机械1绪论及描述运动的四个物理量课件

1、机械1绪论及描述运动的四个物理量1同学们好！同学们好！ 机械1绪论及描述运动的四个物理量2手机：手机： 联系方式与教学信箱：联系方式与教学信箱： http:/WWW 用户名：用户名：dxwllfm 密密 码：码：2011dxwlkj大大 学学 物物 理理 老老 师师 机械1绪论及描述运动的四个物理量3 自动化专业主要研自动化专业主要研究的是自动控制的原理究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。类控制系统中的应用。 它以数学、物理、自动控制理论为基础，以电子它以数学、物理、自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术

2、、传感器技术、计算机技术、网技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。制及各行业、各部门的自动化。 自动化专业自动化专业机械1绪论及描述运动的四个物理量4本学期授课内容本学期授课内容第第1-3章章:力学力学第第6-7章：机械振动与波动章：机械振动与波动第第4-5章章:热学热学物理学（物理学（上册）上册）第第8章章:波动光学波动光学机械1绪论及描述运动的四个物理量5 大学物理教程大学物理教程 陈信义主编陈信义主编 清华大学出版社清华大学出版社机械1绪论及描述运动的四个物理量

3、6什么是物理学？什么是物理学？为什么要学大学物理？为什么要学大学物理？ 怎样学好大学物理学？怎样学好大学物理学？ 达到何目的？达到何目的？绪绪 论论机械1绪论及描述运动的四个物理量7一、物理学及其研究的问题一、物理学及其研究的问题1 1、什么是物理学、什么是物理学physics -物理学所研究的是物质运动物理学所研究的是物质运动 最基本、最普遍的形式最基本、最普遍的形式 自然自然 物物理理物质的结物质的结构、性质构、性质 物质的运动物质的运动、变化规律、变化规律 物质的机械运动、物质的机械运动、电磁运动、原子电磁运动、原子分子的热运动、分子的热运动、以及原子分子内以及原子分子内部的运动。部的运

4、动。 机械1绪论及描述运动的四个物理量82 2、大学物理的教学内容、大学物理的教学内容 （1 1）经典物理部分）经典物理部分运动学、牛顿力学、热学、运动学、牛顿力学、热学、电磁学、波动光学。电磁学、波动光学。 （2 2）近代物理部分）近代物理部分狭义相对论与量子力学基础狭义相对论与量子力学基础量子力学量子力学牛顿力学牛顿力学电磁学电磁学相对论相对论热力学热力学波动光学波动光学机械1绪论及描述运动的四个物理量9二、物理学的地位与作用二、物理学的地位与作用物理学是一切物理学是一切科学技术之母！科学技术之母！它对人类它对人类未来未来的进步起着关键的作用。的进步起着关键的作用。物理学是一项国际事业，物

5、理学是一项国际事业，它它曾为曾为人类文明作出过巨大贡献；人类文明作出过巨大贡献；对对当代当代的生活产生了不可估量的影响；的生活产生了不可估量的影响；机械1绪论及描述运动的四个物理量101、大学物理在各个领域中的作用：、大学物理在各个领域中的作用：机械1绪论及描述运动的四个物理量11机械1绪论及描述运动的四个物理量1220092009年诺贝尔物理学奖获得者年诺贝尔物理学奖获得者 光纤之父光纤之父 高锟高锟人类社会离不开物理。人类社会离不开物理。机械1绪论及描述运动的四个物理量13三是为后续课程奠定必要的理论知识基础。三是为后续课程奠定必要的理论知识基础。 2、大学物理对在校大学生的作用：、大学物

6、理对在校大学生的作用：大学物理大学物理是全校工科学生必修的重要基础课程，是全校工科学生必修的重要基础课程， 也是在大学阶段学习的唯一的也是在大学阶段学习的唯一的“自然科学自然科学”课程。课程。基本功能基本功能一是提升科学素质；一是提升科学素质；二是培养创新精神和应用能力；二是培养创新精神和应用能力； 对毕业后的工作和工作中进一步学习新理论、对毕业后的工作和工作中进一步学习新理论、新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影新知识、新技术，不断更新知识都将产生深远的影响。响。机械1绪论及描述运动的四个物理量14三、物理学的主要特点三、物理学的主要特点1 1、物理学、物理学是一门实验科学，是观察、

