新概念物理教程力学赵凯华.ppt

,新概念物理教程力学赵凯华罗蔚茵,第一章质点运动学,主讲人：唐宗先2005级硕,机械运动：宏观物体之间（或物体内各部分之间的相对位置变动（具有绝对性和相对性）。,1.引言,1.1力学的研究对象物体的机械运动,力学,运动学（怎么运动）,动力学（为什么这样运动）,静力学（平衡问题）,1.2质点,理论方法：对复杂的运动进行抽象提出物理模型研究物体运动的基本规律。,质点：具有质量，没有大小、形状的理想物体。,抽象条件：物体运动过程中，物体的大小和形状对研究的问题影响很小，可忽略不计。,质点模型意义：机械运动中，质点是最简单、最基本的单元易于描述和研究基本的运动规律复杂的物体可以看成是由许多质点组成的系统（即质点系）,1.3参考系和坐标系,参考系：用来描述物体运动而选作参考的物体或物体系。,选取原因：机械运动的描述具有相对性。同一物体的运动，由于参考系的选取不同，对他的运动描述也不同。例如：运动车厢中的落体运动。,说明：参考系原则上可以任选。不同参考系中物体的运动形式（如轨迹、速度等）可以不同。在情况允许下，应选择使问题的处理尽量简化的参考系。常用参考系有地面参考系、地心参考系（地球恒星参考系）、太阳参考系（太阳恒星参考系）、质心参考系。,讨论：初中物理教材里的参照物和高中、大学物理教材里的参考系有何区别？,为定量描述物体位置和运动，就必须在参考系上建立坐标系。原点定在参考系的一个固定点上。常用的有：直角坐标系，球坐标系，极坐标系等。,坐标系,坐标系实际上是由实物构成的参考系的数学抽象。,时间是表征物质运动的持续性。通常采用能够重复出现的周期现象来计量时间。时间计量的实物基准地球自转1956年，国际计量会议规定：1平均太阳秒平均太阳日（）注：太阳日即太阳连续两次经过某处子午面的时间间隔，平均太阳日即全年太阳日的平均值。,2.时间和空间的计量,一时间的计量,太阳系的各种运动中，能准确观测而足以用作时钟的有：地球的自转2.月球绕地球的公转3.木星和金星绕太阳的公转4.木星的四个卫星绕木星的公转,经过长时间观测，人们发现由于潮汐摩擦和信风等的影响，地球自转周期在逐渐变慢，并不是理想的时钟。左图为用铯钟监测到的地球自转周期几年内的变化情况。,/ms,1967年，国际计量会议上提出以铯原子的振动周期为计时基准，规定1秒等于铯133原子基态两个超精细结构能级之间跃迁相应的辐射周期的9192631770倍。其跃迁频率测量的准确度可达10-12至10-13,时间计量的自然基准：利用某些分子或原子的固有振动频率作为时间的计量基准。,铯原子钟,铯原子钟,氢原子钟,稳定度比铯原子钟高100倍，在数小时内频率变化不超过1015,下图给出了自人类发明时钟以来400年时间内时间计量准确度改进的情况,目前，时间是测量得最准确的一个基本量，其准确度可达10-12至10-13,历史计时仪器,视太阳秒是指视太阳日的86400等分之一。平太阳秒是指平太阳日的86400等分之一。历书秒是指1900年1月0日12时的平太阳秒。原子秒是时间的基本国际单位，它的定义是：铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。它还是现行阳历的历秒。,秒的多种定义：,1767年开始使用格林威治视太阳秒。1834年开始使用格林威治平太阳秒。1960年开始使用历书秒。1958年1月1日0时，国际天文学界就建立了和第一个原子时系统。1967年国际天文学界定义了原子秒。1969年建立了全球统一的原子时（IAT），采用了原子秒作为一秒的长度。,计时的秒发展历史,二长度的计量,空间反映物质运动的广延性。空间中两点间的距离即为长度。,历史上，将通过巴黎的子午线从北极到赤道之间的长度的千万分之一定义为米。,长度计量的实物基准：1889年，第一届国际计量大会通过：将藏在法国的国际计量局中铂铱合金棒在0时，两条刻度线间的距离定义为米。,长度的自然基准：（1960年第十一届国际计量大会）氪86原子的橙黄色波长来定义“米”，规定“米”为这种光的波长的1650763.73倍，精度为4109。,1983年10月第十七届国际计量大会通过：“米”是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内运行路程的长度。,3.物质世界的层次和数量级,由于实际需要，人们学会了数数。当数目大到10个手指不够用的时候，人们创造出了十进位记数法；当数目大得不便书写时，人们创造出一种“科学记数法（scientificnotation）”,在科学记数法中指数相差1，即代表数目大10倍或小10倍，叫做一个“数量级”,为了方便，通常采用词头来代表一个单位得十进倍数或十进分数。如千(kilo),厘(centi)等，现在已有20个词头。见表12(p13),3.1数量级的概念,3.2空间尺度,人们已研究的领域中，空间尺度跨越了42了数量级。,在物理上把原子尺度的客体叫做微观系统，大小在人体尺度上下几个数量级范围之内的客体，叫做宏观系统；微观系统和宏观系统最重要的区别是服从的物理规律不同。呈现出微观特征的宏观系统，叫做介观系统。如纳米材料。,最大的动物（鲸）体长十米，即101m的数量级最大的植物（红杉树）高达百米以上，即102m的数量级最高的山（珠穆朗玛峰）高8.84km，即104m的数量级最深的海（马里亚纳海沟）深11.