01质点运动学12016
大学物理质点力学第一章 质点运动学 PPT
方向：
cosa
=
x r
cosβ=
y r
cosγ=
z r
路程:质点所经路径得总长度。
三、速度
描述位置矢量随时间变化快慢得物理量
1、平均速度
在移质为点r由）A，到单B的位过时程间中内（的所平用均时位间移为称为t该，质所点发在生该的过位
程中的平均速度。
v
=
Δ Δ
r t
=
Δx Δt
i
+ΔΔ
y t
j
+
Δ Δ
0
Δx
Δ t —割线斜率（平均速度）
dx —切线斜率（瞬时速度） dt
x~t图
t tt
1
2
2、 v ~ t 图
v ~ t图
割线斜率：
Δv Δt = a
v v2
切线斜率：
dv dt
=a
v1
v ~ t 图线下得面积(位移):
0 t1
t2
x2
dt dx x2 x1 x
t1
x1
t2 t
3、 a ~ t 图
=
dθ
dt
B
Δθ A
θ
0
x
(3)、角加速度
β =ΔΔωt
β
=
lim
Δt
Δω
0Δ t
=ddωt
=ddθt2 2
(4)、匀变速率圆周运动
0
t
1 2
t2
0 t
2
2 0
2
(5)、线量与角量得关系
Δ s = rΔθ
lim Δ s
Δt 0Δ t
=
lim
Δt 0
r
Δθ
大学精品课件：01第一章质点运动学
第二节 质点运动的描述
一、参考系 坐标系
参考系（Reference Frame） ：
确定一个物体的位置总是相对于某一物体或某一物体系来确定，那 么这—物体或物体系就作为描述物体位置的基准，称为参考系。
坐标系（Coordinates） ：
确定了参考系后，为了能够定量地描
r
r
r
第4页
运动方程（Motion Equation）：
矢量形式：
rv(t)
v x(t)i
y(t)
v j
v z(t)k
x x(t)
参数形式：
y
y(t)
z z(t)
轨道方程（ Track Equation ）：
F (x, y, z) 0 G (x, y, z) 0
一般情况：Q rv s， vv v
当t0时：Q rv drv , s ds, drv ds, vv v
第 12 页
三、加速度（Acceleration）
t1时刻，质点位于A处，速度为v(t) t2时刻，质点位于A处，速度为v(t+t) t时间内，速度增量为：
瞬时速度：刻画t 时刻速度的即时变化率
lim vv
rv drv
t0 t dt
o
dr
dt
A
B''
B'
r
B
r(t) r(t＋t)
显然，v 和 r(t) 曲线的斜率有一一对应关系！
第9页
速度在直角坐标系中的解析表示：
rv(t) x(t)iˆ y(t) ˆj z(t)kˆ
大学物理第1章质点运动学ppt课件
大学物理第1章质点运动学ppt课件•质点运动学基本概念•直线运动中质点运动规律•曲线运动中质点运动规律•相对运动中质点运动规律目录•质点运动学在日常生活和工程技术中应用•总结回顾与拓展延伸质点运动学基本概念01质点定义及其意义质点定义用来代替物体的有质量的点，是一个理想化模型。
质点意义突出物体具有质量这一要素，忽略物体的大小和形状等次要因素，使问题得到简化。
参考系与坐标系选择参考系定义为了研究物体的运动而选作标准的物体或物体系。
坐标系选择为了定量描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。
常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系等。
位置矢量与位移矢量位置矢量定义从坐标原点指向质点的矢量，用r表示。
位移矢量定义质点从初位置指向末位置的有向线段，用Δr表示。
质点在某时刻的位置矢量对时间的变化率，即单位时间内质点位移的矢量，用v 表示。
速度定义加速度定义速度与加速度关系质点在某时刻的速度矢量对时间的变化率，即单位时间内质点速度的变化量，用a 表示。
加速度是速度变化的原因，速度变化快慢与加速度大小成正比，方向与加速度方向相同。
速度加速度定义及关系直线运动中质点运动02规律匀速直线运动特点及应用特点质点在直线运动中，速度大小和方向均保持不变。
应用描述物体在不受外力或所受合外力为零的情况下的运动状态。
匀变速直线运动规律探究定义质点在直线运动中，加速度大小和方向均保持不变。
运动学公式包括速度公式、位移公式和速度位移关系式，用于描述匀变速直线运动的基本规律。
定义物体在重力的作用下从静止开始下落的运动。
运动学公式包括位移公式、速度公式和速度位移关系式，用于描述自由落体运动的基本规律。
运动特点初速度为零，加速度为重力加速度，方向竖直向下。
自由落体运动分析竖直上抛运动过程剖析定义物体以一定的初速度竖直向上抛出，仅在重力作用下的运动。
