大学物理力学第1章质点运动学PPT课件

.,1,第1篇力学,.,2,力学是物理的基础要在中学的基础之上提高似曾见过面的内容不可大意注意基本原理基本方法基本规律,.,3,第1章质点运动学1质点刚体质点系2描述质点运动的物理量3相对运动,.,4,1质点刚体质点系质点（形状忽略）刚体（形状不能忽略但形变忽略）简谐振子（质点之间位置变化规律）,.,5,二.质点力学是基础,如N个沙粒组成的物质系统-质点系,方法：一个沙粒一个沙粒地解决,如连续体,方法：切割无限多个质量元一个质量元一个质量元地解决,.,6,力学理论框架质点力学(模型)牛顿运动定律(总结性的)质点系解决物体系的一般方法(普遍)刚体(模型)一般物体的一级简化(特殊的质点系),用刚体问题检验您对质点系运动规律的理解,能解决质点系的力学问题大学物理,.,7,2描述质点运动的物理量说明物理规律的语言定义（俗称：行话）根据描述的要求有多种物理量矢量（大小方向几何运算平行四边形）标量（大小）角量（角度）,.,8,.,9,一.位置矢量和位移矢量时刻t质点运动到P点,任选一参考点o(通常选坐标原点),为质点t时刻的位置矢量,位置矢量也叫运动函数,通常位矢是t的函数写成,称矢量,.,10,时间间隔内的,若质点在,时间间隔内,由P点运动到Q点则,t1时刻位矢为,t2时刻位矢为,定义矢量,为质点在,位移,位移,基本定义式,由矢量三角形知,.,11,二.速度矢量1)平均速度,2)瞬时速度,.,12,1）位矢与参考点有关位移与参考点无关2）平均速度与时间间隔有关方向是该时间间隔内的位移的方向,o,.,13,瞬时速度的方向就是位移t0的方向由图可知在t0的过程中位移由割线切线,速度方向是路径运动的切线方向另外注意到：,速度大小与速率值相等,3）瞬时速度的大小和方向,.,14,三.加速度矢量,从P点画速度矢量三角形,1)平均加速度,2)瞬时加速度,.,15,1）矢量物理量全面地反映物体的运动状态便于理论推导和一般性的定义在t时刻描述运动的物理量是,三者之间的关系是,运动学问题的基本定义式,即解决问题的基本出发式,.,16,2）通常在具体解题时需根据解题方便选取合适的正交坐标系常用的坐标系有：直角坐标系平面极坐标系球坐标系柱坐标系等等,.,17,在直角坐标系中可写成：,分别是x、y、z方向的单位矢量,直角坐标系,数学,物理,.,18,由基本关系式,有：,比较(A)(B)两组式子，有：,.,19,注意：直角坐标系中三个单位矢量方向不随时间改变,.,20,四.其他物理量1.路程速率切向加速度如果质点运动的路径确定可结合路径定义物理量,在路径上任选一参考点o则t时刻路径的长度叫路程S,路程：描述质点位置的物理量,S是t的函数即,如果,则,.,21,速率：描述路径上位置变化率的物理量按定义应有关系式：,虽然上式只给出位置变化率的大小但在路径确定的情况下已足够因为速度的方向就是各点的切线方向切向加速度：描述速率变化率的物理量,.,22,切向加速度,按照加速度的矢量定义加速度既应反映速度大小的变化率又应反映速度方向的变化率在这组物理量中由于只有描述速度大小的物理量（速率）所以只能出现切向加速度描述加速度方向变化率的物理量叫法向加速度我们将在圆周运动中介绍,.,23,这套物理量是：,与矢量描述的物理量相比较不全面,但在路径确定的情况下已相当足够了而且还显得简捷,基本关系：,.,24,2.角位移角速度角加速度1)角位置2)角位移3)角速度4)角加速度,基本定义式,圆周运动时由于轨迹确定用这套物理量较为方便,如圆周运动,.,25,一般方法：寻找,例1质点做直线运动（一维或称一个自由度问题）已知：运动函数为,求：速度和加速度表达式,解：,根据基本关系式,匀加速直线运动,利用基本关系式进行计算,.,26,五.圆周运动(大例题介绍自然坐标系)1.匀速圆周运动向心加速度,指向圆心,向心加速度意义：速度方向的变化率,.,27,2.变速圆周运动切向加速度法向加速度,速度三角形,.,28,速度三角形,在路径上各点进行分解,.,29,1）法向加速度意义：速度方向的变化率,瞬时性(大小、方向)正值,圆周运动各瞬时质点运动的圆半径相同2）切向加速度的意义：速度大小的变化率,瞬时性可正可负,.,30,3）自然坐标系规定依赖质点的单位矢量,与该点切向垂直并指向曲线凹侧的法向单位矢量,如质点作圆周运动t时刻运动到P点单位矢量如图示,法向方向指向圆周的圆心该点运动的加速度是,该点速度方向(切向)的单位矢量,.,31,4）一般平面曲线运动质点在t时刻运动到P点,在该点曲率圆周上运动,法向加速度指向曲率圆心设曲率圆半径为则,.,32,3.圆周运动的线量和角量关系,.,33,3相对运动,运动的描述是相对的本节将给出：同一物体在不同参考系中各自测量的状态量之间的定量关系,设参考系S相对参考系S平动平动速度为,.,34,研究的问题是：t时刻质点运动到P点,坐标系如图,S系,S系,S系描述的物理量是:,S系描述的物理量是:,.,35,引入矢量,位矢之间的关系：,通常为了记忆，将上式写为：,.,36,位移关系：,速度关系：,位矢关系：,.,37,例可用速度关系解释：雨天骑车人只在胸前铺一块塑料布即可遮雨,称为伽利略速度变换,.,38,空间的绝对性：长度的测量不依赖于参考系”,时间的绝对性：时间的测量不依赖于参考系,1.牛顿的绝对时空观（uc）,2.运动的合成分解伽利略速度变换,一个参考系（总成立）两个参考系中的关系,.,39,例：一架预警飞机在速率