大学物理上册复习资料 全套PPT课件.ppt

1,一掌握描述质点运动及运动变化的四个物理量位置矢量、位移、速度、加速度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.会处理两类问题：（1）运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法；（2）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,第一章教学基本要求,2,三掌握曲线运动的自然坐标表示法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,3,一、基本概念：参照系、坐标系、质点、位置矢量、位移、运动方程、轨道方程、瞬时速度、瞬时加速度。,1由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度；,2已知质点的加速度以及初始速度和初始位置,可求质点速度及其运动方程,核心,质点运动学两类基本问题,4,第一类问题：,第二类问题：,5,二、主要内容：,1、位置矢量,2、运动方程,从上式中消去参数得质点的轨迹方程,6,3、轨道方程,4、位移矢量,或,5、路程(),从P1到P2：,(3)位移是矢量，路程是标量,位移与路程的区别,(1)两点间位移是唯一的,7,注意,8,6、速度矢量,7、加速度,或,速度方向切线向前,速度大小,速度的值速率,9,加速度大小,加速度方向,曲线运动指向凹侧,直线运动,10,8、几种主要运动,（1）直线运动,（2）抛体运动,11,（3）圆周运动,切向加速度(速度大小变化),法向加速度(速度方向变化),12,一般圆周运动加速度,大小,方向,A,13,a、角位置,圆周运动方程,b、角位移,c、角速度,单位为,d、角加速度,角加速度单位,（4）圆周运动的角量描述,14,质点作匀变速圆周运动时,15,线量和角量的关系,A,B,R,ds,d,（5）角量与线量的关系,16,9、相对运动,*,质点在相对作匀速直线运动的两个坐标系中的位移,S系基本参考系系运动参考系,是S系相对S系运动的速度,17,速度变换,位移关系,或,18,绝对速度,相对速度,牵连速度,伽利略速度变换,若,加速度关系,注意：当物体运动速度接近光速时，速度变换不成立,绝对速度,牵连速度,相对速度,19,二.先算速度和加速度的分量再合成。,两种方法求速度、加速度。哪种方法正确?,例：设,注意复习11、2、3、4、9、13、22、23、24、25题,20,解：问题的关键在于位移、速度、加速度的矢量性,所以：,第二种方法正确。,因为：,根据定义，有：,21,例一运动质点在某瞬时矢径，其速度大小为,答案：D,22,3.质点作半径为R的变速圆周运动时的加速度大小为(v表示任一时刻质点的速率)：()(A),(B),(C),(D),答案：D,23,例：对于描写质点加速度的物理量，有下列说法：,(1),表示总加速度的大小和方向；,(2),表示总加速度在轨迹切线方向（质点瞬时速度方向）上的投影，也称切向加速度,(3),表示加速度矢量,在x轴上的投影,(4),表示总加速度的大小,(A)只有(1)、(4)是对的(B)只有(2)、(4)是对的(C)只有(2)是对的(D)全部说法都是对的,24,例：下列四种说法中正确的是：在圆周运动中，加速度的方向一定指向圆心(B)匀速圆周运动的速度和加速度都恒定不变(C)质点作曲线运动时，速度方向一定在运动轨道的切线方向，法线方向的分速度恒等于零，因此其法向加速度也一定等于零(D)质点作曲线运动时，必定有加速度,25,26,例：一质点在半径,m的圆周上运动，其角位置随时间的变化规律为,（SI）.则,时,质点的切向加速度,法向加速度,.,解：,27,例：一质点作半径为0.1m的圆周运动，其角位置的运动学方程为：,(SI)则其切向加速度为,=_,0.3tm/s2,28,B,29,D,30,例：对于作曲线运动的物体，以下几种说法中哪一种是正确的：（A）切向加速度必不为零；（B）法向加速度必不为零（拐点处除外）；（C）由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零；（D）若物体作匀速率运动，其总加速度必为零；（E）若物体的加速度为恒矢量，它一定作匀变速率运动.,31,某人骑自行车以速率v向西行驶，今有风以相同速率从北偏东30方向吹来，试问人感到风从哪个方向吹来？(A)北偏东30(B)南偏东30(C)北偏西30(D)西偏南30,60,32,（矢量式）,33,例：某人以4,的速率向东前进时，感觉风从正北出来，如将速率增加一倍，则感觉风从东北方向吹来。