大學物理力學課件1

1、大學物理 （1） 力學（第一冊）神舟號飛船升空1大學物理 （1） 力學（第一冊）神舟號飛船升空1范圍:內(nèi)容:高速, 相對論力學微觀, 量子力學質(zhì)點運動學質(zhì)點動力學剛體的定軸轉(zhuǎn)動狹義相對論基礎宏觀、低速(經(jīng)典力學)力 學 篇力 學 篇2范圍:內(nèi)容:高速, 相對論力學微觀, 量子力學質(zhì)點運動學宏觀經(jīng)典力學:17世紀20世紀GaileoKeplerNewtonLagrange;Hamilton20世紀初,經(jīng)典力學發(fā)展為:高速運動領域(VC) 相對論力學微觀領域 量子力學 但在一般技術(shù)領域，包括機械制造、土木建筑、航空航天等，經(jīng)典力學仍具備著充沛的活力而起著基礎理論的作用。兩大部分：質(zhì)點力學；剛體力學

2、；重要概念：動量；角動量；能量；基本規(guī)律：牛頓三定律及三大守恒定律3經(jīng)典力學:17世紀20世紀3 第一章 質(zhì)點運動學 （Kinematics of particles）4 第一章 質(zhì)點運動學41.1 參考系 、坐標系（書1.1 ）1.2質(zhì)點的位置矢量、運動函數(shù)（書1.1 ）1.3 位移、速度、加速度（書1.2、1.3 ）1.4 勻加速運動（書1.4、1.5、1.6 ）1.5 圓周運動（書1.7 ）1.6 平面曲線運動1.7 相對運動（書1.8 ）本章目錄51.1 參考系 、坐標系（書1.1 ）1.2質(zhì)點的位置1.1 參考系 、坐標系一.參考系（frame of reference, refer

3、ence system）由運動的相對性，描述運動必須選取參考系。參考系：用來描述物體運動而選作參考的物體或物體系。運動學中參考系可任選，不同參考系中物體的運動形式（如軌跡、速度等）可以不同。 太陽參考系（太陽 恒星參考系） 地心參考系（地球 恒星參考系） 地面參考系或?qū)嶒炇覅⒖枷?質(zhì)心參考系（第三章3.6）常用的參考系：61.1 參考系 、坐標系一.參考系（frame of r二. 坐標系（coordinate system）為定量描述運動，需在參考系上固結(jié)坐標系。坐標系：固結(jié)在參考系上的一組有刻度的射線、曲線或角度。 參考系選定后，坐標系還可任選。 不同坐標系中，運動的數(shù)學表述可以不同。 球

4、極坐標系（ r, ） 柱坐標系（, , z ） 自然“坐標系”（本章1.6）z yxx yzr 直角坐標系（ x , y , z ）常用的坐標系： 7二. 坐標系（coordinate system）為定量描述1.2 質(zhì)點的位置矢量、 運動函數(shù)一.質(zhì)點位置矢量（position vector of a particle） 用來確定某時刻 yzx 位置矢量：位置矢量（位矢、矢徑）：質(zhì)點位置的矢量（用矢端表示）。或 r( t ) 0 x z y z( t ) y( t )x( t ) P( t )軌跡81.2 質(zhì)點的位置矢量、 運動函數(shù)一.質(zhì)點位置矢量（po 可以給出質(zhì)點二. 運動函數(shù)（funct

5、ion of motion）機械運動是物體（質(zhì)點）位置隨時間的改變。在坐標系中配上一套同步時鐘， 運動函數(shù)。或 位置坐標和時間的函數(shù)關系9 可以給出質(zhì)點二. 運動函數(shù)（function of mot軌跡/ 軌道如：質(zhì)點運動的痕跡如何求軌跡？從運動方程中消去時間t即可10軌跡/ 軌道如：質(zhì)點運動的痕跡如何求軌跡？從運動方程1.3 位移，速度，加速度 一. 位移（displacement）位移 質(zhì)點在一段時間內(nèi)位置的改變。 P1r(t)rx y z 0r(t+t ) P2位移：軌跡111.3 位移，速度，加速度 一. 位移（displace二. 路程（path） 質(zhì)點實際運動軌跡的長度 叫路程。注

6、意：要分清 等的幾何意義。 P1r(t+t )r(t)rx y z 0s P2r(t+t )r(t) 0rr P2 P112二. 路程（path） 質(zhì)點實際運動軌跡的長度 三. 速度（velocity）質(zhì)點位矢對時間的變化率叫速度。1.平均速度（average velocity）：2.（瞬時）速度（instantaneous velocity）：速度方向：沿軌跡切線方向。速度大?。ㄋ俾剩╯peed）：v (t )13三. 速度（velocity）質(zhì)點位矢對時間的變化率叫速度。四. 加速度（acceleration）質(zhì)點速度對時間的變化率叫加速度。 加速度： 加速度的方向：變化的方向加速度的大

