华中科技大学物理质点运动学
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Q r v r v t x t i v y t v j z t k v
v vdr vdxivdyv jdzk v dt dt dt dt
a vdv vdvxiw dvyv jdvzk v dt dt dt dt
于晓凌
yxl0503sina
2020/5/21
1
答疑安排
时间：单周1 双周2 19:30-21:30 地点：C5-116
时间：单周3 双周4 19:30-21:30 地点：东9-A210
取课件：student.hustgmail PSW: students
2020/5/21
2
物理科学的目的： 统一自然界！
2020/5/21
8
2020/5/21
9
1.1 质点 参照系 位置
力学是研究物体的机械运动规律的。质点位置
总是相对的，任何质点的位置总是相对于其他质点 或质点系来确定的。这个其他质点或质点系就叫做
确定物体位置时用的参照系。
对于不同的参照系，同一物体的同一运动，会 表现为不同的形式。
例如，一个自由下落的石块的运动，在地面参照系 中观察，它是直线运动。如果在近旁驰过的车厢内 观察，即以行进的车厢为参照系，则石块将作曲线 运动。
各学习阶段的不同：中学——大学课程 重要特征：时延性增长——有时很难当堂听懂
尽快课后复习的重要性
做习题－加大脑力运动量：
索末菲《致海森堡》“要勤奋地去做练习，只有这样，你 才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解。”
钱学森《科学技术工作的基本训练》“理论工作中主要是靠 做习题来练，不做习题是练不出本领来的。”
速度反映某一时刻的位矢的变化率（导数）。
2020/5/21
15
讨论：
瞬时速度是位置矢量的一阶导数，是一个矢量。
1、关于速度的方向
vv d rv
速度的方向是 rv 的极限方向
dt
切线方向
t 0
P’
rv
P
2、关于速度的大小
vlimrvlimrv lim s ds t0 t t0 t t0 t dt
2020/5/21
6
➢ 本学期教学内容：第1章—第12章(56学时) ➢ 每周第一次课的课前交作业 ➢ 作业要求全做，不要迟交或不交作业
参考文献： 清华大学 张三慧 大学物理学（第二版） 上海交大等 程守洙等 普通物理学（第五版） 南京大学 卢德馨 大学物理学（第二版）
2020/5/21
7
我们如何学习物理课？ 活学活用、立竿见影 认真听课 看参考书 思考 做大量习题
电 子 的 康 普 顿 波 长 1012
太阳的半径
109
原子的半径
1010
地 球 轨 道 的 半 径 1011
病毒的半径
107
太阳系的半径
1013
巨 型 阿 米 巴 的 半 径 104
到 最 近 恒 星 的 距 离 1016
昆虫的长度
102
银河系的半径
1021
人体的高度
100
星系团的半径
1023
2020/5/21
2020/5/21
用起点在原点指向 质点的矢量表示质 点的位置。
11
运动函数的实例一
x x t A a sin(t)
y y(t) B b cos(t)
z z t kt
z
o
Px,y,z
y
x
2020/5/21
r r t x t i y t j z t k
5
某些物质质量的数量级
物质 电子 质子 氨基酸分子 血红蛋白分子 流感病毒 烟草花叶病毒 巨型阿米巴 雨滴 蚂蚁
质 量 / kg
物质
1030
人体
1027
土星 5号火箭
1025
金字塔
1022
海洋中的水
1019
月球
1013
地球
108
太阳
106
银河系
104
宇 宙 (现 在 知 道 的 )
质 量 / kg 102 106 1010 1021 1023 1025 1030 1041 1053
z
s
rv t rv
rvrvttrvt
o
位置矢量的增量
2020/5/21
x
rvt t
y
rv r
rrvt trvt
14
1.2.2 质点运动的速度
平均速度：v vrvrrttrvt
t
t
z
rt
s
r
vv rv rv t t
平均速度反映一段时间
rtt
内的位矢的平均变化率
y o
瞬时速度：
x
v v l itm 0 r v t l itm 0r rt tt r v t d d r v t
2020/5/21
16
1.2.3质点运动的加速度
z
vv t
vv t
vvt t
rv t
rv
rvt t
o
vvt t
y
v rv rttv rt
x
2020/5/21
瞬时加速度：
a v l itm 0 v tr l itm 0v rt tt v rt d d v tr
17
在质点的位置、速度和加速度的讨论中， 三个物理量都被归纳到矢量的理论框架中。它 们的表达式都是标准的矢量式，服从数学上关 于矢量的一切运算法则。
12
运动函数的实例二
x xt Atsin(t)
y y(t) Bt cos(t)
z zt kt
z
rt
o
Px,y,z
y
x
2020/5/21
r r t x t i y t j z t k
13
1.2 质点运动位移和速度、加速度
1.2.1 位移 质点位置的改变
位移是矢量
3
物理学是一项激动人心的智力探险活动， 它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知 识的疆界。
“物理科学有自身的魅力，总会有年轻 人喜欢物理。”
“物理学是人与自然对话的语言”。 “数学是人类规范思维的工具”。
2020/5/21
4
某些量的长度的数量级
量
长度/m
量
长度/m
质子的半径
1015
地球的半径
107
自然界最不可理解的就是自然界竟然可 以理解！
物理学家的梦想是：万有引力、电磁力、 强作用力、弱作用力构建了一个“大统一”的 理论，即一个适用于所有物质的理论。
可惜进入这个新层次的物理学我们还没有 看到，即使是一个模糊的轮廓。21世纪的人们 居然弄不清我们身在其中的宇宙的昨天、今天 、明天！！
2020/5/21
2020/5/21
10
x x t
z
y y t
z zt
质点运动的 参数方程
o
坐标系是定标后的参照系。位置矢
量满足数学关于矢量的一切运算法则。
Px,y,z
rt
r r t x t i y t j z t k
rr tx2ty2tz2t
y
x
位置矢量可以描述质点的运动。
v vdr vdxivdyv jdzk v dt dt dt dt
a vdv vdvxiw dvyv jdvzk v dt dt dt dt
于晓凌
yxl0503sina
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答疑安排
时间：单周1 双周2 19:30-21:30 地点：C5-116
时间：单周3 双周4 19:30-21:30 地点：东9-A210
取课件：student.hustgmail PSW: students
