第2章1质点运动学课件

物理与社会发展南开大学物理科学学院宋峰天津大学仁爱学院

王云峰版权所有复制必究本ppt为科学出版社《文科物理——生活中的物理学》配套制作其他贡献者：禹宣伊、王明霞、邢冬梅版权所有复制必究第二章力学2.1物体运动的描述机械运动：物体之间或同一物体各部分之间相对位置的变化称为机械运动，是自然界最简单、最基本的运动形式。力学：物理学中研究机械运动的规律及其应用的科学称为力学。质点是最简单、最理想的力学模型。质点运动学：力学中研究质点的运动状态随时间变化规律的学科称为质点运动学。质点动力学：力学中研究物体之间相互作用以及这种作用所引起的质点运动状态变化遵循的规律的学科称为质点动力学。

英国著名诗人Pope（蒲柏）写道：自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中，上帝说：“让牛顿去吧！”于是一切成为光明。2.1.1

描述前的准备工作质点：只有质量而无大小、形状的点。地球绕太阳公转、自转忽略参考系：描述物理的运动时被选定作为参考（标准）的物体刻舟求剑味隽永坐火车时的情景坐标系：定量描述物体的位置和运动状态直角坐标系GPS导航自然坐标系2.1物体运动的描述地球公转地球自转2.1物体运动的描述2.1.2

描述物体运动的物理量P1、位置矢量直角坐标表示：定义：坐标原点指向质点P的有向线段2.1物体运动的描述2、位移PQ定义：

时间内，质点空间位置的变化注意：位移与位矢的区别2.1物体运动的描述位移与路程的区别：位移是矢量，是一段有向线段；路程是标量，质点运动的实际轨迹，可以是直线，可以是曲线。当的极限情况下，二者近似相等。2.1物体运动的描述和

是两个不同的概念。位移只取决于初末位置，与原点的选择无关（位矢与原点的选择有关）。位移与路程的区别：位移大小与位矢大小增量的区别：说明：一般但2.1物体运动的描述裁判所用的比较快慢的方法是什么？2.1物体运动的描述物体的运动有快有慢，如何比较运动快慢呢？？不紧不慢的蜗牛猎豹追捕梅花鹿2.1物体运动的描述PQT3、速度1）平均速度2）瞬时速度方向：沿质点运动轨道切线方向，指向质点前进方向2.1物体运动的描述在直角坐标系中：速度大小3）平均速率

瞬时速率

2.1物体运动的描述平均速度和平均速率；瞬时速度和瞬时速率（瞬时速度的大小等于瞬时速率）2.1物体运动的描述真空中光速∼3.0108太阳在银河系中的运动∼3.0105地球的公转∼3.0104人造地球卫星∼7.9103现代歼击机∼9102空气中声速∼3.4102猎豹∼2.810载流导线中自由电子的漂移∼10-4大陆板块运动∼10-9刘翔70米栏8.79秒生活中的速度2.1物体运动的描述约5km/h约72m/h约90km/h约100km/h约800km/h请您欣赏2.1物体运动的描述----中华的速度!!冬奥会短道速滑第一人----杨扬“东方神鹿”---王军霞中国首位获奥运会长跑金牌的运动员生活·物理·社会2.1物体运动的描述中国选手刘翔在在雅典奥运会上夺得110米栏的金牌;又于2006年洛桑国际田径大奖赛男子110米栏比赛中，以12秒88的成绩夺得冠军，并打破世界纪录。追风男儿2.1物体运动的描述例：已知一质点沿x轴作直线运动，t时刻的坐标为：x=4.5t2-2t3求：(1)第二秒内的平均速度

(2)第二秒末的即时速度

(3)第二秒内的平均速率2.1物体运动的描述解：(1)第二秒内的平均速度

(如何理解平均速度前的负号？)

