研究的对象十分广泛1.ppt

研究的对象十分广泛-,宇观、宏观、微观,绪 论,一、物理学的研究对象,物理学,是研究自然界中物质基本结构及其基本运动规律的科学,是自然科学的基础.,二、物理学的分类,力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、核物理学,微观客体（电子、质子、光子等）具有波粒二象性,原子簇物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙学物理, 按分支学科分类：, 按物质形体大小分类：, 按物质形态分类：,实物粒子、场物质,粒子物理、核物理、原子物理、分子物理,绪 论, 按物理常数c、h分类：,三、物理世界的认识(层次结构), 空间尺度(相差10451046),1026 m(约150亿光年)(宇宙)1020 m(夸克),目前物理学界公认“夸克”是组成物质的最小单位.近来又有消息称quark 也可分认识的无止境.,1018s: 150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬 射线周期),0(静止) - 3x108 m/s(光速), 时间尺度(相差1045), 速率范围,四、物质间的相互作用,1. 电磁相互作用;,2. 引力相互作用;,3. 强相互作用;,4. 弱相互作用;,五. 物理学的研究方法,演绎法,推理，演算,归纳法,假设，模型,定性和半定量,直觉 想象力 洞察力,爱因斯坦受激辐射理论(1917)第一台激光器(1960),六.学习物理学的意义,1.物理学与科学技术, 物理学为其他学科创立技术和原理, 重大新技术领域的创立总是经历长期的物理酝酿,卢瑟福 粒子散射实验(1909)核能利用(40年后),量子力学,费米狄拉克统计,固体能带理论(20年代),晶体管诞生(1947),集成电路(1962),大规模集成电路(70年代后期),七.物理素质的表现,物理学的思想和观点,(如 建理想化模型),从物理本质上提出和研究本专业问题,在工程技术中引入物理学的新成果,创新能力,有关事项说明:,1.课堂考勤,4.本学期教学内容(以习题集的顺序为准),3.答疑,2.作业要求(习题集),有关事项说明,质点运动学,第一章,1第一章运动的描述,点积和叉积,第一章 质点运动学, 1-1 质点运动的描述 1-2 直线运动 1-3 圆周运动 1-4 相对运动,本章教学内容,一 、掌握位置矢量、位移、加速度等描述质点运动及运动变化的物理量 . 理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性 .,二、 理解运动方程的物理意义及作用 . 掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法 .,三、 能计算质点在平面内运动时的速度和加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度 .,四、理解伽利略速度变换式, 并会用它求简单的质点相对运动问题 ., 本章教学基本要求,最后简介非惯性参照系和惯性力。, 教 学 思 路,避免与中学力学内容重复,在位矢概念的基础上,利用 数学微商得出速度和加速度的矢量表达式;或由速度、 加速度表达式,利用积分得出位矢或运动方程.,对曲线运动的描述采用自然坐标系, 引入切向加速度和法向加速度的概念.质点的圆周运动,并推证线量与角量的关系.,对匀变速圆周运动规律采用类比的方法,与质点的匀变速运动规律对比教学.,力学相对性原理的教学（见相对论部分）,一. 运动的绝对性,二. 运动描述的相对性,三. 参考系和坐标系,为了描述一个物体的运动，必须选择另一个物体作为参考，被选作参考的物体称为参考系。,参考系不一定是静止的。,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,对于同一种运动,由于参考 系选择的不同而有不同的 描写。,坐标系: 为了定量地确定质点空间 的位置而固定在参考系上 的一个框架。,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,四、物理(理想)模型,坐标系,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,物体内任意两点间的距离 在运动中恒定不变的物体.,即:受力时不改变形状和 体积的物体.,五、运动的描述,（一）位置矢量(矢径),单位:米(m),物理(理想)模型,P点坐标(x,y,z),P点矢径,位置矢量 (位矢), 1-2 运动的描述,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,P点矢径 大小:,P点矢径 方向:,位置矢量(矢径),质点的位矢 既有大小、又有方向。,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,分量表示,(二)运动方程(运动函数),直角坐标系中,表示轨道曲线的方程式。,f (x,y,z) =0,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,消去t, 得 轨道方程,f (x,y,z) =0,例：,(三)位移 速度 加速度,时间内位置变化,单位：米,运动方程,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,有向线段,位移 速度 加速度,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,a ) 为标量， 为矢量,b ),1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,s 为路程(轨道长度), 是标量,位移,路程,2、速度,(1) 平均速度,单位：米/秒,定义：,(矢量),1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,大小：,方向：,与 同向,平均速度的大小和方向与所取时间间隔有关,必须指明是哪一段时间间隔内的平均速度。