运动特点具有竖直向上的初速度，加速度为重力加速度，方向竖直向下。
高中物理竞赛 第01章质点运动学 (共26张PPT)
力学
经典力学：弱引力场中宏观物体的低速运动 相对论力学：高速运动领域的物体的行为 量子力学：微观领域粒子的行为
经典力学是许多技术领域（土木建筑、交通、机械、制造、航 空航天）的基础理论
经典力学的决定论被量子力学打破
混沌运动：决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动 。非线形系统对初值的极端敏感性——不可预测。又称蝴蝶 效应。经典力学的决定论又被混沌运动打破。
az
dvz dt
d2z dt 2
【例1-1】 已知质点在xy平面内运动，其运动方程是 x R cost
y R sin t 。式中R、 均为正常数。求(1)质点的轨迹方程；
(2)质点在任意时刻的位矢、速度和加速度；(3)质点在t1 0 到 t2 3 2
时间内的位移。
t 解：(1) 由运动方程消去时间参量 ，可得质点轨迹方程
s : 路程即弧线p1p2 路程s是标量
|r| ||r2|
图中 s
|r1| |
| r
|
|r|
a
t 时刻
t t 时刻
时间增量 t
v1(t)
v2 (t t)
速度增量
v2
(t
t
)
v1
(t
)
v
a
v2
v1
v
t2 t1 t
Z
p1
•
v1 (t )
r1
r2
• p2
v2
v1 v
a
dt dx dt dx
v
v0
vdv
x
x0
a( x)dx
【例1-3】 如图在离水面高度为 h 的岸边，绞车以匀速率v0收绳拉船，求船离岸边 x 远处时的速度。
大学物理上第一章质点运动学ppt
加法法则
当有两个或多个质点同时运动时，它们的速 度可以通过矢量加法进行合成。
速率
速度的大小称为速率，用标量符号表示。
04 质点的加速度
瞬时加速度
定义
瞬时加速度是指在某一时刻， 质点运动速度的变化率。
计算公式
$a = frac{dv}{dt}$，其中$a$是 瞬时加速度，$v$是质点的速度， $t$是时间。
定义
平均速度是指在一段时间内质点位移量与时间的比值。
关系
瞬时速度是平均速度在时间趋于零时的极限值，即平 均速度的极限状态就是瞬时速度。
应用
在分析质点运动规律时，通常先求平均速度，再通过 极限思想求得瞬时速度。
速度的矢量性质
矢量表示
速度是一个矢量，具有大小和方向，可以用 矢量符号表示。
方向与正方向
速度的方向与质点运动的方向一致，通常规 定正方向为速度的方向。
重力加速度，大小为 $9.8m/s^{2}$，方向竖 直向下。
圆周运动
圆周运动的定义
质点在平面或空间以一定半径作圆周运动的运动形式。
圆周运动的描述参数
线速度、角速度、周期和频率。
圆周运动的向心加速度
大小为$a = v^{2}/r$，方向指向圆心。
相对运动
相对运动的定义
01
两个物体相对于第三个参照物的运动。
质点运动学的基本概念
质点
没有大小、形状，只有质量的 理想化模型，用于描述实际物 体的运动。
速度
描述质点运动快慢和方向的物 理量。
参考系
用来确定质点位置和描述其运 动的参照物。
位移
质点在空间中的位置变化量。
加速度
描述质点速度变化快慢和方向 的物理量。
第一章 质点运动学
第一章 质点运动学研究物体（质点）的位置随时间而变化的规律 §1. 1质点运动的描述 一 参考系 质点 1 参考系为描述物体的运动而选择的标准物叫做参考系.选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同，这就是运动描述的相对性. 2 质点如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其大小和形状对物体运动的影响，若不涉及物体的转动和形变，我们就可以把物体当作是一个具有质量的点（即质点）来处理 .质点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型 . 目的是为了突出研究对象的主要性质 , 暂不考虑一些次要的因素 . 二 位置矢量 运动方程 位移 1 位置矢量确定质点P 某一时刻在坐标系里的位置的物理量称位置矢量, 简称位矢。
