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湖北汽车工业学院物理教研室2001年7月,电子教案,大学物理,写给开始学习大学物理的同学们：,0-1物理学的研究对象物理学是研究自然界的物质结构以及物质运动中最普遍最基本运动形式的基本规律的自然学科。这些运动形式包括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核运动以及其它微观粒子运动等。0-2物理学的框架和结构物理学按其发展顺序可分为:,绪论,a经典物理:研究的是宏观世界;,b近代物理:研究的是宇观世界和微观世界（如相对论所研究的是宇观世界，量子力学所研究的是微观世界）；c当代物理:所研究范围已扩展到1024光年的胀观世界和10-36米的渺观世界。按物理学的重大基础理论可分为五大门类：（1）牛顿力学关于物体作机械运动的理论；（2）统计物理与热力学关于热现象和大量粒子集合,特性的理论;,（3）电磁学关于电和磁以及电磁辐射的理论；（4）相对论关于物理规律不变性和高速运动的理论；（5）量子力学关于微观粒子运动的理论；0-3怎样学好大学物理（1）建立正确的物理模型，形成正确的物理概念。（2）弄清物理理论的内容和意义，提高自己的物理素养。,学习中要注意以下几点：使知识系统化，条理化；,（3）在理解的基础上进行记忆。,注意定理、定律的使用条件（不乱套公式）；,提高分析能力（量纲分析、判断结果的合理性）；,利用数学的能力要有一定的提高。,第一章质点运动学,1.1质点参考系坐标系位置矢径,一、质点：研究某一物体的运动，可以忽略其大小和形状，,或只考虑其平动，该物体就可以抽象成一个只有质量没有大小和形状的点，此点通常叫做质点。,二、参考系：用来描述物体运动而选作参考的物体或物体系。,1描述运动的相对性决定描述物体的运动必须选取参考系。2运动学中参考系可任选，不同参考系中物体的运动形式（如轨迹、速度等）可以不同。3.常用参考系:,a:太阳参考系（太阳恒星参考系）；b:地心参考系（地球恒星参考系）；c:质心参考系；d:地面参考系或实验室参考系；,三坐标系坐标系：固结在参考系上的一组有刻度的射线、曲线或角度。,参考系选定后，坐标系还可任选。在同一参考系中用不同的,参考系是一物理实体，而坐标系为参考系的数学抽象。,2.常用坐标系:,直角坐标系（x,y,z）；,球坐标系（r,）；,柱坐标系（,z）；,自然坐标系（）。,四、位置矢量（或位矢）,上式也称为运动方程。,其分量式为：,依此容易计算的大小和方向。,轨迹方程：,用来确定某时刻质点位置（用矢端表示）的矢量。,1.2位移和速度,一位移,叫做它在这段时间内的位移。,注意:位移大小和方向的计算。,x,y,o,x1,y1,x2y2,质点在一段时间（t）内位置的改变（）,二、速度1、平均速度,2、瞬时速度,速度的叠加：速度是各分速度的矢量和,速度的大小速率,1.3加速度,平均加速度,对于二维的情况：,和X轴正向的夹角,例1:一质点的运动方程为：X=3cos(t/6),y=3sin(t/6)。求:1.轨迹方程。2.0秒和3秒时质点的位置。303秒内的平均速率及平均速度。4任意时刻的速度和加速度。解(1)、X=3cos(t/6),y=3sin(t/6)X2+y2=9(2)、由运动方程可知：,x,y,0,t=3秒时:,t=0时:,（4）任意时刻：,B,A,（3）,例2：一质点自原点开始沿抛物线2y=x2运动，它在Ox,轴上的分速度恒为:Vx=4.0m/s，求质点位于X=2.0m处的,速度和加速度。,解：,例3：如图所示一人以恒定的速度拉绳，,求：小船靠岸的速率。,1.4匀变速运动,加速度为恒矢量的运动称为匀变速运动。一匀变直线运动,若加速度和初速度方向在同一直线上，则质点做直线,运动。此情况下，矢量运算可转化为标量运算。,（问题：如何判别加、减速运动？v-t图象。）,设：,二曲线运动(curvilinearmotion)若加速度和初速度之间夹角不为零，则质点做曲线运动。,分两种情况来讨论：物体平抛和斜抛运动。1平抛运动特点：水平方向作匀速直线运动，竖直方向作自由落体运动。设t=0时:,写成分量式：,则有：,问题1：如何用单位矢量来表示?,b斜抛运动特点：水平方向作匀速直线运动，,若式中,问题2：y轴反向如何表示？,竖直方向作匀变速直线运动。,在所给的坐标系中，如初始条件为：r0=0,初速度为v0,可以证明物体运动到最高点所要时间t，最大高度h，及,例：一足球运动员在正对球门前25.0m处以20.0m/S的初速罚任意球，已知球门高为3.44m，若要将足球直接踢进球门，问他应与地面成何角度的范围内踢出足球？,解：,设角度为a，则：,射程R分别为：,此外要求：x=25处,y3.44,综合考虑则有：,本次课内容小结,1、位矢：,2、位移：,3、速度和加速度,4、匀加速直线运动,5、曲线运动,平抛：,斜抛：,作业：,练习册：1-1，1-3，1-5，1-7，1-9,1-5圆周运动（circularmotion）,如果物体运动的轨迹为一个圆，则物体做圆周运动。,一、主要物理量,角位移：,角速度,线速度,方向沿切线方向！,平均加速度,角加速度：,R,a,1-6平面曲线运动（planecurvilinearmotion）平面曲线运动的轨迹可以看作是由无限多个无穷小的线段连接而成，每个无穷小的线段都能与某个圆周“密切”。这样，一个任意的平面曲线运动，就可以视为由一系列小段圆周运动所组成的。曲线在某点的曲率圆（密切圆，密接圆）半径p，称为曲线在该点的曲率半径。,p,p为曲率半径,加速度,问题：图中a1、a2、a3加速度各代表什么情形？a4的情形是否能存在？,例：如图所示，质点作圆周运动，已知R=3m,Vo=0,at=3m/s2.求:1.经多长时间a与半径R成45o角？2.在此时间内s、r各为多少？,解：,例：光碟可读部分的内、外半径分别为2.50cm和5.80cm，播放时，激光头以恒定的线速度由内向外沿螺旋线（阿基米德螺旋线）进行扫描。求：（1）如开始时其角速度为50.0rad/s，则最终的角速度多少？（2）如螺旋线的间距为1.60um，求其总长度和播放时间。,解：,螺旋线对应的圆心角为：,1.7相对运动,从图中可见：,令：,则,伽利略速度变换,物体对静系的速度，称为绝对速度。,物体对动系的速度，称为相对速度。,动系对静系的速度，称为牵连速度。,长度测量的绝对性,时间测量的绝对性,注意:叠加发生在同一个参考系，变换涉及不同参考系。,例：如