挂了,同一天,牛顿牛童鞋出生了。然而,他写的书《自然哲学的数 学原理》的发表,远远要比他的出生更为重要。因为,他第一次以用占据当时数学制高点的微积分 ,解释了当时的物理学前沿:天体运动。在他的严密的逻辑推理+数学推演下,人眼所能见到的一切 ,似乎都有了可计算的答案。就连牛顿自己所相信的“上帝”似乎都不再具备存在的价值。 就在一切都按照牛顿给出的“三大定律”和“万有引力定律”所构建的完美机械世界中运行的 时候,一个在欧洲的专利局小职员,对这个世界的一个基本性质提出了质疑:爱因斯坦发表文章, 质疑时间的绝对性,并且以另一种他认为是绝对的东西作为基本原理,开辟了另一片物理世界的天 空。在爱因斯坦的理论框架中,牛顿的理论仅仅是速度很小的一种粗略的近似。 后来,前仆后继的各种人又相继的给出了更多对于我们能见到的,看不到的,感受得到的,感 受不到的万事万物的运行机制的解释。他们运用着理性之光,通过分析总结,假设,实验,修正, 再实验验证的方式不断的重塑着人类对于一切的认识。这群人,就是物理学家。 Physics is what physicists do. 物理解决的是“一切”问题,物理学家想要的是“一切”的答案。例如:我们从哪里来?我们 是由什么构成的?时间是什么?我们能“穿越”么?…… 物理学家不满足于数学家给出的“这个东西是可算的,我们证明了”的答案。物理学家也不会 纠结于工程师们纠结的“如何能精确的连续打出99999个直径为1.00mm的孔”。 物理学家希望能够给人类的智慧贡献更多:经济,心理,金融,工程,医学,甚至看似对立的 宗教…… 踏入高中物理竞赛课堂之前,童鞋们所经历的“物理”神马的,都只是真正的理性训练之前的 “浮云”。在这里,你将面对的是真正的高端的启迪智慧的物理学。在这里,你将收获的将不仅仅 是知识,题目,答案,分数。你们将接过之前所有物理学家们奋斗传来的理性的火炬,并用它照亮 人类的未来。
v = lim (
Δt →0
Δx Δy Δz ˆ+ ˆ+ ˆ) x y z Δt Δt Δt
ˆ ˆ y 其中 x
ˆ 代表三个方向上的单位矢量,是无单位的量。引入单位矢量是因为总的速度不等于各个方向速度 z
大小直接相加,而必须用勾股定理计算合成的速度。 加速度的坐标定义法也一样,这里展开了。 三. 物理的图像 物理量之间的关系可以用函数来表达,这些函数关系也可以通过他们的图像来理解.比如 图, 图,等等.研究这些图像时候要注意横纵坐标的意义,不同图线的物理意义,图线中包围 的面积的意义等等. 矢量的分析也可以通过作图来理解,注意矢量的方向,大小.
高一·物理·竞赛班·第1讲·学生版
讲述高端的真正的物理学
5
【例1】 一质点做直线运动,前一半位移的运动速度恒为 半位移的速度大小不变,求该速度大小. ,整段运动的平均速度为 ,设其后一
(注意这不是加速度的决定因素,根据牛顿第二定律可知,一个质点的加速度是由它受到的合 外力和它的质量共同决定,牛顿第二定律的表达式所表示的是加速度的决定式即:
a
F ) m
对匀变速运动,加速度的方向总是跟速度变化量的方向一致。 加速度的大小和方向跟速度的大小和方向没有必然联系。速度与加速度的关系,不少同学有错 误认识,复习过程中应予以纠正。 ①、加速度不是速度,也不是速度变化量,而是速度对时间的变化率,所以速度大,速度变化 大,加速度都不一定大。 ②、加速度也不是速度大小的增加。一个质点即使有加速度,其速度大小随时间可能增大,也 可能减小,还可能不变。(两矢量同向,反向、垂直) 二. 矢量和标量 只有大小没有方向的量叫做标量. 通常手写矢量用 矢量的运算: 1. 加减法:平行四边形法则 坐标系中:把对应的坐标相加减 2. 矢量的数乘: 坐标系中: 根据矢量运算方法: 分别可以把位移,速度,加速度向着各个方向投影,用其分量描述。例如我们的速度就可以定 义为: (带箭头的字母来表示).矢量的大小用“绝对值”来表示: .
