大学物理简明教程第1章质点运动学§1,.pptx

2014级制药工程 材料与化学工程学院 课程名称 大学物理 主编： 赵近芳 北京邮电大学出版社 使用教材 大学物理简明教程 主编： 赵近芳 北京邮电大学出版社 使用教材 大学物理简明教程 覃远根 材料与化学工程学院 Tel:13885622772 E-mail: QQ:2066851610 任课教师 一. 物理学的研究内容及其意义 二. 大学物理的特点（重点以及难点） 三. 教学要求 一、物理学的研究内容 物理学是关于自然界最基本形态的科学。它研究物质的结构 ，相互作用以及物质的运动等。 1、研究物质的两种形态 实物和场是物质的两种基本形态 关于实物物质结构 关于场物质结构 例如：电磁场、引力场、各种介子场。 实物包括微观粒子 （分子-原子-电子、原子核-中子、质子-夸克及其它结构粒子 ）和宏观物体，它的范围是从基本粒子的亚核世界到整个宇 宙。 2、研究物质最简单最基本最普遍的运动形式 3、研究物质的相互作用 物质间有四种相互作用，引力作用、电磁作用、强作 用、 弱作用。 物质的运动具有粒子和波动两种图 象。 天体的、宏观的机械运动，及分子的热运动呈粒子性 ； 微观领域内，无论场和实物都呈波、粒二象性。 二. 大学物理的特点（重点以及难点） 1.由理想化过程进入到普遍化过程； 3.数学工具的运用：求导和微积分 2.物理量的矢量性（方向性）； 大学物理 物理意义 数学工具 4. 更注重物理思维和方法论: 三. 教学要 求 第一篇 力学基础 第二篇 气体动理论和热力学 第三篇 电 磁 学 第四篇 波动和光学 第五篇 近代物理 1. 内 容 2. 考核方式 ： 闭卷考试 总成绩=平时成绩（30%）+考试成绩（70% ） 第一篇 力学基础 第1章 质点运动学 第2章 质点动力学 第3章 刚体力学基础 第4章 流体力学 力学的研究对象：机械运动。 机械运动：是指一个物体相对于另一物体（或物体的这 一部分相对于另一部分）的位置随时间的变化关系。 根据问题的性质可将力学分为运动学和动力学 运动学： 只研究物体运动的几何特性， 不考虑物体本身固有属性（如质量）和外来影响（如作用力） 将物体的运动用数学语言来描述。 动力学： 研究物体作机械运动的内在因素（如质量）和外来影响（ 如作用力）之间的关系。 从运动形式上分，运动又可分为： 平动、转动、振动、波动 第一章 质点运动学 一、运动的绝对性和相对性 1-1 1-1 参照系参照系 坐标系坐标系 物理模型物理模型 例如,观察表明： v地日30kms-1, 这说明，一切运动都是绝对的，因此只有讨论相对意义上的 运动才有意义。 v日银25kms-1, 恩格斯：“单个物体的运动是不存在的-只有在相对的意义 下才可以谈运动”。 v银银600kms-1 运动是物质的存在形式，是物质的固有属性。运动是绝对的。 描述物体运动时被选作参考（标准）的物体或物体群 称为参考系。 二、参考系 运动描述的相对性：即选不同的参考系，运动的描述是不 同的。 V 例如，在匀速直线运动的火车上所作的自由落体运动。 火车上的观察者：物体作匀变速直线运动； 地面上的观察者：物体作平抛运动。 日心系 Z X Y 地心系 o 地面系 地球 卫星 地球 参考系的选择是任意的，以问题研究最方便最简洁为原则。 二、坐标系 常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系、球 面坐标系或柱面坐标系等。 坐标系的选择不会改变物体的运动性质。 ，合适的坐标系可使问题变得的简化。 三、物理模型 对真实的物理过程和对象，根据所讨论的问题的基本要 求对其进行理想化的简化，抽象为可以用数学方法描述的理 想模型。 “理想模型”是对所考察的问题来说的，不具有绝对意义。 1、 理想质点模型 真实的物体不满足上述条件时，可以把物体看成是满足 第一个条件的质点所组成的系统，也叫质点系。 选用质点模型的前提条件是： 物体自身线度l与所研究的物体运动的空间范围r相比可以忽略； 两个条件中，具备一种即可。 或者物体只作平动，物体上各部分的运动完全相同。 2、理想刚体模型 刚体是指在任何情况下，都没有形变的物体。 当物体自身线度l与所研究的物体运动的空间范围r比不可 以忽略；物体又不作平动时，即必须考虑物体的空间方位 ，我们可以引入刚体模型。 刚体也是一个各质点之间无相对位置变化且质量连续分布 的质点系。 综上所述：选择合适的参考系，以方便确定物体的运动性 质；建立恰当的坐标系，以定量的描述物体的运动；提出较 准确的物理模型，以确定所提问题的最基本运动规律。 1)位置坐标 1-2 1-2 位矢、位移、速度、加速度位矢、位移、速度、加速度 1、位置矢量 质点P在直角坐标系中的位置可由P所在点的三个坐标（ x，y，z）来确定 一、描述质点运动的四个物理量 参照系 r Y Z X o P(x,y,z) 其在直角坐标系中为 由坐标原点引向考察点的矢 量，简称位矢，具有方向性。 位失的方向余弦是 2)位置矢量 A 3）运动方程和轨迹方程 表示为： 或 运动方程是时间t的显函数。 a、质点在运动过程中，空间位置随时间变化的函数式称为运 动方程。 b、质点在空间所经过的运动路径称为轨道（轨迹）。 从上式中消去t即可得到轨道方程。 轨道方程不是时间t的显函数。 例1-1、平抛运动的运动方程为 轨道方程为 例1-2、一质点的运动方程为 消去t，得轨道方程 2、位移和路程 1）位移 a、定义 ：由起始位置指向终了位置的有向线段。描述物体 位置变动大小和方向的物理量。 t 时间内位置矢量的增量: 位移的模 与矢量模的增量 不是同一个量 b、位移在直角坐标系中的表示式 2）路程S t 时间内质点在空间实际运行的路径。 不同处： 是矢量，S是标量； 只与始末位置有关；S与轨道形状和往返次数有关 ； 3、速 度 1）平均速度与瞬时速度 t时刻附近t时间内的平均速度和t时刻的瞬时速度 描述质点位置变化和方向变化快慢的物理量，表现为矢量 速度是位移对时间的变化率。 2）平均速率与瞬时速率 可见速率是速度的模。 速率是路程对时间的变化率。 在直角坐标系中 ， 4、加速度 描述质点速度大小和方向变化快慢的物理量，表现为矢量 r,v为描述机械运动的状态参量；a 称为机械运动状态的 变化率。 1）平均加速度与瞬时加速度 2）加速度在直角坐标系中 例1-3 一人用绳子拉着车前进，小车位于高出绳端h的平台