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物理科学的目的： 统一自然界！
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1.1 质点 参照系 位置
力学是研究物体的机械运动规律的。质点位置
总是相对的，任何质点的位置总是相对于其他质点 或质点系来确定的。这个其他质点或质点系就叫做
确定物体位置时用的参照系。
对于不同的参照系，同一物体的同一运动，会 表现为不同的形式。
例如，一个自由下落的石块的运动，在地面参照系 中观察，它是直线运动。如果在近旁驰过的车厢内 观察，即以行进的车厢为参照系，则石块将作曲线 运动。
各学习阶段的不同：中学——大学课程 重要特征：时延性增长——有时很难当堂听懂
尽快课后复习的重要性
做习题－加大脑力运动量：
索末菲《致海森堡》“要勤奋地去做练习，只有这样，你 才会发现，哪些你理解了，哪些你还没有理解。”
钱学森《科学技术工作的基本训练》“理论工作中主要是靠 做习题来练，不做习题是练不出本领来的。”
速度反映某一时刻的位矢的变化率（导数）。
2020/5/21
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讨论：
瞬时速度是位置矢量的一阶导数，是一个矢量。
1、关于速度的方向
vv d rv
速度的方向是 rv 的极限方向
dt
切线方向
t 0
P’
rv
P
2、关于速度的大小
vlimrvlimrv lim s ds t0 t t0 t t0 t dt
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➢ 本学期教学内容：第1章—第12章(56学时) ➢ 每周第一次课的课前交作业 ➢ 作业要求全做，不要迟交或不交作业
参考文献： 清华大学 张三慧 大学物理学（第二版） 上海交大等 程守洙等 普通物理学（第五版） 南京大学 卢德馨 大学物理学（第二版）
2020/5/21
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我们如何学习物理课？ 活学活用、立竿见影 认真听课 看参考书 思考 做大量习题
电 子 的 康 普 顿 波 长 1012
太阳的半径
109
原子的半径
1010
地 球 轨 道 的 半 径 1011
病毒的半径
107
太阳系的半径
1013
巨 型 阿 米 巴 的 半 径 104
到 最 近 恒 星 的 距 离 1016
昆虫的长度
102
银河系的半径
1021
人体的高度
100
星系团的半径
1023
2020/5/21
2020/5/21
用起点在原点指向 质点的矢量表示质 点的位置。
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运动函数的实例一
x x t A a sin(t)
y y(t) B b cos(t)
z z t kt
z
o
Px,y,z
y
x
2020/5/21
r r t x t i y t j z t k
5
某些物质质量的数量级
物质 电子 质子 氨基酸分子 血红蛋白分子 流感病毒 烟草花叶病毒 巨型阿米巴 雨滴 蚂蚁
质 量 / kg
物质
1030
人体
1027
土星 5号火箭
1025
金字塔
1022
海洋中的水
1019
月球
1013
地球
108
太阳
106
银河系
104
宇 宙 (现 在 知 道 的 )
质 量 / kg 102 106 1010 1021 1023 1025 1030 1041 1053
z
s
rv t rv
rvrvttrvt
o
位置矢量的增量
2020/5/21
x
rvt t
y
rv r
rrvt trvt
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1.2.2 质点运动的速度
平均速度：v vrvrrttrvt
t
t
z
rt
s
r
vv rv rv t t
平均速度反映一段时间
rtt
内的位矢的平均变化率
y o
瞬时速度：
x
v v l itm 0 r v t l itm 0r rt tt r v t d d r v t
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1.2.3质点运动的加速度
z
vv t
vv t
vvt t
rv t
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rvt t
o
vvt t
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v rv rttv rt
x
2020/5/21
瞬时加速度：
a v l itm 0 v tr l itm 0v rt tt v rt d d v tr
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在质点的位置、速度和加速度的讨论中， 三个物理量都被归纳到矢量的理论框架中。它 们的表达式都是标准的矢量式，服从数学上关 于矢量的一切运算法则。
12
运动函数的实例二
x xt Atsin(t)
y y(t) Bt cos(t)
z zt kt
z
rt
o
Px,y,z
y
x
2020/5/21
r r t x t i y t j z t k
13
1.2 质点运动位移和速度、加速度
1.2.1 位移 质点位置的改变
位移是矢量
3
物理学是一项激动人心的智力探险活动， 它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知 识的疆界。
“物理科学有自身的魅力，总会有年轻 人喜欢物理。”
“物理学是人与自然对话的语言”。 “数学是人类规范思维的工具”。
2020/5/21
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某些量的长度的数量级
量
长度/m
量
长度/m
质子的半径
1015
地球的半径
107
自然界最不可理解的就是自然界竟然可 以理解！
物理学家的梦想是：万有引力、电磁力、 强作用力、弱作用力构建了一个“大统一”的 理论，即一个适用于所有物质的理论。
可惜进入这个新层次的物理学我们还没有 看到，即使是一个模糊的轮廓。21世纪的人们 居然弄不清我们身在其中的宇宙的昨天、今天 、明天！！
2020/5/21
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x x t
z
y y t
z zt
质点运动的 参数方程
o
坐标系是定标后的参照系。位置矢
量满足数学关于矢量的一切运算法则。
Px,y,z
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位置矢量可以描述质点的运动。