j y i x r+=位矢的值为位矢 的方向余弦2 运动方程k t z j t y i t x t r)()()()(++=消去参数t 得轨迹方程 f(x,y,z)=03 位移讨论：（1）位移的大小与位矢长度的变化（2）位移与路程：r r == r r r x =αcos r y =βcos rz =γcos A B r r r -=∆∴kz z j y y i x x r A B A B A B)()()(-+-+-=∆rr ∆≠∆ 222z y x r ∆+∆+∆=∆212121z y x ++-222222z y x ++=∆r一般情况, 位移大小不等于路程 当Δt →0时，ds r d r =⇒∆三 速度 1 平均速度Δt 时间内，质点从P 1到P 22 瞬时速度当Δt →0时平均速度的极限值叫做瞬时速度, 简称速度即 大小：方向：沿质点运动轨迹的切线方向或讨论：（1）速度与速率： 瞬时速度速度与速率 平均速率与平均速度 平均速率四 加速度（反映速度变化快慢的物理量） 1） 平均加速度与 同方向 2）（瞬时）加速度（1）直角坐标系加速度加速度大小 加速度方向（2）自然坐标系在运动轨迹上任取一点o, 在某时刻t ，质点位于P 处， 沿轨迹某一方向量得的曲线长度r s∆≠∆kt z j t y i t x∆∆+∆∆+∆∆=∆∆=t r v t r t r t d d lim 0=∆∆=→∆v kt z j t y i t x d d d d d d ++=kv j i zy x ++=v v v 222zy x v v v v ++=v v x=αCOS v vy=βCOS v v z=γCOS t d d et s =v == v v d d st=v ts∆∆=v a t ∆=∆v∆ v a0d lim d t a t t∆→∆==∆v v 22d d d d r a t t == v k dt z dv j dt y dv i dt x dv++=y z a j a k + a =222222d d d d d d d d d d d d x x y y x at t y a t t a t t ======z z v v v z a a x=αCOS aay =βCOS a a z=γCOSS=S(t)即为以自然坐标系表示的质点运动方程切线坐标：沿轨迹上任一点的切线方向，切向单位矢量 法线坐标：沿轨迹上任一点的法线方向，法向单位矢量 *注意：ne t e , 随质点移动ttttee dtd d dse e dt dsρωθθ====v v其中ρ=ds/d θ 曲率半径加速度：切向加速度（速度大小变化引起）t a d d t v=切向单位矢量的时间变化率法向加速度（速度方向变化引起）ρρωω22nv v ===a即nnttnte a e a e v e dt dv a+=+=ρ2加速度大小：22nt a a a += ，方向：tna a =ϕtg 讨论：（1）一般情况下，dtdva ≠例 匀速率圆周运动 0,0=≠dtdv a（2）在讨论圆周运动和曲线运动时常采用自然坐标系，即nnttnte a e a e rv e dt dv a+=+=2§1. 2 圆周运动圆周运动一般采用自然坐标系加速度：nnttnte a e a e rv e dt dv a+=+=2t e e t d d d d tt v v +=t a d d v =n d d et θ=∆∆→∆t e t t 0lim =t e d d t加速度大小：22n t a a a += ，方向：tn aa =ϕtgta d d t v =rr a 22nvv ===ωωdtd dtd ωαθω==（1）匀速率圆周运动：速率v 和角速度ω 都为常量 .n2n n e r e a a ω==（2）匀变速率圆周运动α=常量，当t=0时，θ=θ0，ω=ω0。
第1章质点运动学
dr rd
dr
dθ
k
r
ω dθ k
O r dθ P
v dr
Or P
ω dω
Or P
Or P
β dω
2.
速度与角v速度dr的矢d量θ 关 k系式r
dθ
k
r
ω
r
dt dt 大小 v ω r (标量式)
dt 方向 ω
r
(由右手法则确定)
3.
加速度与角加速度的矢量关系式
a
dv
d(ω
vdv g sin ds sin dy
ds
从图中分析看出
dy P ds
Ox
sin ds dy
v
vdv
v0
y y0
gdy
v2
v
2 0
2g( y0
y)
§1.5 圆周运动的角量描述 角量与线量
的关系
一. 角位置与角位移 θ θ (t) 角位置（运动学方程)
yQ
P
O
x
当 t
为质点圆周运动的角位移 按右手法则确定 的正负变化
dt t0 t t0 t t0 s t ρ
ds dt
dτ dt
v
1vn ρ
v2 ρ
n
an
曲率半径
法向加速度： 大小为 v 2 ρ
方向为 n
意义： 反映速度方向变化的快慢
加速度
a
an
n
aτ
τ
v2 ρ
n
dv dt
τ
d2 dt
2sτ
(
ds dt
)2
1 ρ
n
例 一汽车在半径R=200 m 的圆弧形公路上行驶，其运动学 方程为s =20t 0.2 t 2 (SI) .
