大学物理(文科物理B)力学.ppt

一.为什么要学习文科物理,1.物理学是一门重要的基础科学；,绪论,绪 论,一.为什么要学习文科物理,2.物理学是一门重要的素质课，通过学习物理可以培养多方面的重要素质。,2）哲学素养,1）严谨的思维习惯,哲学：使人聪明的学问！,例1：“惯性和力”蕴含了“久则穷，穷则变，变则通，通则久，久则穷”。,绪论,一.为什么要学习文科物理,2.物理学是一门重要的素质课，通过学习物理可以获得多方面的重要素质。,物理小世界，世界大物理。,2）哲学素养,1）严谨的思维习惯,哲学：使人聪明的学问！,例2：“比热容”蕴含了“有容乃大”。,例4：人类对“光”的认识过程体现了“否定之否定”的哲学原理。,例3：“理想模型”的方法体现了“抓住主要矛盾，忽略次要矛盾”的哲学原理。,绪论,二.若干建议,2.多一点怀疑，少一点盲从。,绪论,二.若干建议,4.发现并争取解决至少一个问题（研究型学习）。,绪论,第一章 物理学的研究方法简介课下阅读,作 业：读 书 报 告题 目：物理学中的人生智慧（或类似题目）上交时间：两 周 以 内要 求：勿人云亦云，勿长篇大论,一.基本求导公式,高等数学基础,高等数学基础,一.基本求导公式,高等数学基础,二.基本积分公式,高等数学基础,二.基本积分公式,高等数学基础,1.定义：,一.矢量,矢量分析摘要,2.矢量的平移不变性：,矢量分析摘要,一.矢量,4.矢量的投影表示,5.矢量和其投影的关系,矢量分析摘要,2.导数的投影表示,矢量分析摘要,第 二 章 牛顿力学的主要成就,2.1,一.位矢,2.位矢的直角坐标表示：,1.位矢：用以确定质点空间位置的矢量，起点在坐标原点，终点在质点处。,2.1 质点运动状态的描述,2.1,2.1,二.速度,2.1,2.速度的直角坐标表示：,2.1,2.加速度的直角坐标表示：,例 1:如图，路灯距地面高为 h，身高 l 的人以恒速 v0 行走。求人影中头顶的移动速度。,2.1,例 2:一质点在 x 轴上运动，加速度为定值 a，t=0时，x=x0，v=v0。求：1）v=v(t)。2）x=x(t)。,2）,2.1,2.2 牛顿运动定律和万有引力定律,一.牛顿第一定律,1.定律:一切物体均保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。,2.2,3.惯性系：牛顿第一定律适用的参考系。（注意：牛顿第一定律并非对所有参考系都成立！）,说明 1：运动学部分可选任意参考系为参考系，动力学部分一般应选惯性系为参考系！,说明 2：在物理学的其它分支如电磁学中，若未明确指出，则默认参考系为惯性系！,一.牛顿第一定律,说明 3：一个参考系是否惯性系，一般要通过实验来检验！地面参考系非常接近于惯性系。,2.2,2.惯性质量：质点惯性大小的量度,2.2,2.弹簧的弹性力：,3.滑动摩擦力：,4.万有引力：,2.2,四.力学中常见的几种力,4.万有引力：,引力质量：质点吸引其它质点能力大小的量度。,思考：用天平测出的是 1 质量，物体碰撞时撞击作用力的产生源于物体的 2 质量。（填惯性或引力）,答：1 引力 2 惯性,2.2,例 1:当物体在流体中运动时，会受到流体施与的阻力，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即 f=kv。设物体的初速为 0，质量为 m，所受浮力可以忽略。（1）求物体在流体中自由下落的速度函数 v=v(t)；（2）描绘 v=v(t)函数的图象。,解：（1）设坐标轴竖直向下。,五.牛顿运动定律在“变力”问题中的应用,2.2,例 1:当物体在流体中运动时，会受到流体施与的阻力，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即 f=kv。设物体的初速为 0，质量为 m，所受浮力可以忽略。（1）求物体在流体中自由下落的速度函数 v=v(t)；（2）描绘 v=v(t)函数的图象。,2.2,例 1:当物体在流体中运动时，会受到流体施与的阻力，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即 f=kv。设物体的初速为 0，质量为 m，所受浮力可以忽略。（1）求物体在流体中自由下落的速度函数 v=v(t)；（2）描绘 v=v(t)函数的图象。,2.2,2.3 动量 火箭飞行原理,推导：,2.3,二.动量,2.3,三.动量定理,2.3,例 1：水枪喷出的水柱垂直打在竖直墙面上，并顺墙面流下，设水柱截面积为 S,水速为 v,水的密度为。求水柱作用于墙面的冲击力。,解：取 dt 时间内打到墙面上的水 dm 为研究对象。由动量定理：,2.3,思考：在中学做本题时常选 时间（或单位时间）内打到墙面上的水为研究对象，试问这种做法在什么情况下将不可用？,答：当水速为变量时（显然此时冲击力为变力）。因为中学做法所选过程为有限过程，只能算出该段时间内的平均力，不能算出各个时刻的瞬时力。,2.3,2.4 功和能,2.4,2.4,二.动能,三.动能定理,2.4,2.4,例 1.一质点 m 沿一曲线从 P 到 Q，计算此过程中重力所作的功，设 P、Q 坐标均为已知。,2.4,五.保守力,说明：两定义等价！,定义 2：,2.4,2.4,2.4,七.势能,说明：定义只给出了两点势能的差值，还不足以确定每一点的势能，给出一个标点（通常是势能零点）之后就可以确定每一点的势能了。,2.4,结果不够简单！令 x0=0，即取弹簧自由时为势能零点，则弹性势能,2.4,八.常见势能,说明：势能表达式与势能零点的选取有关！以上势能零点的取法使得表达式最简单！,2.4,说明：内力中的保守力的作用：实现质点系动能和势能的等量转化，不改变系统的机械能。保守力作正功时，动能增加，势能减少；保守力作负功时，动能减少，势能增加。,2.4,力 学 理 论 框 架,牛顿运动定律,质点动力学,三大守恒定律,三大运动定理,质点运动学,力学总结,建立科学理论的步骤,2.理论推导，得出定理（如三大运动定理）、推论（如三大守恒定律）。,3.整合概念、定律、定理等，形成理论体系。,1.观察、实验，形成概念（如速度、质量、力等），得出定律（如牛顿运动定律、万有引力定律等）。,说明3：很多结论的名称并不规范、协调，如三大守恒定律等。,说明4：定律和定理、推论的地位可以互换，如可把动量定理作为“定律”，牛顿第二运动定律作为它的推论。,说明2：定律由观察、实验而非推理得出，是推导其它结论的出发点，是整个理论大厦的基石；,说明1：特点：由很少的结论，推理得出大量（乃至无数）的结论；,力学总结,牛顿力学（经典力学）的适用范围,哲学观点：没有绝对的真理，只有相对的真理。,力学总结,