实际风速与风向为：,(A),，从北方吹来,(B),，从西北方吹来,(C),，从东北方吹来,(D),，从西北方吹来,34,一掌握牛顿定律的基本内容及其适用条件,二熟练掌握用隔离体法分析物体的受力情况，能用微积分方法求解变力作用下的简单质点动力学问题,三理解惯性系与非惯性系的概念,第二章教学基本要求,35,一、基本概念：牛顿三定律、隔离体、重力、弹性力、摩擦力、力的叠加原理。,二、主要内容：,任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止.,1、牛顿第一定律,时，恒矢量,36,2、牛顿第二定律,动量为的物体，在合外力的作用下，其动量随时间的变化率应当等于作用于物体的合外力,当时，为常量，,合外力,直角坐标系中,即,37,注：为A处曲线的曲率半径,自然坐标系中,A,38,两个物体之间作用力和反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，分别作用在两个物体上,（物体间相互作用规律）,3、牛顿第三定律,作用力与反作用力特点：,(1)大小相等、方向相反，分别作用在不同物体上，同时存在、同时消失，它们不能相互抵消,(2)是同一性质的力,39,一解题步骤,已知力求运动方程已知运动方程求力,二两类常见问题,隔离物体受力分析建立坐标列方程解方程结果讨论,4、牛顿运动定律的应用,P38例1,40,例：如图所示：已知F=4N，m1=0.3kg，m2=0.2kg，两物体与水平面的的摩擦因素匀为0.2求质量为m2的物体的加速度及绳子对它的拉力（绳子和滑轮质量均不计）,解：由示力图，根据牛顿运动定律可列出运动方程,m1,物体：,注意复习21、2、3、4、5、8、10、18、P40例3题,41,m2,物体：,动滑轮：,又,联立上述方程，求解得：,42,例：在mAmB的条件下，可算出mB向右运动的加速度a，今如取去mA而代之以拉力T=mAg，算出的加速度a，则有：(滑轮质量不计)(A)aa(B)a=a(C)aLA，EKAEKB(B)LBLA，EKA=EKB(C)LB=LA，EKA=EKB(D)LBLA，EKA=EKB(E)LB=LA，EKAEKBE,97,例：人造地球卫星绕地球中心做椭圆轨道运动，若不计空气阻力和其它星球的作用，在卫星运行过程中，卫星的动量、它对地心的角动量、机械能都守恒吗？为什么？,机械能守恒，因为引力是保守力，所以地球和卫星组成的系统机械能守恒。,98,例：花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动，开始时两臂伸开，转动惯量为,，角速度为,然后她将两臂收回，使转动惯量减少为,这时她转动的角速度变为,(A),(B),(C),(D),99,例：一质点作匀速率圆周运动时，它的动量不变，对圆心的角动量也不变(B)它的动量不变，对圆心的角动量不断改变(C)它的动量不断改变，对圆心的角动量不变(D)它的动量不断改变，对圆心的角动量也不断改变C,100,例：质量为m、长为l的棒，可绕通过棒中心且与棒垂直的竖直光滑固定轴O在水平面内自由转动(转动惯量Jml2/12)开始时棒静止，现有一子弹，质量也是m，在水平面内以速度v0垂直射入棒端并嵌在其中则子弹嵌入后棒的角速度w_,3v0/(2l),解：碰撞过程角动量守恒,得答案,101,例：如图所示，A、A为两个相同的绕着轻绳的定滑轮。A滑轮挂一质量为M的物体，B滑轮受拉力F，而且,。设A、B两滑轮的角加速度分别为,和,，不计滑轮轴的摩擦，则有（A）,（B）,（C）,（D）开始时,，以后,。,102,例：一水平的匀质圆盘，可绕通过盘心的竖直光滑固定轴自由转动圆盘质量为M，半径为R，对轴的转动惯量J,MR2当圆盘以角速度w0转动时，有一,质量为m的子弹沿盘的直径方向射入而嵌在盘的边缘上子弹射入后，圆盘的角速度w_,M0/(M+2m),解：碰撞过程角动量守恒,得答案,103,例：对一个绕固定水平轴,匀速转动的转盘，沿如图,所示的同一水平直线从相反方向射入两颗质量相同，速率相等的子弹并留在盘中，则子弹射入转盘后的角速度,（A）增大（B）减小（C）不变（D）无法确定。B,角动量守恒,104,(1)飞轮的角加速度,(2)如以重量P=98N的物体挂在绳端，试计算飞轮的角加速,解(1),(2),两者区别,求,一轻绳绕在半径r=20cm的飞轮边缘，在绳端施以F=98N的拉力，飞轮的转动惯量J=0.5kgm2，飞轮与转轴间的摩擦不计，(见图),105,106,例：如图所示，物体1和2的质量分别为,与,，滑轮的转动惯量为,，半径为,（1）如物体2与桌面间的摩擦系数为,，求系统的加速度,及绳中的张力,和,（设绳子与滑轮间无相对滑动，滑轮与转轴无摩擦）；（2）如物体2与桌面间为光滑接触，求系统的加速度,及绳中的张力,和,。,解：（1）用隔离体法，分别画出三个物体的受力图。