大学物理第一章质点运动学讲义
质点运动学的重要概念
位移
质点的位移是指质点在某一时刻相对 于参考点的位置变化量。
速度
质点的速度是指质点在某一时刻相对 于参考点的位置变化率。
加速度
质点的加速度是指质点在某一时刻相 对于参考点的速度变化率。
相对速度和相对加速度
当存在多个质点时，需要引入相对速 度和相对加速度的概念，以描述不同 质点之间的相对运动关系。
伽利略变换适用于低速运动，即速度远小于光速的情况。在 高速运动或引力场中，需要使用爱因斯坦的相对论变换。
牛顿运动定律的相对性
01
牛顿第一定律
一个质点将保持其运动状态，除非受到外力作用。在相对运动的参考系
中，牛顿第一定律速度与作用力成正比，与质量成反比。在相对运动的参考系中，
质点的描述主要包括位置、速度和加速度等基本参数，这些参数随时间变化而变 化，描述质点的运动状态。
质点运动的基本参数
位置
质点的位置可以用空间坐标来表示，通常用三维 坐标系中的坐标值描述。
速度
质点的速度是描述质点运动快慢和方向的物理量， 用矢量表示，包括大小和方向。
加速度
质点的加速度是描述质点速度变化快慢的物理量， 也是矢量，包括大小和方向。
描述一个质点相对于另一个质点的运 动速度。当两个质点相对运动时，它 们的相对速度取决于它们各自的运动 状态和方向。
相对加速度
描述一个质点相对于另一个质点的加 速度。相对加速度的大小和方向与两 个质点的相对速度有关，并影响它们 之间的相对位置和运动轨迹。
伽利略变换
伽利略变换是描述两个相对运动的惯性参考系之间关系的数 学公式。通过伽利略变换，可以计算一个质点在另一个质点 的参考系中的位置、速度和加速度。
大学物理第一章质点运动 学讲义
第1章 质点运动学优秀课件
时间 ：1秒（1s）
1967年以前，规定地球自转的平均太阳日（24小 时）的1/86400；
1967年13th 计量大会，1s＝Ce133原子基态的两个 超精细能级之间跃迁辐射周期的 9 192 631 700 倍的 持续时间，（即铯钟）。
质量 ：1千克（1kg）
1901年3rd 计量大会规定，巴黎度量局保存的国际 “千克器”的质量＝1kg；
1967年，13th 计量大会规定了“原子质量单位”： 1u ＝ 碳的同位素C12原子质量的1/12为一个原子质 量单位，即1.66056510-27kg。1kg随之定义
二、质点运动的描述
对象的描述
参考系
描述方式
质点：无形状、大小，具有一定质量 ｍ 并在空间占有
某一位置的点。是实际物体的一个理想模型（物体大 小比问题涉及距离小的多，考虑物体整体移动，不考 虑其转动和形状的变化）。
显然，1）任何一个物理量都必须有确定的量纲 2）只有量纲相同的物理量才能进行比较，或加减操作 3）任何物理方程，左右两边的量纲也必须相同
物理量的可测性
物理上，采用操作定义来确定其测量值，力学3个 基本单位的定义： 长度：1米 / 1m 时间：1秒 / 1s 质量：1千克 / 1kg 其他：位置：定义空间参考点后,
质点问题 变速运动
矢量性：运动学、动力学
物理量（ r
v
a
F ）的规律
瞬时性：变力问题，微积分
相对性：惯性、非惯性系 质点系问题 质心运动定律
Ft mv2 mv1
合外力为零时，系统动量守恒
质 (碰撞心的)
动量及动量守恒定律 角动量定理及角动量守恒定律
➢ 动能定理和机械能守恒定律 转 动能定理及机械能守恒定律
质点运动学PPT课件
质点运动学PPT课件目录•质点运动学基本概念•匀速直线运动规律•匀变速直线运动规律•曲线运动规律•相对运动与参考系变换•质点运动学在日常生活中的应用01质点运动学基本概念质点定义及其意义质点定义具有一定质量而不计大小、形状的几何点。
质点意义突出物体质量，忽略次要因素，简化问题处理。
适用条件物体大小形状对研究问题影响可忽略不计。
03参考系与坐标系关系参考系是坐标系的基础，坐标系是量化描述物体位置的工具。
01参考系定义描述物体运动而选作标准的物体或物体系。
02坐标系选择根据问题性质和方便性选择合适的坐标系，如直角坐标系、极坐标系等。
参考系与坐标系选择时刻与时间间隔位移与路程平均速度与瞬时速度时刻、时间和位移概念时刻指某一瞬时，时间间隔指两时刻间的时间长度。
位移指物体位置变化，是矢量；路程指物体运动轨迹长度，是标量。
平均速度描述物体在某段时间内运动的快慢和方向；瞬时速度描述物体在某一时刻或某一位置的运动快慢和方向。
02匀速直线运动规律特点轨迹为直线；加速度为零。
速度大小和方向均保持不变；定义：物体在一条直线上运动，且在相等的时间间隔内通过的位移相等，这种运动叫做匀速直线运动。
匀速直线运动定义及特点速度、加速度计算公式速度公式$v = frac{Delta x}{Delta t}$，其中$v$ 表示速度，$Delta x$ 表示位移，$Delta t$ 表示时间间隔。