7、实验与科学思维的产物。是一门实验科学，是观察、实验与科学思维的产物。 (1)(1)基本概念基本概念 (2)(2)基本定律基本定律 (3)(3)基本思想基本思想基本概念基本概念 + + 基本定律基本定律 + + 基本思想基本思想 + + 基本方法基本方法 + + 基本精神基本精神2 2、物理学的基本结构、物理学的基本结构 (4)(4)基本方法基本方法如归纳法、类比法等如归纳法、类比法等机械1绪论及描述运动的四个物理量15（1 1）理想模型）理想模型（2 2）理想过程）理想过程(5)(5)基本精神基本精神3 3、物理学的具体研究对象、物理学的具体研究对象如献身精神、合作精神等如献身精神、合作精神等

8、机械1绪论及描述运动的四个物理量16 4 4、大学物理与中学物理的关系与差别、大学物理与中学物理的关系与差别 （1 1）中学物理是学习大学物理的基础）中学物理是学习大学物理的基础 ；大学物理是；大学物理是中学物理的继承与发展，但不是简单的重复。中学物理的继承与发展，但不是简单的重复。 （2 2）有三点主要差别：）有三点主要差别： 1 1）研究的对象不同）研究的对象不同 3 3）研究的目的不同）研究的目的不同 2 2）研究的方法和使用的）研究的方法和使用的 工具不同工具不同如果说中学老师是你的如果说中学老师是你的“拐棍拐棍”，那么大学老师是你，那么大学老师是你的的“指路人指路人” 。大学物理能够

9、对物理概念和物理规大学物理能够对物理概念和物理规律进行深入探讨，进行精确的、定律进行深入探讨，进行精确的、定量的、共性的、复杂的、本质的研究。量的、共性的、复杂的、本质的研究。机械1绪论及描述运动的四个物理量17四、如何学好大学物理四、如何学好大学物理1 1）乐学律：）乐学律：2）学思结合律：）学思结合律：3 3）学用结合律：）学用结合律：4 4）用思结合律：）用思结合律：1 1、学习物理学的困难、学习物理学的困难（1 1）内容广泛）内容广泛（2 2）时空跨度大）时空跨度大（3 3）方法变化大）方法变化大2 2、如何学好大学物理？、如何学好大学物理？：双周三：双周三7-8节；节；答疑地点答疑地

10、点: : 图书馆楼图书馆楼7 7楼楼701701物理教研室物理教研室有兴趣、有兴趣、 有信心；有信心；勤于思考，善于思考；勤于思考，善于思考；听好课，看懂书，会做题，善应用；听好课，看懂书，会做题，善应用；不断总结，不断提高。不断总结，不断提高。机械1绪论及描述运动的四个物理量18（3 3）一般使用国际单位制。）一般使用国际单位制。（1）独立完成全部作业，及时交作业。）独立完成全部作业，及时交作业。作业要整洁、有条理。作业要整洁、有条理。（2）写已知条件并画图，推导有简单文字说明；）写已知条件并画图，推导有简单文字说明； 中间步骤用字母表示，最后结果方代入数字。中间步骤用字母表示，最后结果方代

11、入数字。交作业时间：自控交作业时间：自控5 5班和机械班和机械5-65-6班周一下午班周一下午 交作业。交作业。机械1绪论及描述运动的四个物理量194、成绩考核、成绩考核 考核方式考核方式 平时成绩平时成绩30%+期末成绩期末成绩70%5、物理竞赛、物理竞赛1、校内；、校内；2、校外、校外书山有路勤为径，学海无涯悟作舟。书山有路勤为径，学海无涯悟作舟。机械1绪论及描述运动的四个物理量20 如果一个人掌握了他的学如果一个人掌握了他的学科基础理论，并且学会了科基础理论，并且学会了独立思考与工作，他必定独立思考与工作，他必定会找到自己的道路。会找到自己的道路。结束语结束语 爱因斯坦爱因斯坦机械1绪论

