绪论质点运动直线运动

绪论质点运动直线运动2005年4月19日晚,作为全球纪念爱因斯坦逝世50周年活动得一部分,中国台北“101金融大厦”用灯光打出爱因斯坦得著名公示E＝mc2,背景就是燃放得焰火、爱因斯坦火车1927年第5届索尔维会议(布鲁塞尔)参加者得合影课程内容·热学·波动光学·机械力学·机械振动与机械波(基于机械力学)·电磁学·狭义相对论,量子力学简介本学期下学期?为什么要学习物理学1、物理学研究客观物质世界中最基本得规律,任何自然科学都不能违反物理规律、2、有效地训练研究自然科学得方法、3、有助于培养和建立辩证得,科学得世界观、4、大学物理就是大学重要得基础课程,研究生入学考试得基础课之一、5、物理学不断与其她学科融合,形成许多交叉学科,并成为科学发展得前沿、如何学好物理学2、适应教学方式,学会有重点地记笔记、5、学会物理学得科学分析方法(有理有据),充分利用参考书和辅助资料、1、掌握概念,理解逻辑推演方法、3、养成严谨认真得作风(从平时作业入手)、?4、必要得物理学常识,必要得数学基础、必要得物理学常识:·量纲,单位制,单位得导出·常用长度单位(埃,纳米,微米,光年)·弹性,刚性,柔性,均匀性·标量,矢量,投影,分量·对称性(球,面,轴,中心对称)·动量守恒,机械能守恒,能量守恒·热功当量,摩尔数,摩尔质量,摩尔体积·基元电荷,“同名相斥异名相吸”·并联,串联,接地·左手定则,右手定则,右手螺旋定则必要得数学基础:·代数,(解析)几何·三角函数(等角,倍角,半角公式,和差化积,积化和差公式)·向量知识(模,合成,分解,点积,矢积)·复数基础知识·导数(导函数,导数值),级数(泰勒展开)·微积分(分离变量求解微分方程)·概率基础知识·逻辑推理课外参考书推荐:·张三慧,《大学物理(3rd)》,清华大学出版社·马文蔚等,《物理学(5th)》,高等教育出版社·赵凯华等,《新概念物理学教程》系列,高等教育出版社·陆果,《基础物理学》,高等教育出版社·马文蔚等,《物理学(5th)习题分析与解答》,高等教育出版社·沈慧君等,《大学物理学习题讨论课指导(2nd)》,清华大学出版社平时成绩:1、期末成绩=平时成绩×Q+考试成绩×P、平时成绩满分100,Q=20~25%,考试成绩满分100,P=80~75%、平时成绩包括作业,考勤,习题课,课堂问答等、2、作业成绩分三档,A:正确率高90-100%,按时完成,条理清晰,书写工整;B:正确率较高60-90%,按时完成;C:正确率小于60%、作业如有雷同,任选其一计分,其余雷同者不得分、未按时交作业可在下次交作业时补齐,补交一律按C记录、不接受期末补交多次作业、缺一次作业(包括雷同)平时成绩减1分、平时成绩:3、每周第一次物理课前收上一周作业、选择题和填空题须简要写出依据;计算题参照教材例题形式解答、4、考勤采取随堂抽查,无故缺勤一次减1分、5、课堂提问与习题讨论课积极参与,认真回答问题,可得1~2分,平时成绩总分不超过规定最高分、6、平时成绩不出现负分、大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点大学物理网支持手机访问(省流量)手机号码就低调了,亲们暂时用不到tencent微物理sina大学物理在线物理答疑群物理微课群212495592理论物理群218528878中学物理群203388356微积分qq群315512979关注大学物理网关注“微物理”读点哲学,对话于社会;读点艺术,对话于自我;读点物理,对话于自然——施大宁《文化物理》第一篇力学这里所讲得力学又叫牛顿力学或机械力学,就是发展较早得物理学分支,就是物理学其她分支和其她自然科学得基础,由天文,地理,数学,几何等学科中得相关问题发展而来、力学得研究对象就是机械运动及相关物理现象、学习内容包括运动学,动力学和刚体力学、机械运动得根本特征:物体位置得变化1、一个物体相对另一个物体得位置变化、2、物体得一部分相对另一部分得位置变化、运动学:动力学:以牛顿运动定律为基础,研究物体运动状态发生变化时所遵循得规律,包含物体运动变化得原因、研究物体在空间得位置随时间得变化规律,并不涉及物体运动变化得原因、第一章质点运动学1、1、1参考系和坐标系1、参考系质点运动学得任务:描述作机械运动得物体在空间得位置随时间变化得规律,不涉及运动变化得原因、§1-1参考系时间和空间得测量描述物体运动要依赖物体运动得相对性、物体得运动就是绝对得参考系:为描述物体得运动而选取得参考物体、默认:地面参考系注:任何实际有形物体均可选作参考系、场(包括光)都不可选作参考系、物体得运动又就是相对得第1章质点运动学那辆列车在运动？2、坐标系zxyOP(x,y,z)直角坐标系•极坐标系O极轴径向角向P(r,