加速度公式$a = frac{Delta v}{Delta t}$，其中$a$ 表示加速度，$Delta v$ 表示速度变化量，$Delta t$ 表示时间间隔。
在匀速直线运动中，加速度为零。
汽车在平直公路上匀速行驶。
分析汽车的速度、位移等运动参量，并画出其运动图像。
实例一小球从斜面顶端以初速度为零开始匀加速下滑。
分析小球的速度、加速度等运动参量，并讨论其运动规律。
实例二电梯以恒定速度上升或下降。
分析电梯内乘客感受到的重力变化及原因，并解释相关现象。
高中物理奥林匹克竞赛专题——-质点运动学(共37张PPT)
密切圆
该三角形的外接圆的极限称 为该点瞬间的密切圆。
P '' o'
P
P'
曲率中心 密切圆圆心称为该点瞬间的曲率中心。
曲率半径 密切圆半径称为该点瞬间的曲率半径。
2.自然坐标系
自然坐标 选择轨迹上一点O为原点并用由原点至质点位置的弧长s作为 质点坐标，任意方向为正。
二、切向加速度、法向加速度
运动学方程： s s t
y
vr ' 3 0 o vr
r
vo
x
例2. 骑自行车的人以速度 v 向西行驶，北风为 v ，求：人感到风的速度。
rr t o
y
s
x
瞬时速度 Instantaneous velocity
v rlim v rlim rrdrrrr& t 0 t 0 t dt
速率 速度的大小称为速率。
r
v vr dr ds speed
dt dt
x
z P 1 vr t P 2 vr t t
rr t rr t t
（1）
r
由速度定义： vr dr vdx
dt
dt
dxvdt
x
t
t
两边积分：
dx vdt
xo
0
0
voat
dt
xxo
vot
1at2 2
（2）
由（1）、（2）式：
v vo at
xxo
vot
1at2 2
消 t 有：
v2vo 22axxo （3）
注意
三个公式只有两个公式独立。 三个公式只适用于匀变速直线运动。
速度：
vr drr dsˆvˆ
《物理-质点运动学》课件
动能与势能
要点一
总结词
动能是物体运动所具有的能量，势能是物体相对位置所具 有的能量。
要点二
详细描述
动能计算公式为$E_k = frac{1}{2}mv^2$，其中$m$是质 量，$v$是速度。势能分为重力势能、弹性势能和电势能 等。重力势能计算公式为$E_p = mgh$，其中$g$是重力 加速度，$h$是高度。弹性势能与弹簧的劲度系数和形变 量有关。电势能与电场强度和电荷量有关。
加速度的计算
根据加速度的定义，可以通过测量质 点速度的变化量和时间来计算加速度 。
加速度的矢量表示
矢量表示
加速度是一个矢量，具有大小和方向，可以用箭头表示加速度的方向。
加速度的方向
加速度的方向与速度变化的方向一致，但可能与速度的方向相反。
03
质点的运动方程
匀速直线运动
总结词
速度恒定，方向不变
详细描述
位置矢量与位移
位置矢量
表示质点在空间中位置的矢量，其起 点与参考系的原点重合。通过位置矢 量可以描述质点在任意时刻的位置。
位移
质点在一段时间内从某一位置移动到 另一位置的距离，可以用位置矢量的 变化量来表示。位移是一个矢量，具 有大小和方向。
02
质点的速度与加速度
瞬时速度与平均速度
瞬时速度
质点在某一时刻的速度，表示质点在该时刻的运动快慢和方 向。
3
相对速度与相对加速度的关系
在相对运动中，相对加速度等于两个加速度之差 。
相对运动方程
牛顿第二定律的相对形式
F=mΔv/Δt，其中F是作用力，m是质点质 量，Δv是相对速度变化，Δt是时间变化。
相对运动方程推导
根据牛顿第二定律的相对形式，结合相对速 度和相对加速度的定义，可以推导出相对运
第1章-质点运动学ppt课件
§1-1 参考系
Function of Motion of a Particle
参考系
在描述物体运动时，必须指定其他物体或物体系 作为参考，这就是参考系〔或称参照系）。
例如： 以固定在地面上的某标志物为参考——地面参考系； 以实验室的墙壁地板为参考——实验室参考系； 研究行星运动时以恒星为参考——恒星参考系。
1. 平均加速度
速度质改点变在量t时与v间该里时的间
间隔的比值，即
a v
t
z
vA
A
vB
B
O
y
x
vA
vvB
v A
vB
称为质点在 t时间里的平均加速度
平均加速度是对一段时间而言的，它只能粗略地 表示质点速度变化的情况。
2. 瞬时加速度
当 t 0
，
v
alaim
t 0 t
d v dt
d
2
r
dt 2
v2 练习 ：从加速度定义出发，导出 a n R
2. 变速圆周运动的加速度
加速度定义：a Av
v
lim
t0 t
lti m 0vt1lti m 0vt2
R B v
v
v v 1v 2
O
v v1
v2
v
v1 AB vv R
v2 v v v
v1
AB v R
a lim v1
lim v2
法向加速度分量 切向加速度分量
