华中科技大学大学物理运动学ppt课件.ppt

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1、1,大学物理,朱 佑 新,2,境 自 远 尘 皆 入 咏物 含 妙 理 总 堪 寻,乾隆题颐和园宝云阁,物理,英文单词：Physics，希腊文（自然）；,古代儒学：格物致知；,现代汉语：悟物穷理。,物物质世界理普遍规律,3,物理学是研究物质结构和运动基本规律的学科。是一项激动人心、并为人类文明作出巨大贡献的智力探险活动。,是学习一切工程技术知识的基础课,物理学,是培养学生科学素质的最有效的基础课,是21世纪迎接新技术革命的必修课,描述方式的转变:,算术法 微元法,标量 矢量,思维模式的转变:,4,2、作业要认真独立完成！每周二课前交作业；,1、勤、思、练、记 ；,要求和说明:,7、 Mail:

2、 公共： 密码：est2008,5、各班选定课代表；,3、总成绩考试80作业 20；,作业缺1/3者，总成绩0,1)大学物理学（第二版），张三慧，清华版,2)大学物理学习与解题指导，汤均民，华工版,5,第一篇 力学,研究机械运动规律的学科。,整个物理学的基石,第1章 质点运动学,一、几个基本概念,1、质点,只有质量而无大小和形状的几何点,2、空间、时间与运动,是事物的次序性的体现,是物质与运动的广延性和持续性的反映,理想模型,6,3、参考系、坐标系,质点运动学：描述质点（物体）的位置随时间的变化。,参考系:,参照空间,与参照空间固连的钟,坐标系：,固定在参照空间的一组坐标轴。,+,大小：,1、

3、位置矢量：,二、描述质点运动的有关物理量,矢径,方向：,动画,7,2、运动方程和轨迹方程,运动方程：,分量式：,消去t ，得 f ( x, y, z )=0，称为质点的轨迹方程。,如：,轨迹方程为：,平面圆周运动,运动的叠加原理,8,3、位移,描述质点位置变动的大小和方向的物理量。,内质点的位移为：,A,B,矢量,其大小为AB的距离,方向从A指向B,注意：,位移与路程的区别：,(1)位移是矢量，路程是标量。,(2)两点间位移是唯一的。,当t0时：,(3)位移的大小与路程一般不等。,9,4、速度,描述质点位置变动的快慢和方向的物理量。,内质点的平均速度：,矢量，沿位移方向,瞬时速度（速度）,矢量

4、，,单位：米/秒m/s or ms-1,沿运动轨迹的切线方向。,国际单位制（SI）,10,直角坐标系中的分量式：,速度的大小：,速率,（路程对时间的导数）,速度的合成,11,瞬时加速度：,5、加速度,描述质点速度变化的快慢和方向的物理量。,内，速度增量,内质点的平均加速度：,矢量，沿 方向,单位：米/秒2m/s2 or ms-2,12,6、用自然坐标系研究平面曲线运动,切向：质点前进的方向,2)、自然坐标系中的速度和加速度,1)、自然坐标系：,法向：与切向垂直，指向曲线凹的一面。,速度：,加速度：,为单位矢量， 其大小不变，但方向改变。,可以证明:,?,13,法向加速度：,切向加速度：,曲线运

5、动总有法向加速度。,加速度的大小：,方向：,与 夹角。,反映速度大小变化引起的加速度；,与 反向。,反映速度方向变化引起的加速度。,直线运动：,14,注意：,3)、圆周运动：质点运动的角量描述,其速率称为线速度,角速度：,单位：,或,角加速度：,单位：,(2) 的方向总是指向曲线的凹侧。,15,角量和线量的关系：,角量： ， ，,线量：,*匀变速率圆周运动：,常量,常量,*匀速率圆周运动：,向心加速度,常量,角量的变化规律与匀变速直线运动中线量的规律相似,16,1）已知,2）已知：,3）已知：,的表达式不是 t 的函数时，如何求解？,7、运动学问题的基本类型：,问题：,17,例1、一质点沿 x

6、 轴作加速运动: t =0时，x =x0、v =v0 （1） a = kv ,求任意时刻的速度和位置v(t)、 x(t)； （2） a = kx , 求任意位置的速度 v(x)。,解：,(2),= kx,= kx,分离变量：,(1),18,例2、一质点在oxy平面内作曲线运动，其加速度是时间的函数。已知ax=2, ay=36t2。设质点t0时r0=0, v0=0。求：(1)此质点的运动方程；(2)此质点的轨道方程，(3)此质点的切向加速度。,解：,积分得：,质点的运动方程为：,(2) 消去t，得轨道方程：,抛物线,19,注：若求法向加速度，求曲率半径 ？,20,例3、一质点沿半径为 的圆周运动

7、，其角位移与时间 的变化规律是 ，求 时，它的法向加速度和切向加速度。,解：,21,第4节 相对运动,研究的问题: 在两个参考系中描述同一物体的运动。,静参考系（相对观察者静止）,动参考系（相对静参考系运动）,设有一辆平板车V沿一条平直马路开行，车中有一小球在运动。,分别在地面参考系、平板车参考系中讨论小球的运动。,地面参考系（静）：建坐标系S，xoy 固定在地面上，x 轴与马路平行；,小球A在车上由M运动到N。,平板车参考系（动）：建坐标系 ， 固定在车上；,22,在同一时间 内，小球A的运动：,位移：,位移：,内车V在S中的位移为：,23,伽利略速度变换式,速度的相对性,甲： 静参考系乙：

8、 动参考系丙： 运动物体,丙对甲：绝对速度丙对乙：相对速度乙对甲：牵连速度,24,加速度变换式:,如果 为常量，即静系和动系间相对作匀速直线运动，则两个系中的加速度相同。,以上讨论基于,成立的条件是物体的运动速率远小于真空中的光速。,对高速运动物体，实验发现，空间和时间的测量与运动密切相关。,相对论时空观,绝对时空观,只是实际时空性质的一种近似,空间和时间是脱离物质与运动而独立存在,牛顿力学,25,解：,甲： 静参考系乙： 动参考系丙： 运动物体,地面,A 船,B 船,求：,已知： 、 ,大小？方向？,26,例5、 一人以速率 50 米/分向东前进，觉得风从正南方吹来，若将其速率增至 75 米/分，则觉是风从正东南方向吹来，求风速。,解：速度变换式,东,南,由题给条件：,（人为动系）,风对地,风对人,人对地,27,