12、及描述运动的四个物理量21机械1绪论及描述运动的四个物理量22 第一部分第一部分 描述质点运动及其变化的描述质点运动及其变化的 四个物理量四个物理量 机械1绪论及描述运动的四个物理量23 参照系参照系惯性参照系惯性参照系非惯性参照系非惯性参照系 为描述物体的运动而选择的标准物叫做参照系为描述物体的运动而选择的标准物叫做参照系. .一、参照系一、参照系 质点质点1.1.参照系参照系机械1绪论及描述运动的四个物理量24凡是适用牛顿运动定律的参照系，叫做惯性参照系。凡是适用牛顿运动定律的参照系，叫做惯性参照系。（1 1）惯性参照系）惯性参照系惯性系惯性系: :相对于地球静止或作匀速直线运动的物体相对

13、于地球静止或作匀速直线运动的物体. .机械1绪论及描述运动的四个物理量25（2 2）非惯性系）非惯性系: :相对地面惯性系做加速运动的物体相对地面惯性系做加速运动的物体. .(A)(A)平动加速系平动加速系: :相对于惯性系作变速直线运动相对于惯性系作变速直线运动, ,但是本但是本身没有转动的物体身没有转动的物体. .例如例如: :在平直轨道上加速运动的火车在平直轨道上加速运动的火车. .机械1绪论及描述运动的四个物理量26非惯性系非惯性系:相对地面惯性系做加速运动的物体相对地面惯性系做加速运动的物体. .(B)转动参考系转动参考系: :相对惯性系转动的物体相对惯性系转动的物体. .例如例如:

14、 :转盘在水转盘在水平面匀速转动平面匀速转动. .机械1绪论及描述运动的四个物理量27r机械1绪论及描述运动的四个物理量282 2 质点质点 物体能否抽象为质点，视具体情况而定物体能否抽象为质点，视具体情况而定地地日平均间距：日平均间距： 1.5 108 km地球半径：地球半径： 6.37 103 km太阳太阳地球地球如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其大小和形如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其大小和形状对物体运动的影响，若不涉及物体的转动和形变，我状对物体运动的影响，若不涉及物体的转动和形变，我们就可以把物体当作是一个具有质量的点（即质点）来们就可以把物体当作是一个具有质量的点（即

15、质点）来处理。处理。机械1绪论及描述运动的四个物理量29二、描述质点运动的四个物理量二、描述质点运动的四个物理量 1 1 位置矢量位置矢量P*xyzoyozrrrikjk z j y i x r222zyxrxcos机械1绪论及描述运动的四个物理量30rzcosrycosr位矢位矢 的方向余弦的方向余弦PPk t z j t y i t x t r ) ( ) ( ) ( ) ( yozyoz* 运动方程运动方程)( txx)(tyy )(tzz 0), (zyxf分量式分量式t从中消去参数从中消去参数 得轨迹方程得轨迹方程 ) ( t r)(tx)(ty)(tzj ti tr6sin36co

16、s3机械1绪论及描述运动的四个物理量31例例11已知：已知：2223 yx求轨迹方程：求轨迹方程：xytcos63tsin63Br机械1绪论及描述运动的四个物理量322 2 位移位移yzBArrAr r rAB ABrrr,jyixrAAA机械1绪论及描述运动的四个物理量33 rBArAyzjyixrBBBrOxyz 若质点在若质点在三维三维空间中运动，则在直角坐标系空间中运动，则在直角坐标系 中其位移为中其位移为rj yi xj )yy(i )xx(ABABj )yy (i )xx (ABABk)zz(ABk zj yi x222zyxrrs位移确切地反映物体在空间位置的变化位移确切地反映物

