北京化工大学普通物理学.ppt

研究物体（质点）的位置随时间而变化的规律,第一章,质点运动学,编讲教师：孔令宝北京化工大学物理与电子科学系,开始时是力学麦克斯冯劳埃，物理学史（1950）,我不给时间、空间、位置和运动下定义，因为那是大家都知道的。牛顿，原理（MathematicalPrinciplesofNaturalPhilosophy）（1686）,一掌握位置矢量、位移、速度、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.,教学基本要求第一章质点运动学,运动学(kinematics),动力学(dynamics),静力学(statics),只描述物体的运动，不涉及引起运动和改变运动的原因。,研究运动与相互作用之间的关系。,研究物体在相互作用下的平衡问题。,牛顿力学只涉及弱引力场中物体的低速运动,是整个物理学的基础,广泛应用于工程技术,一、质点,理想化的物理模型,1.1质点位置的确定方法,物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。,把物体当作质点是有条件的相对的：物体的大小和形状对运动没有影响或影响可以忽略。,particle,如研究地球公转,地球自转,另一类问题：把物体化为若干个质点的集合体来研究。,如：齿轮的转动,运动具有绝对性，而对运动的描述却是相对的。,要定量描述物体的位置与运动情况，就要运用数学手段，在参照系上建立坐标系。,二、质点位置的确定方法,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。,1、坐标法,常用的坐标系有直角坐标系(x,y,z)，极坐标系(,)，球坐标系(R,)，柱坐标系(R,z)。,2、位矢法,在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，叫做位置矢量，简称位矢。,从坐标原点指向质点所在位置的有向线段。,直角坐标系中，位置矢量可表为：,3、自然法,二、运动学方程,随时间变化的函数称为质点的运动方程。,用直角坐标系（x,y,z）表示质点的位置,用自然坐标s表示质点的位置,轨道方程,参数方程消去t：,1.2质点位移、速度和加速度,一、位移displacement,定义：质点沿曲线运动,时间内位置变化,讨论1：,位移（位矢增量）的大小：,位矢大小的增量：,比较位移和路程,位移：是矢量，表示质点位置变化的净效果，与质点运动轨迹无关，只与始末点有关。路程：是标量，是质点通过的实际路径的长，与质点运动轨迹有关,讨论2：,2、瞬时速度,速度的方向：,质点所在处轨迹的切线指向前进的方向。,二、速度velocity,速率：,1、平均速度,A,B,B,平均速率,瞬时速率,速度与速率的关系,区别：速度是矢量，速率是标量。,平均速度：,瞬时速度,讨论1：,平均速度的大小是否等于平均速率？,一般情况下，平均速度的大小不等于平均速率。,讨论2：,速度的大小是否等于速率？,速度的大小等于速率。,讨论3：,讨论4：,三、加速度acceleration,1、平均加速度：,2、相对性：与参照系的选择有关,3、注意：,2、加速度,1、矢量性,对于一个运动质点，下面哪种情况不可能发生,质点具有恒定速度，但有变化的速率；质点具有恒定的速率，但有变