1.1质点运动的描述

大学物理1,20122013-2,教材：大学物理教程（第2版）陈信义主编,考试与考查,平时（10）：出勤，作业，笔记本。要求：出勤，作业2个，笔记本1个。期中（20）：单人单桌，学院组织。期末（70）：学校统一安排考试。,课件下载,cunhuazhang2005Key:111111,绪论,一物理学的研究对象物理学：是关于自然界基本形态的科学，它研究的是物质的结构和相互作用以及物质运动规律。,物质的两种不同形态实物宏观物体和微观物体场引力场，电磁场，量子场,物质的四种基本相互作用,引力相互作用电磁相互作用强相互作用弱相互作用,二大学物理学的内容体系,1.力学(相对论，振动和波）2.热学3.电磁学（本学期学到第七章）4.光学（波动光学）5.量子物理学,三物理学和科学技术的关系,物理学是自然科学的基础处于自然科学的核心地位,四怎样学好物理学,理论实践理论独立思考，独立判断，培养能力学习方法，大学物理与高中物理的联系,五参考书,大学物理学赵近芳主编大学物理学教程王雨三主编物理学教程马文蔚主编,第1章质点力学1.1质点运动的描述1.2牛顿力学的基本定律1.3动量变化定理和动量守恒1.4功和能量1.5角动量变化定理和角动量守恒,牛顿力学：研究宏观物体的低速机械运动,低速：速度远小于真空中的光速,机械运动：物体的位置或形状随时间的变化,质点：不涉及转动和形变，用具有一定质量的点代表物体,牛顿力学是物理学、天文学和许多工程学的基础,物理模型，实际不存在。,其中的概念、原理和研究方法，常常被物理学的其他分支或其他学科直接引用。,本课程采用国际单位制（SI）,质点力学：把物体看成质点来处理的力学,质点运动学：描述质点的运动状态，不涉及引起运动和改变运动状态的原因。,质点动力学：研究在力的作用下质点的运动状态如何变化,包括：质点运动学、质点动力学,1.1质点运动的描述1.1.1位矢和位移1.1.2速度1.1.3加速度1.1.4运动的相对性1.1.5几种基本运动,1.1.1位矢和位移,参考系：为描述质点运动所选定的参照物体,参照物体只能是一些实际的物体（静止质量不等于零）,在数学上：为定量地表示质点相对某一参考系的位置，还要在参考系中建立坐标系。,，光子没有静止质量，不能作参考系。,直角坐标系是一种常用的坐标系。,描述物体（质点）运动必须做的准备,选择参考系建立坐标系提出物理模型数学表示（公式）,质点运动函数：,消去时间t，得轨道方程。,运动函数的矢量形式：,位矢：,大小：,方向：,轨迹:在z=0平面内，以原点为圆心，半径为3m的圆,位移：在一段时间内运动质点位矢的增量,一般地说,路程：s,一般地说,，但,1.1.2速度,平均速度：位移与发生位移时间间隔之比,速度：,方向？单位？,定义：,定义：,速率：,分量式：,1.1.3加速度,平均加速度：,加速度：,定义：,方向？单位？,加速度是一个矢量，它既能表示速度大小的变化，又能反映速度方向的变化。,分量式：,大小：,速度分量：,给定初始位矢，则t时刻的位矢：,坐标：,初始条件,一个质点，在两个相对作匀速直线运动的参考系中的加速度相同：,1.1.4运动的相对性,？,速度和加速度的变换关系（伽利略）,绝对,相对,牵连,【例1.3】河水向东流，流速为每小时10km。船相对河水向北偏西30航行，航速为每小时20km。此时向西刮风，风速为每小时10km。求在船上观察烟囱冒出的烟的飘向和速度,烟的飘向：向南偏西30o,解,(风相对船的速度方向）,速度和加速度性质总结,相对性：必须指明参考系矢量性：有大小和方向，可进行合成与分解，合成与分解遵守平行四边形法则。瞬时性：大小和方向可以随时间改变,当uc时：伽利略速度变换和加速度变换,1.1.5几种基本运动1.匀加速直线运动（自学）2.抛体运动（自学）3.圆周运动,例1一质点沿x轴运动，其加速度为a=4t(SI制),当t=0时，物体静止于x=10m处.试求质点的速度、位置与时间的关系式.,解：,1.匀加速直线运动（例题）,例2有一质点沿x轴作直线运动，t时刻的坐标为x=5t2-3t3(SI).试求（1）在第2秒内的平均速度；（2）第2秒末的瞬时速度；（3）第2秒末的加速度.,解：,例3质点沿x轴运动，其加速度a与位置坐标的关系为a=2+6x2(SI)，如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度。（P41-3）,解：设质点在x处的速度为v,解:,位移,例4一物体作直线运动，其运动方程为，求05秒内物体走过的路程、位移和在第5秒的速度,t=5时,v=6ms-1,t=2s时,v=0，x=-2m;t2s时,v0.,路程s=(4+9)m=13m,例5一快艇正以速度v0行驶，发动机关闭后得到与速度方向相反大小与速率平方成正比的加速度.试求汽车在关闭发动机后又行驶x距离时的速度.,解：,求的关系，可作如下变换,例设在地球表面附近有一个可视为质点的抛体,以初速v0在Oxy平面内沿与Ox正向成角抛出,并略去空气对抛体的作用.（1）求抛体的运动方程和其运动的轨迹方程;（2）抛体的最大射程；（3）射高。,2.抛体运动（例题）,已知：，,解:(1),消去方程中的参数得轨迹,实际射程小于最大射程,最大射程,真空中路径,实际路径,(2)射程,(3)射高,最高点时,3.圆周运动,质点作圆周运动时轨道已知。由质点所在位置点出发作两个单位矢量