)•自然坐标系OP(n,

)为标定物体得空间位置而设置得坐标系统、实物构成得参考系得数学抽象,用来定量描述物体得运动、直角坐标系球坐标系柱坐标系极坐标系自然坐标系…坐标系分类球坐标系

P(r,,)1、1、2时间得计量表征事件之间得先后顺序性和持续性、1967年,第十三届国际计量大会决定采用铯原子钟作为时间基准,定义1秒得长度等于铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应得辐射周期得9192631770倍、AtomicClock精度达10-12~10-13s时标/s101810171016101510141013101210111010109108107106105宇宙年龄地球年龄形成富氧大气层恐龙灭绝出现古人类人类文明史古树的年龄人类的寿命地球公转周期(年)月球周期(月)10410310210110010-110-210-310-410-510-610-710-810-910-10地球自转周期(日)中子的寿命百米赛跑世界纪录钟摆的周期市电的周期超快速摄影曝光时间

子的寿命

介子的寿命10-1110-1210-1310-1410-1510-1610-1710-1810-1910-2010-2110-2210-2310-2410-25

子的寿命共振态的寿命

0介子的寿命

0超子的寿命Z0粒子的寿命共计跨越了43个数量级1、1、3长度得计量空间中两位点得间距、1、空间反映物质运动得广延性、2、在三维空间里得位置可由三个相互独立得坐标确定、3、米得标准1983年10月第十七届国际计量大会通过:1米就是光在真空中每1/299792458秒内行进得路程、§1-2质点运动得描述1、2、1质点质点:只具有质量,大小和形状可以忽略得(几何)点①研究问题中物体得形状和大小可以忽略不计;②物体上各点得运动情况相同(平动);③各点运动对总体运动影响不大、1)理想模型(为简化问题)2)条件:1、位置矢量(位矢,矢径)P(x,y,z)zyxOkji1、2、2位矢运动方程与轨迹方程热带风暴直角坐标系中位矢表示为:单位矢量:方向:大小:特性:矢量性,瞬时性,相对性1、位置矢量(位矢,矢径)P(x,y,z)zyxOkji1、2、2位矢运动方程与轨迹方程位置矢量:从坐标原点O出发,指向质点所在位置P点得有向线段,中学得向量、质点位置随时间变化得规律、2、运动方程运动方程矢量形式分量形式(参数方程)质点位置随时间变化得规律、2、运动方程运动方程矢量形式3、轨迹方程质点运动坐标满足得数学关系、消去参数

t注:运动方程反映运动任意细节;轨迹不能反映运动细节特征、例1-1、一质点作匀速圆周运动,圆周半径为r,角速度

,试分别写出用直角坐标,位矢表示得质点运动方程、解:P(x,y)sOyrx

得变化影响运动规律,但不影响运动轨迹、xPy42Q-2O轨迹图:解:(1)先写参数方程例1-2、已知质点得运动方程消去t得轨迹方程位置矢量得大小和方向则求:质点得轨迹;t=0及t=2s时,质点得位置矢量、(2)位置矢量与x轴的夹角与x轴的夹角1、2、3速度加速度1)位移:描述质点位置改变得物理量、设质点作曲线运动:从A至B点zyxOBA即:t时刻位于A点,位矢t

+

t时刻位于B点,位矢在

t时间内,位矢得增量称为位移矢量,简称位移、1、位移路程即从A指向B得有向线段在直角坐标系中方向:

A

B大小:位移表示质点在一段时间内初末位置变动得总体效果(矢量)、1)位移:描述质点位置改变得物理量、设质点沿曲线从A点移至B点zyxOBA方向:

A

B大小:位移表示质点在一段时间内初末位置变动得总体效果(矢量)、注意:(1)位移就是矢量,适用平行四边形法则;(2)位移vs路程(轨迹长度);(3)用标量解决:曲线问题用分量,直线问题用“＋”,“－”号;(4)特性:矢量性,相对性、2)路程:质点实际行程得长度(正标量)、Δs位移:矢量,表示质点位置得变化效果,只与初末位置有关,一般与质点运动轨迹无关、路程:标量,质点经过得实际路径得长度,与质点运动轨迹有关、何时取等号?讨论:?

rrArBO

r位移大小位矢大小得增量2)路程:质点实际行程得长度(正标量)、Δs单向直线运动2、速度:描述质点运动得快慢和方向得物理量、定义:质点在单位时间内发生得位移、1)平均速度平均速度得方向与

t时间内位移得方向一致、单位:ms-12)瞬时速度(速度)精确描述质点在某时刻运动得快慢、AB速度方向沿轨迹上质点所在处得切线方向向前、速度得大小(速率):特性:矢量性,瞬时性,相对性2)瞬时速度(速度)精确描述质点在某时刻运动得快慢、AB速度方向沿轨迹上质点所在处得切线方向向前、3)速率瞬时速率:速度得大小,标量、平均速率:质点经历路程s对所用时间t得比值、一般情况:当

t0时:(1)(2)直线or曲线平均速率:

szyxOBA验证了xOzyt1t2

t

时间内,速度增量为:平均加速度单位:ms-2平均加速度得方向与速度增量得方向一致、3、加速度:描述质点速度变化得物理量、1)平均加速度2)瞬时加速度当t0时,平均加速度得极限即为瞬时加速度、大小:当

t趋向零时,速度增量的极限方向.方向:特性:矢量性,瞬时性,相对性B·C·A思考:一质点作平面曲线运动,加速度方向始终指向曲线轨道

哪一侧?凹侧2)瞬时加速度当t0时,平均加速度得极限即为瞬时加速度、思考:??直线运动only例1-3、已知一质点得运动方程

求:质点得速度和加速度;找一个相应得质点运动实例、解:(1)斜抛运动(2)射程:顶点:例1