(2)第二秒末的瞬时速度

当t=2s时

2.1物体运动的描述(3)第二秒内的平均速率

即判断速度的方向是否有改变，由问题(2)，知道物体运动方向发生改变，因此：令解得：t=1.5s

说明：求解平均速率前，一定考虑物体运动方向是否有改变。

2.1物体运动的描述例：一质点沿x轴作直线运动，其位置坐标与时间的关系为

x=10+8t-4t2求：（1）质点在第一秒第二秒内的平均速度。（2）质点在t=0、1、2秒时的速度。2.1物体运动的描述例：一个运动员，沿400m的环形跑道跑完一圈，用时1分40秒，则有关这个运动员在这段时间内运动，下列描述正确的是A．运动员的平均速度大小是4m/sB．运动员的平均速率是4m/sC．运动员的平均速度不可能等于0D．运动员到达终点时的速度是4m/sB2.1物体运动的描述在2008北京奥运会中，牙买加选手博尔特是一公认的世界飞人，在男子100m决赛和男子200m决赛中分别以9.69s和19.30s的成绩破两项世界纪录，获得两枚金牌。关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法正确的是A．200m决赛中的位移是100m决赛的两倍B．200m决赛中的平均速度约为10.36m/sC．100m决赛中的平均速度约为10.32m/sD．100m决赛中的最大速度约为20.64m/sABC2.1物体运动的描述火箭发射时10s内速度能增到约100m/s以8m/s的速度飞行的蜻蜓,能在0.7s内停下来万吨货轮起航,10s内速度增到0.2m/s对以上情景你能提出什么样的问题？2.1物体运动的描述ABozxy4、加速度-速度变化快慢1）平均加速度与同方向

2）瞬时加速度2.1物体运动的描述大小：方向：t0时的极限方向。在曲线运动中，总是指向曲线的凹侧。2.1物体运动的描述2.1物体运动的描述在直角坐标系中：加速度的方向加速度的大小其中分量为2.1物体运动的描述速度大，加速度也一定大吗？加速度大，速度也一定大吗？速度变化量大，加速度也一定大吗？不一定，例如：匀速直线运动不一定，例如：运动员加速起跑不一定，加速度还跟速度发生变化所用时间有关系加速度为零时，速度也一定为零吗？速度变化快的物体，加速度一定大吗？不一定，例如：匀速直线运动一定思考题2.1物体运动的描述2.1.3

运动全过程的描述—运动方程在直角坐标系中，运动方程轨迹（道）方程消t2.1物体运动的描述例：质点从如图所示位置开始做匀速圆周运动求：运动方程与轨道方程解：运动方程：

轨道方程：2.1物体运动的描述例：已知质点运动方程为求：（1）轨道方程（2）t=1s时的位矢、速度和加速度？（3）何时质点的位置矢量与速度矢量垂直？2.1物体运动的描述(1)t=1s到

t=2s质点的位移已知一质点运动方程求：例：(2)t=2s时2.1物体运动的描述1、直线运动1）匀速直线运动2）匀变速直线运动匀加速匀减速汽车在行驶过程中遇到红绿灯初始位置为，初速度为2.1物体运动的描述雨滴的下落苹果的下落伞兵的下落2.1物体运动的描述2.1物体运动的描述2、自由落体运动s=h2.1物体运动的描述飞机扔下的炸弹瀑布留下的水流姚明投出的篮球赛场上扔出的铅球2.1物体运动的描述3、平抛运动定义：物体被水平方向抛出，只受重力作用的运动水平方向：匀速直线运动竖直方向：自由落体运动水平方向：合外力为0，a=0竖直方向：合外力为mg，a=g2.1物体运动的描述

（1）位移

水平方向的位移x

竖直方向的位移y

平抛运动的位移s

位移s的方向:平抛运动的规律：2.1物体运动的描述（2）速度水平方向的速度竖直方向的速度运动的速度v速度的方向2.1物体运动的描述2.1物体运动的描述切向加速度(反映速度大小的变化）

大小:方向:法向加速度(反映速度方向的变化）大小:方向:曲率半径指向曲率圆中心4、圆周运动2.1物体运动的描述1）描述圆周运动的物理量（运动学方程)角位移（逆时针为正）角位置

角速度（描述质点转动快慢的物理量）角加速度（描述质点转动角速度变化快慢的物理量）β与ω同号质点作加速运动β与ω异号质点作减速运动2.1物体运动的描述2）匀变速率圆周运动与匀变速率直线运动类比2.1物体运动的描述3）角量与线量之间的关系路程与角位移之间的关系：线速度与角速度的关系：加速度与角量的关系：2.1物体运动的描述a、皮带传动－线速度相等b、齿轮传动－线速度相等同一传动各轮边缘上线速度相同同一轮上各点的角速度相同2.1物体运动的描述(2)anatgyxov0解：(1)例：由楼窗口以水平初速度v0射出一发子弹，取枪口为原点，沿v0为x轴，竖直向下为y轴，并取发射时t=0.

求：(1)子弹在任一时刻t的位置坐标及轨道方程；

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