v2 dv a n t
R dt
说明
切向加速度反映了速度大小变化的快慢； 法向加速度反映了速度方向变化的快慢。
（匀速率圆周运动只有法向加速度，且大小不变
大学物理：第01章 质点运动学
第一章 质点运动学运动学：描述物体在空间的位置随时间变化的规律。
§1-1 质点 参照系 坐标系 §1-2 描述质点运动的物理量 §1-3 自然坐标系下的速度和加速度 圆周运动 §1-4 相对运动1.质点把所研究的物体视为无形状大小但有一定质量 的点.质点是一种理想的模型. 复杂物体可看成质点的组合.2．参照系研究物体运动状态时选作参照的物体。
对物体运动的描述与参照系有关.3．坐标系为标定物体空间位置而设置的坐标系统.z直角坐标系：P（x, y, z）自然坐标系： 极坐标系： 球坐标系：P(x, y, z)Oy柱坐标系：x1．位置矢量z1.1 定义从坐标原点O指向质点位置P的有向线段.kγ1.2 位置矢量的直角坐标分量 Oiαrβjr = xi + yj + zk x大小：r = x2 + y2 + z 2方向：cosα=x r,cos β=y r, cos γ=z rP(x, y, z) y1.3 运动方程r = x(t)i + y(t) j + z(t)kx = x(t) y = y(t) z = z(t)消去t → F(x,y,z)=0G(x, y, z) = 0——轨道方程2．位移∆r = r′ − r = r (t + ∆t) − r (t)zP ∆s∆rP′rr′Oyx位移与路程：∆r ≠ ∆s3．速度3.1 速度 平均速度：zP ∆s∆rP′v = ∆r = r (t + ∆t) − r (t)rr′∆t∆t瞬时速度:Oylim v =∆r = dr∆t→0 ∆t dtx瞬时速度的大小：v = ds ——瞬时速率dt瞬时速度的方向:沿轨道切线方向3.2 速度的直角坐标分量r = r (t) = x(t)i + y(t) + z(t) jv=dr dt=dx i dt+dy dtj+dz dtk= vxi+ vyj+ vzk大小 : v =vx2+v2 y+vz2 方向 :cos α v=vx v, cos βv=vy v, cos γ a=vz v4．加速度4.1 加速度 平均加速度：zvPP′rr′v′a=∆v ∆t=v (t+∆t) ∆t−v (t )Oy瞬时加速度：xa=lim∆t →0∆v ∆t=dv dt=d 2r dt 2加速度与速度的方向一般不同.v ∆vv′4.2 加速度的直角坐标分量v = v(t) = vx (t)i + vy (t) j + vz (t)ka = dv = dvx i + dvy dt dt dtj + dvz k dt= axi + ay j + azk大小 : a = ax2 + ay2 + az2方向 :cosαa=ax a,cos βa=ay a,cosγ a=az a运动学的两类问题：1.已知运动方程，求质点任意时刻的位置、速度以及加速度r = r (t ) v = drdta=dv dt=d 2r dt 22. 已知运动质点的速度函数（或加速度函数）以及 初始条件求质点的运动方程a = a(t) v = ∫ adt + c1 r = ∫ vdt + c2其中 c1 和 c2 由初始条件：v t=0 = v0 r t=0 = r0确定。
15.质点运动学(1)
变加速直线运动，沿x负方向
思考:质点在平面上运动,
位矢
r
at
2i
bt
2
j(a,b为
常量) , 则该质点作
(A) 匀速直线运动。 (B) 匀加速直线运动。 (C) 抛物线运动。 (D) 一般曲线运动。
大学物理
主讲老师：李瑞洁
特别声明 本课件由本人独立制作完成，凝聚着制作者 的心血和思路，仅供我班同学使用，请不要 擅自转借或上传网络。谢谢合作！
第一章 质点运动学
一、基本概念
1、 质点(particle)
——有质量, 无大小形状的理想模型
2、 参照系(reference system) 3、 坐标系(coordinate system)
r (x2 x1)i (
•区分路程s与位移
y2
r
y1
)
j
,
• s r,但ds dr
• 区分 r与r, r
r (x2 x1)2 ( y2 y1)2
r r2
r |
r1 r |,
r2
r1
且dr
dr
y1
•
0
•2 x
8、速度(velocity)
平均速度：
——单位时间的位移：v
r
t
4、位—置—r从矢原量x点i/ 位y质矢j 点(p的o有sit向io线n v段ec：toryr)
r r x2 y2 , (大小)
OP
•P(x,y)
r
tg 1
y x
(方向)
θ o
x
Байду номын сангаас
5、运动方程/ 运动函数(function of motion)
大学基础物理第1册第1质点运动学PPT课件
(2)AB(ByAxBxAy)k.