对物体1，在竖直方向应用牛顿运动定律,对物体2，在水平方向和竖直方向分别应用牛顿运动定律,107,对滑轮，应用转动定律,并利用关系,由以上各式，解得,108,（2）,时,109,例：一轻绳跨过两个质量均为m、半径均为r的均匀圆盘状定滑轮，绳的两端分别挂着质量为m和2m的重物，如图所示绳与滑轮间无相对滑动，滑轮轴光滑两个定滑轮的转动惯量均为,将由两个定滑轮以及质量为m和2m的重物组成的系统从静止释放，求两滑轮之间绳内的张力（画出受力分析图，列出必要方程即可，不要求结果！）解：受力分析如图所示,2mgT12maT2mgmaT1rTr,TrT2r,ar解上述5个联立方程得：T11mg/8,110,例：如图所示，设两重物的质量分别为m1和m2，且m1m2，定滑轮的半径为r，对转轴的转动惯量为J，轻绳与滑轮间无滑动，滑轮轴上摩擦不计设开始时系统静止，试画出受力图并求t时刻滑轮的角速度,解：作示力图两重物加速度大小a相同，方向如图.,m1gT1m1a,T2m2gm2a,设滑轮的角加速度为b，则(T1T2)rJ,且有ar,由以上四式消去T1，T2得,开始时系统静止，故t时刻滑轮的角速度,111,例:工程上，两飞轮常用摩擦啮合器使它们以相同的转速一起转动。如图所示，A和B两飞轮的轴杆在同一中心线上，A轮的转动惯量为IA=10kgm2，B的转动惯量为IB=20kgm2。开始时A轮的转速为600r/min，B轮静止。C为摩擦啮合器。求两轮啮合后的转速；在啮合过程中，两轮的机械能有何变化？,112,解以飞轮A、B和啮合器C作为一系统来考虑，在啮合过程中，系统受到轴向的正压力和啮合器间的切向摩擦力，前者对转轴的力矩为零，后者对转轴有力矩，但为系统的内力矩。系统没有受到其他外力矩，所以系统的角动量守恒。按角动量守恒定律可得,为两轮啮合后共同转动的角速度,以各量的数值代入得,或共同转速为,在啮合过程中，摩擦力矩作功，所以机械能不守恒，部分机械能将转化为热量，损失的机械能为,113,第五章教学基本要求,一掌握描述静电场的两个基本物理量电场强度和电势的概念，理解电场强度是矢量点函数，而电势V则是标量点函数.,二理解静电场的两条基本定理高斯定理和环路定理，明确认识静电场是有源场和保守场.,114,三掌握用点电荷的电场强度和叠加原理以及高斯定理求解带电系统电场强度的方法；能用电场强度与电势梯度的关系求解较简单带电系统的电场强度.,四了解电偶极子概念，能计算电偶极子在均匀电场中的受力和运动.,教学基本要求,115,一、基本概念,点电荷、电场、电场力、电场强度、电场线、电场强度通量、电场强度环流、电势能、电势、电势梯度,二、主要内容,1、电场强度,定义,2、库仑定律,方向：,和同号相斥，异号相吸.,116,3、电场强度通量,通过电场中某个面的电场线数,定义：,非均匀电场，闭合曲面S.,4、高斯定理,在真空中静电场，穿过任一闭合曲面的电场强度通量，等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以.,117,5、静电场的环路定理,结论：沿闭合路径一周，电场力作功为零.,6、电势能,电场力做正功，电势能减少.,7、电势,将单位正电荷从A移到B时电场力作的功,电势差,118,8、电场强度与电势梯度,电场强度等于电势梯度的负值,119,9、应用,（1）求电场强度的三种方法,点电荷系的电场,1）利用电场强度叠加原理求场强,120,电荷连续分布的电场,电荷体密度,电荷面密度,电荷线密度,均匀带电圆环轴线上的电场强度,121,均匀带电圆盘轴线上的电场强度,无限长带电直线的场。,2）用高斯定理求场强,122,关于高斯定理，注意,(1)高斯面：闭合曲面.,(2)电场强度为所有电荷在高斯面上的总电场强度.,(3)电场强度通量：穿出为正，穿进为负.,(4)仅高斯面内电荷对电场强度通量有贡献.,注意均匀带电球体（面）、无限长柱面（线）、无限大平面结论及应用,123,例均匀带电球面的电场强度,解（1）,（2）,注意均匀带电球体（面）、无限长柱面（线）、无限大平面结论及应用,124,例无限长均匀带电直线的电场强度,125,无限大均匀带电平面的电场强度,3）利用电势与电场强度的关系求场强,126,计算电势的方法,（1）利用,已知在积分路径上的函数表达式,有限大带电体，选无限远处电势为零.,（2）利用点电荷电势及叠加原理,127,注意复习51、2、3、12、14、21、22、23、27、P181例3题,128,129,在点电荷和的静电场中，做如下的三个闭合面求通过各闭合面的电通量.,130,例均匀带电球壳的电势.,解,（1）,131,（3）,令,由,可得,或,（2）,求：（2）球壳内两点间的电势差；（3）球壳外任意点的电势；,132,（4）,由,可得,或,求：（4）球壳内任意点的电势.,133,推广：两