17、体在空间位置的变化, , 与路径无关，与路径无关，只决定于质点的始末位置只决定于质点的始末位置. .机械1绪论及描述运动的四个物理量34位移与路程位移与路程（B B） 一般情况一般情况, ,位移大小不位移大小不等于路程等于路程. .s （D D）位移是矢量）位移是矢量, , 路程是标量路程是标量. .)(1tr1p)(2t r2pOyzzsr讨论讨论 （A A）P1P2 两点间的路程是两点间的路程是不唯一的不唯一的, ,可以是可以是 或或 而位移而位移 是唯一的是唯一的. .sssr 0t（C）什么情况下）什么情况下呢？呢？不改变方向的直线运动不改变方向的直线运动; ; 当当 . .1r0t时

18、时机械1绪论及描述运动的四个物理量351P2r2Prryzzskj yi xrz 注意注意212121z yx222222z yxr222z yxrrrr的意义不同的意义不同)()(trttrr， ，机械1绪论及描述运动的四个物理量363 3 速度速度 （1 1） 平均速度平均速度r平均速度平均速度 与与 同方向同方向. .vv22)()(tytxv平均速度大小平均速度大小jiyxvvvr)( tt r )( trBsAyztrr r rAB jtyitxj yi xr机械1绪论及描述运动的四个物理量37（2 2） 瞬时速度瞬时速度（简称速度）（简称速度）当质点做曲线运动时当质点做曲线运动时,

19、 ,质点质点在某一点的速度方向就是在某一点的速度方向就是沿该点曲线的切线方向沿该点曲线的切线方向. . 思考：思考：瞬时速度对瞬时速度对 和和 有何要求？有何要求？ t0ttrvtrlimt0tdrdvr0rtrvddv机械1绪论及描述运动的四个物理量38yz2 2 2ddd()()()dddxyzt t t v vv瞬时速率：速度瞬时速率：速度 的大小称为速率的大小称为速率yvxvj iyxvv vjtyitxddddvktzjtyitxddddddv若质点在若质点在三维三维空间中运动空间中运动, ,tdrdvj yi xr222)tz()ty()tx(v对比平均对比平均速度大小速度大小),

20、(yxr机械1绪论及描述运动的四个物理量39例例2 2、 一运动质点在某瞬时位于矢径一运动质点在某瞬时位于矢径 的端点处，其速度大小为的端点处，其速度大小为trddtrddtrdd（A）（B）（B）（B）22)dd()dd(tytxv,v（C）（D）机械1绪论及描述运动的四个物理量40例例3 3、已知、已知质点的运动方程为：质点的运动方程为： 2223 yx求：求：trvddi tsin663j ti t6cos26sin2jtcos6632vvv2y2xBv机械1绪论及描述运动的四个物理量411 1） 平均加速度平均加速度AvBvAva与与 同方向同方向 . .aat vyzz0dlimdt

21、att v v2 2）（瞬时）加速度）（瞬时）加速度22dtrd4 4、 加速度加速度vAx y zaa ia ja kj yi xr机械1绪论及描述运动的四个物理量42222222ddddddddddddxxyyxattyattattzzvvvz222x yzaaaa加速度大小加速度大小22ddddrattv22yxaaa加速度加速度r加速度大小加速度大小jtdditddyxvv质点作三维运动时加速度为质点作三维运动时加速度为aacosaatanxxy或或x加速度方向（设加速度方向（设 与与 轴夹角为轴夹角为 ）：a222zyxaaaa a 机械1绪论及描述运动的四个物理量43加速度加速度大

22、小大小v/a加速度加速度方向方向曲线运动曲线运动 指向凹侧指向凹侧直线运动直线运动2v1v1a2aa注意：物理量注意：物理量 的共同特征是都具的共同特征是都具有矢量性和相对性有矢量性和相对性，v，r，r) (ta机械1绪论及描述运动的四个物理量44( ) tv)(tx积分积分积分积分a质点运动学两类基本问题质点运动学两类基本问题一一 由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻速由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻速度和加速度；度和加速度；二二 已知质点的加速度以及初始速度和初始位置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可求质点速度及其运动方程 . .( ) tv)(tx求导求导求导求导a机械1绪论及描述运动的四个物理量45例例4 4、已知质点的运动学方程为、已知质点的运动学方程为j t t i t tr)314 ( )212 5 (32加速度加速度与与x x轴正方向间夹角轴正方向间夹角