v=
S 。 t
例如在某一时间内,质点沿闭合曲线环形一周,显然质点的位移等于零,平均速度也为零,而 质点的平均速率是不等于零的。所以平均速度的大小与平均速率不能等同看待。当质点沿直线单一 方向运动时平均速度的大小等于平均速率。而瞬时速率就是瞬时速度的大小,而不考虑方向。 加速度 在变速直线运动中,速度改变的快慢一般是不同的,为了研究速度随时间而改变的特征,有必 要引入加速度这个概念:速度的变化量和所用时间的比值叫做加速度。 仿前面定义速度的方法,若运动物体在 t o 时刻的速度为 v o (初速度),在 t 时刻的速度为 vt (末 速度),那么在 t t t o 这段时间里,速度的变化量(也叫速度的增量)是
Δt
式可表示为:
v = lim
Δt →0
ΔS , Δt
它具体表示 t 时刻附近无限小的一段时间内的平均速度,其值只随 t 而变,是精确地描述运动快 慢程度的物理量。以后提到的速度总是指瞬时速度而言。平均速度、瞬时速度都是矢量。 描述质点的运动,有时也采用一个叫“速率”的物理量;速率是标量,等于运动质点所经过的 路程与经过该路程所用时间的比值,若质点在 t 时间内沿曲线运动,通过的路程S(即曲线的长度) ,则S与 t 的比值叫在时间 t 内质点的平均速率,可表示为
--孙鹏
高一·物理·竞赛班·第1讲·学生版
讲述高端的真正的物理学
1
物理研究的第一个最基本的问题就是运动,我们本讲的主要目的就是学会用严密的数学语言描 述运动,并且依据运动本身的特有性质:例如矢量特性,相对性等处理一些实际问题。 并且引入一个物理竞赛的基本方法:微元法(微积分的爸爸)。
板块一
运动的描述
②、若质点在 oxy 平面内或 oxyz 空间内,从A点运动到B点,则这段时间内的位移S可用 oxy 或
oxyz 坐标系中初位置和末位置坐标 R1 、 R2 表示,如左下图所示。
运动质点在一段时间内所经过的轨迹的长度叫做路程。在上述沿直线运动(不往复)的情况下 ,位移的大小等于路程。可通过右上图体会一下位移与路程的区别与联系。 时刻和时间 时刻指某一瞬时,是与某一状态相对应的物理量。如第n秒初、第n秒末,并不是同一时刻;而 第(n—1)秒末与第n秒初,第n秒末与第(n+1)秒初则是同一时刻。 时间指两时刻的间隔,是与是与某一过程相对应的物理量。注意第n秒内与前n秒内不是同一段 时间。 速度 ① 平均速度 在变速直线运动中,各时刻物体运动的快慢不同,可用平均速度粗略描述一段时间内运动的快慢和 方向。在一段时间内 t 内,质点的位移为S,则位移S(或 Δr )与时间 t (或 t )的比值,叫做平均
v vt vo ,
v 与 t 的比值称为这段时间内的平均加速度,可表示为: v a , t
平均加速度只能粗略描述速度改变的快慢程度。跟平均速度引导到瞬时速度的过程相似,选取 很短的一段时间 t ,当 t 趋近于零时,平均加速度的极限值,叫做运动质点在 t 时刻的瞬时加速度 。用数学式可表示为:
<教师备案>这部分涉及一些高考难度的运间的变化,成为机械运动. 研究机械运动内在规律的科学,叫做动力学.运动学时研究物体运动状态及其变化的描述,而不管 这种变化的原因. 为了能够更好的研究物体的运动状态,我们需要定义位置,速度,加速度等等的物理量.运动随 时间的变化可以通过运动学方程来研究. 一. 概念与方法 任何物体都有一定的大小和形状,为使问题简化,我们可以采用抽象的方法:若物体的大小和 形状在所研究的现象中不起作用或所起作用可以忽略不计,我们就可以把物体看作一个没有大小和 形状、具有同等质量的点,称为质点。质点突出了“物体具有质量”和“物体占有位置”这两个根 本性质。 质点是一个理想模型。在物理学中常常用理想模型来代替实际的研究对象,这样抽象的目的是 简化问题和便于作较为精确的描述。质点只是一例,以后还要用到光滑斜面、理想气体、点电荷等 理想模型,要注意理解和学会这种科学的研究方法。 在下列情况下,一个实际物体都可视为质点: ① 在所研究的问题中,大小、形状和内部结构可以不计的物体; ②、物体平动时,任一点的运动状态都相同。所以,在研究的问题中,大小可以不计的平动物 体;③、若一个物体既有平动又有转动,而在所研究的问题中,转动可以不计,该物体也可视 为质点。 若研究地球绕太阳公转时,地球可视为质点;而研究地球上重力加速度随纬度的变化时,地球 则不可视为质点。又如研究一根弹簧的形变,弹簧即使很短也不可视为质点;物质的分子和原子都 很小,但在研究其内部的振动和转动时,视为质点就没有意义了。 有了质点我们还不能直接定义机械运动,为了正确的确定物体位置及其变化,必须事先选取另外 一个假定为不动的物体作为参照才有意义.这个选来作为参照的物体叫做参照物.为了定量的描述 物体的运动,还需要在参照系上建立坐标系,来描绘空间中的位置,(有时再加上时间).作为研 究物体运动时所参照的物体(批次不做相对运动的物体群),称为参考系.