大学物理讲义-力学.ppt

云南大学软件学院,大学物理力学CollegePhysicsMechanics,王仲民2007年秋季学期,云南大学软件学院,学习目的,系统认识物理学所研究的各种运动形式及其联系正确理解物理学的基本理论、基本知识和基本技能素质与能力严肃的科学态度严格的科学作风缜密的科学思维激发求知热情、探索精神、创新欲望独立获取知识分析问题、解决问题科学审美观,云南大学软件学院,参考资料,朱峰主编，大学物理清华大学出版社，2004程守洙,江之永主编,胡盘新,汤毓骏,宋开欣修订，普通物理学（第五版），高等教育出版社,1998D.M.Bourg,游戏开发物理学，OReilly/电子工业出版社，2004D.M.BourgandG.Seemann,游戏开发中的人工智能,OReilly/东南大学出版社，2006SerwayandJewett,PhysicsforScientistsandEngineers,6EdMITOpenCourseWare,Physics,云南大学软件学院,概要,云南大学软件学院,教学周历,云南大学软件学院,教学周历,云南大学软件学院,教学周历,云南大学软件学院,力学,云南大学软件学院,必备知识,矢量运算量纲质量Masskg长度Lengthm时间Times量纲运算与方程校验正确的方程必有正确的量纲但正确的量纲不一定表示正确的方程,云南大学软件学院,质点运动学,质点的位移相对运动速度加速度伽利略变换平面曲线运动抛体运动圆周运动,云南大学软件学院,质点运动学：基本概念,参照系地面参照系实验室参照系运动的相对性物体运动的形式随参照系的不同而不同运动的绝对性所有物体均处于运动中坐标系定量描述位置之参照系,云南大学软件学院,质点运动学：质点的位移,云南大学软件学院,质点运动学：速度,平均速度瞬时速度速度的分解与叠加,云南大学软件学院,质点运动学：伽利略变换,设有两个坐标系K和K各对应轴相互平行彼此作匀速直线运动坐标系K相对于K的速度为v，且沿X轴计时开始时原点重合，则伽利略变换式：,云南大学软件学院,质点运动学：加速度,平均加速度（瞬时）加速度加速度的分解与叠加,云南大学软件学院,质点运动学：平面曲线运动,抛体运动初速度加速度瞬时速度,云南大学软件学院,质点运动学：平面曲线运动,圆周运动切向加速度改变速率法向加速度改变方向平均角速度瞬时角速度角加速度,云南大学软件学院,质点运动学：提要,质点运动基本物理量（矢量）：位置：质点的空间位置位移：质点的位置改变速度：质点位置变化的快慢和方向加速度：质点速度的变化圆周运动线量：线速度、切向加速度、法向加速度、线加速度角量：角位置、角速度、角加速度线量与角量的转换,云南大学软件学院,质点动力学,牛顿运动定律及其应用变力作用下的质点动力学基本问题惯性和非惯性,云南大学软件学院,质点动力学：牛顿定律,牛顿第一运动定律（惯性定律）无外力时，任何物体均保持原来的运动状态牛顿第二运动定律牛顿第三运动定律两物体间的相互作用力大小相等、方向相反、作用对象不同F=-F,云南大学软件学院,牛顿第二定律的不同表现形式,云南大学软件学院,质点动力学：变力作用动力学,力变化/质量恒定物体由静止到运动或由运动到静止运动状态在变速与匀速之间变化流体中运动的物体质量变化/速度恒定,云南大学软件学院,质点动力学：惯性和非惯性,非惯性系中，牛顿运动定律不适用若假设有惯性力存在，可借用牛顿定律得数学表达式：F+F惯性力=maa为运动物体相对于非惯性系的加速度F为相互作用物体所受合力,云南大学软件学院,质点动力学：提要,牛顿运动定律第一定律（惯性定律）第二定律（力与速度）第三定律（作用与反作用）非惯性系中可假设惯性力而应用牛顿运动定律,云南大学软件学院,机械能和功,质点的动能定理功能原理和能量守恒,云南大学软件学院,功、功率、动能,功力的空间效果功率动能,云南大学软件学院,质点的动能定理,动能定律：合力对质点所作的功等于该质点动能的增量或,云南大学软件学院,保守力、保守力的功、势能,保守力：做功与路径无关的力保守力的功：万有引力、重力、弹性力势能（PotentialEnergy）：因保守力做功而改变的能量引力势能重力势能弹性势能,云南大学软件学院,机械能、功能原理,机械能=（动能+势能）EM=Ek+Ep功能原理：外力和非保守内力所做功的代数和等于机械能的增量W外力+W非保守内力=EM,云南大学软件学院,能量守恒,能量只能从一种形式转化成另一种形式,云南大学软件学院,动量和角动量,动量定理和动量守恒定律质点的角动量、角动量守恒定律,云南大学软件学院,动量定理和动量守恒定律,动量力的时间效果冲量或者当F=0则P=C动量守恒,云南大学软件学院,角动量,角动量角动量守恒定律若作用在质点上的力对某定点的力矩为零，则质点对该点的角动量在运动过程中保持不变,云南大学软件学院,刚体力学基础,刚体定轴转动定律转动惯量刚体转动中的功和能刚体的角动量角动量守恒定律,云南大学软件学院,刚体定轴,刚体：形状与大小不变的物体刚体运动平动：可简化为刚体内任一质点的运动转动：刚体内各质点绕同一直线作圆周运动转动轴转动平面,转动轴,转动平面,云南大学软件学院,刚体定轴转动时的角运动方程,定轴转动时，刚体上任一质元的角位置可以用角位置运动方程唯一确定角位移角速度角加速度,转动轴,转动平面,云南大学软件学院,刚体定轴转动定律,力矩刚体定轴转动定律转动惯量：刚体惯性大小的量度,云南大学软件学院,简单形状均匀刚体转动惯量,匀质细棒匀质圆盘,r,l,m,云南大学软件学院,刚体转动中的功和能,质元转动动能刚体转动动能刚体定轴转动动能定理,云南大学软件学院,刚体的角动量,角动量=动量矩角动量定理,云南大学软件学院,角动量守恒定律,如果系统所受合力矩为零:M=0,云南大学软件学院,游戏设计的力学原理,汽车运动抛物线运动碰撞问题,云南大学软件学院,汽车运动