第1章作业（1）
习题:补1,补2,13 预习:教材p5-p15
补2.设在直角坐标系中
A (t) A x (t)i A y (t)j,B (t) B x (t)i B y (t)j;
1.0 矢量
例1.3
在平面上有两相互垂直的单位矢
o
和
no
逆时针转动，
设在 d t 时间内转动 d ,试求
do和 dno 的大小和方向。
矢量合成解析法 矢量点积和叉乘
解：设 t tdt 时，o(t)和 no(t)
矢量导数和积分
逆时针转动
d
o
o
o(t) o(t) d o
n o(t) n o(t) d n o
d t
d t
d t
g .d A d A d s,式 中 A A (s ), d t d sd t
s t 为中间变量。
章首页
质点运动学
1.0 矢量
例1.4 试写出 d A
dt
在直角坐标系中的表示： 矢量合成解析法
矢量点积和叉乘
解
AAxiAy jA zk
矢量导数和积分
dA d
d t d t (Ax i Ay j Az k )
例1.2
已知
A 5 i 6 j,B 1 i 1 0 j.矢2 量合成解析法
求 AB ;
解：
B2A,
矢量点积和叉乘 矢量导数和积分
A B A ( 2 A ) 0 ,表明
A
B
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质点运动学
1.0 矢量
1.0.3 矢量的导数和积分
矢量合成解析法
1.矢量的导数
矢量点积和叉乘
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o
v0
y
39
解 a dv 1.0v
dt
v dv
t
dt
v v0
0
解得：v v0et
v
dy dt
v0 e t
y
0 dy v0
t et dt
0
解得：y 10（1 et）
o
v0
y
40
v v0e ， 1.0t
v/m s-1 v0
y 10（1 e1.0） t
y/m
10
O
v
t/s
y/m
r
θx
oR
大小为 r x2 y2 R
以θ表示此位矢与x 轴的夹角，则
tan
y x
sint cost
tant
因而 θ=ωt。
2020/8/1
质 点dr在任一R时s刻in的t速iˆ 度R： cos t ˆj
dt
速率为 x2 y2 R
yυ β r
表明质点作匀速圆周运动。
θx
tan
y x
解：将题给方程改写为
x
a y
b
cos2 t ( 1
sin 2 t ( 2
z 0( 3 )
)（ 1）+（2）得
)
x a
y b
1
z0 ——质点的轨道方程
3. 位移 r
平 面运动 : rA xAi
rB xBi
yA yB
jj， ，
r rB rA
(xB xA)i ( yB yA) j
我们的宗旨是：
约束“厌学者” 的违规行为 调动“懒学者”的积极性
懒惰——万恶之渊薮也
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6
回答几个问题
一、为什么学物理？ 1. 后继课学习的需要； 2. 培养能力、训练思维的需要； 3. 提高自身科学文化素养的需要。
2020/8/1
7
三、大学物理与中学物理有什么不同？
1. 数学工具：初等 高等，恒量 变量
v x
行, 当 60 时, 物体B的速率为多少？
36
解 选如图的坐标轴 y
vA
vxi
dx dt
i
vi
vB
vy j
x2 y2 l2
dy dtjFra bibliotekoB
l
因
两边求导得 2x dx 2 y dy 0 dt dt
A
v x
37
即 dy x dx y
dt y dt
B
v B
x y
dx dt
研究内容： 静力学：研究物体受外力后如何保持平衡。 运动学：研究运动的描述方法，即研究物体的
位置、速度、加速度怎样随时间改变，而不涉及 改变的原因，即运动状态怎样变化。
动力学：研究作用在物体上的力对物体运动的 影响，以说明物体运动状态发生变化的原因，即 研究物体的运动状态为何变化，或说明物体受力 后作何运动。
2
本课程教学说明
一、教材： 《物理学》（上、下册），高等教育出版社。
二、教学进度：
本学期上册， 45学时： 3学分； 下学期下册， 45学时： 3学分。
三、成绩评定（可能有出入期）中：考试满分20分 1. 平时成绩占40% 出勤和作业满分20 分 2. 期末考试卷面占60% ；
平时成绩小于 18分者，不能参加期末考试。
y
A
r
yB yA
B
rA
rB
o
x xA xB xA xB
三维运动:
r (xB xA )i ( yB yA ) j (zB zA )k
16
4 路程( s)
从P1到P2，
路程 s P1P2