,速度,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,速度等于位置矢量对时间的一阶导数,速度 方向,在A点的切线并指向质点运动方向。,直角坐标系中,速度大小,(1) 平均速度,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,(3)平均速率和瞬时速率,质点运动 路程 s 与时间t的比值称为 t时间内的平均速率.,(瞬时) 速率,平均速率,质点运动的路程对 时间的一阶导数.,速度是矢量, 速率是标量。,(2) 瞬时速度,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,3、加速度,描述速度变化的快慢(包括大小和方向的变化),1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,(3)平均速率和瞬时速率,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,瞬时加速度:,又,质点在某时刻的加速度等于该时刻质点速度矢量对时间的一阶导数; 或位置矢量对时间的二阶导数。,直角坐标系中,加速度,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,加速度大小,四个量都是矢量。 遵循-平行四边形法则,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,不同参照系中,同一 质点运动描述不同; 不同坐标系中,具体表达形式不同。,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,任一曲线运动都可以分解成沿x,y,z三个各自独立的直线运动的叠加。,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,运动学问题类型：,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,例题1,解：由题，加速度和时间 的关系为：,(直线运动中可用标量 代替矢量）,一质点由静止开始作 直线运动，初始加速度 为a0，以后加速度均匀,增加，每经过秒增加a0， 求经过t秒后质点的速度 和运动的距离。,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,积分:,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,解:,选地面为参考系,建立如图所示的坐标系.,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,-,（由图可知,绳上每一点移动的距离和方向都不同,所以绳上每一点的速度都不同,且）,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,-,（常见错误分析？）,1-1质点运动的描述 1-2 直线运动,作 业,大学物理习题集（上） 练习一,1-3 曲线运动 圆周运动,一、曲线运动的描述,1.平面曲线运动,运动方程,方向描述:,(指向轨道的凹侧),2.切向加速度、法向加速度,速度增量,取,切向加速度和法向加速度,1-3 曲线运动 圆周运动,速度大小不同而 引起的速度变化,速度方向改变而 引起的速度变化,沿A点的 向,沿A点的 向,切向 加速度,1-3 曲线运动 圆周运动,-速率 -曲率半径,1-3 曲线运动 圆周运动,加速度总是指向曲线的 凹侧,1-3 曲线运动 圆周运动,由楼窗口以水平初 速度v0 射出一发子弹, 取 枪口为原点 , 沿v0为x轴, 竖直向下为y 轴 , 并取发 射时t=0. 试求：,(1)子弹在任一时刻t的位 置坐标及轨道方程；,(2)子弹在t时刻的速度、切 向加速度和法向加速度。,四、曲线运动的描述,1-3 曲线运动 圆周运动,例题1,y,x,o,(1),(2),解：,1-3 曲线运动 圆周运动,解：,一质点在oxy平面内作曲线 运动,其加速度是时间的函 数。已知ax=2, ay=36t2。设 质点t0 r0=0,v0=0。求： (1)此质点的运动方程； (2)此质点的轨道方程， (3)此质点的切向加速度。,1-3 曲线运动 圆周运动,例题2,1-3 曲线运动 圆周运动,所以质点的运动方程为：,(2)上式中消去t, 得轨道方程: y=3x2 是抛物线。,1-3 曲线运动 圆周运动,一抛射体的初速度为v0, 抛射角为, 则抛射点、 最高点、及落地点的切向 加速度、法向加速度及曲 率半径各是多少?,1-3 曲线运动 圆周运动,分析:,抛射点:,at= - gsin,an=gcos,= v02/1,最高点:,at=0,an=g,=(v0 cos )2/2,落地点:,at=gsin,an=gcos,= v02/3,思考题,1-3 曲线运动 圆周运动,二.圆周运动 角量,(1)圆周运动的加速度,曲率半径是恒量,匀速圆周运动,-向心加速度,(2)圆周运动的角量描述,圆周运动 角量,1-3 曲线运动 圆周运动,角速度,单位：rad/s,角速度矢量的方向 (用右手判定),1-3 曲线运动 圆周运动,弯曲的四指指向质点转动 的方向, 与四指垂直的大 拇指的指向即角速度矢量 的方向.,角加速度,单位：rad/s2,1-3 曲线运动 圆周运动,角加速度,匀速圆周运动,是恒量,1-3 曲线运动 圆周运动,线量与角量的关系,= v 2/R,方向关系:,(右手螺旋),.,匀速圆周运动n、周期T 与角速度的关系:,(n:转/分),小结,1-3 曲线运动 圆周运动,质点沿半径为R的圆周按 S=bt-(1/2)ct2运动, 其中 b、c为常数,(b2/c)R，则 切向加速度与法向加速度 数值相等的时刻是多少?,思考