7、?。簒r(t+t )r(t) y z0v (t )v (t+t )vv (t )v (t+t ) P1 P214四. 加速度（acceleration）質(zhì)點速度對時間的變化 4個基本量： 兩類問題：(求導)(積分) 1個核心： 2個公式：小 結(jié)15 4個基本量： 兩類問題：(求導)(積分) 1個核心：例1 質(zhì)點，運動方程:解：求: (1) 質(zhì)點的 (2) 運動的軌跡 (3) 在秒內(nèi)的位移16例1 質(zhì)點，運動方程:解：求: (1) 質(zhì)點的16, 則質(zhì)點作例2 質(zhì)點運動方程_運動，加速度方向_解：變加速直線運動，沿x負方向作業(yè)(1)：1.9, 1.10, 1.11預習：1.4- 1.817, 則質(zhì)

8、點作例2 質(zhì)點運動方程_運動，加速度方向_ 1.4 勻加速運動 （uniformly acceleration motion）（自學書第一章1. 4、1. 5、1. 6）直線運動：（rectilinear motion）拋體運動：（projectile motion）運動學的兩類問題：求導積分18 1.4 勻加速運動（自學書第1.5 圓周運動（circular motion）191.5 圓周運動（circular motion）19一. 描述圓周運動的物理量2.角速度3.角加速度 4.線速度（linear velocity）1.角位移 （angular displacement）（angula

9、r velocity）xORvt,（angular acceleration）20一. 描述圓周運動的物理量2.角速度3.角加速度 4.線速度 5. 線加速度（linear acceleration）O R切向單位矢量 0法向單位矢量ORavanatt 0時，t021 5. 線加速度（linear acceleration） 切向加速度(tangential acceleration) 法向加速度(normal acceleration)或 向心加速度(centripetal acceleration) 是引起速度大小改變的加速度。 是引起速度方向改變的加速度。 22 切向加速度(tangen

10、tial acceleratio二.角量與線量的關系a4a2Ova3a1左圖中分別是什么情形？ 線量角量a4情形是否存在？思考 23二.角量與線量的關系a4a2Ova3a1左圖中分別是什 1.6 平面曲線運動 （plane curvilinear motion）一個任意的平面曲線運動，可以視為由一系 加速度： 系稱自然坐標系。曲率半徑列小段圓周運動所組成。當?shù)氐那芯€和法線所組成的坐標在曲線上的各點固結(jié)一系列由O221O1P1曲率圓1曲率圓2P2運動軌跡24 1.6 平面曲線運動一個1.7 相對運動（relative motion）相對運動是指不同參考系中觀察同一物體的運動。位移關系：速度關系：

11、 稱為絕對速度（absolute velocity）稱為相對速度（relative velocity）稱為牽連速度（connected velocity） yxSOx yS ySxBA 僅討論一參考系 S 相對另一參考系 S 以速度 平動時的情形：251.7 相對運動（relative motion）相對運動 稱為伽利略速度變換 （Galilean velocity transformation）例 雨天騎車人只在胸前鋪 v雨對地=v雨對人+v人對地(騎車)（v ） （v） （u ）v雨對地v 對地(騎車)v雨對人加速度關系： 在 相對于S平動的條件下若一塊塑料布即可遮雨。26 幾點說明：1.

12、以上結(jié)論是在絕對時空觀下得出的： 只有假定“長度的測量不依賴于參考系” 只有假定“時間的測量不依賴于參考系”絕對時空觀只在 u c 時才成立。和才能給出位移關系式：（空間的絕對性），（時間的絕對性），才能進一步給出關系式：27幾點說明：1.以上結(jié)論是在絕對時空觀下得出的： 2.不可將速度的合成與分解和伽利略速度變 速度的合成是在同一個參考系中進行的，伽利略速度變換則應用于兩個參考系之間，3. 只適用于相對運動為平動的情形。換關系相混。只在u c時才成立?？偰軌虺闪?；28 2.不可將速度的合成與分解和伽利略速度變 速 小結(jié)速度和加速度的性質(zhì)： 相對性：必須指明參考系 矢量性：有大小和方向，可進行合成與分解， 合成與分解遵守平行四邊形法則 瞬時性：大小和方向可以隨時間改變 在 u c時，有伽利略速度變換和加速度變換第一章結(jié)束29 小結(jié)速度和加