位移与路程的区别:
y
s'
P1
r (t1
s r
)
r (t2
)
P2
(1) 两点间位移是唯
O
z
一的． (2) 一般情况
从上式中消
去参量 t 得质点
的轨迹方程．
y
y(t) r(t) P
o
x(t)
z(t)
x
z
第一章 质点运动学
14
轨道（迹）方程
质点的空间运动所经过的路径称为轨道。在运动 方程中，消去t得f(x,y,z)=0,此方程称为质点的轨 道方程。
例1、质点的运动方程为 x a cos2 t , y b sin 2 t ,z 0, 求其轨道方程。
端点处，其速度大小为
dr （A） dt
（B）ddrt o
r(t)
x
x
（C） d r dt
注意
（D） (dx)2 (dy)2
dt
dt
dr dr
dt dt
22
例1 设质点的运动方程为
r(t)x(t)i y(t) j,
x(t) 1.0t 2.0，
其中
y(t) 0.25t 2 2.0，
式中x，y的单位为m(米)，t 的单位为s(秒)，
18
三 速度
1 平均速度
在 t时间内，质点 y
的位移为
r r2 (t t) r1(t)
B
r2
r
r1 A
xi yj
平均v速度为r t
x t
i
y t
o
j
vxi
vy
j
x
19
2
瞬时速度（简称速度）
v
lim
r
dr
y
t0 t dt
v y
v
或
v
d
x
i
dy
j
v x
dt dt
o
j
l
dx v
o
dt
vB vtan j
A
v x
当 60o时，vB 1.73v，vB 沿 y轴正向.
38
例3 有一个球体在某液 体中竖
直下落, 其初速度 液体中的加速度为
av0110.0jv，j，它问在：
(1)经过多少时间后可以认为小球已
停止运动；
(2)此球体在停止运动前经历的路程
有多长？
r
zk
大小: r
y
y
r * P
rr
x2 y2 z2
z
o
x
方向：
zx
cos
x ， r
cos
y ， r
cos rz
第一章 质点运动学
13
物理学 第六版
1-1 质点运动的描述
2. 运动方程 r (t) x(t)i y(t) j z(t)k
x x(t) 分量式 y y(t)
z z(t)
由位a 矢表示2 (式R c还os可得t iˆ R sint
R
ˆj )
2
sin t
y rθaβ
oR
x
a
2
r
这一负号表示在任一时刻质点的加速度的方向和 位矢的方向相反，也就是说匀速率圆周运动的加 速度总量沿着半径指向圆心的。
2020/8/1
33
说明 质点运动学两类基本问题
1 由质点的运动方程可以求得质点在 任一时刻的位矢、速度和加速度；
t/s O
t/s
v0/10 v0/100 v0 /1 000 v0 /10 000
2.3
4.6
6.9
9.2
8.997 4 9.899 5 9.989 9 9.999 0
t 9.2 s, v 0, y 10 m
41
例4 如图一抛体在
地O以球初表速面v附0 沿近与，水从平原面点
y
v0t
上Ox轴的正向成 角抛
（2）求出t1=1s, t2 =2s时的矢径，并计算t1→t2 内的平均速度；
（3）求出质点速度的分量式，计算t = 4s 时速
度的大小、方向；
（4）求出质点加速度的分量式，计算t = 4s 时
加速度的大小、方向。
解：⑴
(2)
r1
r2
(3) x
r
(3t
5)iˆ
8iˆ 1 ˆj 2
11iˆ 4 ˆj
2 已知质点的加速度以及初始速度和 初始位置, 可求质点速度及其运动方程．
r(t)
求导 积分
v(t )
求导 积分
a (t )
34
作业:
活页作业： 1，质点运动学（一）
例2 如图A、B y
两物体由一长为 l 的
B
刚性细杆相连，A、B 两物体可在光滑轨道
l
A
上滑行．如物体 A以 o
恒定的速率 v 向左滑
arctan1.5 56.3o
1.0
24
（2）运动方程
x(t) 1.0t 2.0， y(t) 0.25t 2 2.0，
消去参数 t 可得轨迹方程为
y 0.25 x2 x 3.0
轨迹图
y/m
t 4s 6
t 4s
t 2s 4 t 0
2
t 2s
x/m
-6 -4 -2 0 2 4 6
出．如略去抛体在运动
rv0
过程中空气的阻力作用，O
1
gt
2
2
P
x
求抛体运动的轨 迹方程和最大射程．
42
解
2020/8/1
30
附例二：质点在xy 平面内的运动函数为x = R
cosωt 和 y =Rsinωt ，R 和ω为正常量。求质点的
运动轨道以及任一时刻它的位矢、速度和加速度。
解：消去t 得轨道方程： x2 y2 R2 y
质点在r 任一x时iˆ刻的y位ˆj矢： R cos t iˆ R sint ˆj
加速度大小
a