高二物理競賽質(zhì)點運動的描述課件

1如何用秒表和米尺測量地球大??？

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2目錄第一章力和運動第二章運動的守恒量和守恒定律第三章剛體和流體的運動第四章相對論基礎(chǔ)第五章氣體動理論第六章熱力學基礎(chǔ)第七章靜止電荷的電場第八章恒定電流的磁場第九章電磁感應(yīng)電磁場理論靜力學運動學動力學理論力學§1-1

質(zhì)點運動的描述§1-2圓周運動和一般曲線運動§1-3相對運動常見力和基本力§1-4牛頓運動定律§1-5伽利略相對性原理

非慣性系慣性力3力學

(Mechanics)力學研究對象物質(zhì)的機械運動（最簡單、最基本、最熟悉）經(jīng)典力學理論基礎(chǔ)：牛頓的三個運動定律。適用范圍：低速：與光速（相對論力學）相比；宏觀：與微觀粒子（量子力學）相比。（宇觀、宏觀、微觀）機械運動：一個物體相對于另一個物體的位置，或一個物體的某些部分相對于其他部分的位置，隨著時間而變化的過程。(mechanicalmotion)

4力學主要內(nèi)容和要求質(zhì)點力學：在中學物理基礎(chǔ)上擴充和提高。

(1)使知識系統(tǒng)化，條理化；

(2)注意定律、定理的意義和條件（不亂套公式）；

(3)提高分析能力（如量綱分析、判斷結(jié)果合理性等）；

(4)學會使用必需的數(shù)學方法（如矢量運算，微積分等）。剛體力學：剛體是質(zhì)點系的一個特例。

應(yīng)熟練掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動的動力學規(guī)律。流體力學狹義相對論：要注意建立新概念，認真體會其思想觀點。第一章

力和運動他向東面緩緩走去，他向南面很快跑去，而且越跑越快……這些描述運動的狀態(tài)語言既不嚴格也不完整。定量地描寫物體的運動狀態(tài)是運動學的基本內(nèi)容?！?-1

質(zhì)點運動的描述3個問題：如何描述物體的運動狀態(tài)？運動學的核心是運動學方程。經(jīng)典力學的時空觀。56①質(zhì)點(masspoint)物體：具有大小、形狀、質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物質(zhì)形態(tài)。質(zhì)點：近似地把物體看作一個具有質(zhì)量，

而沒有大小和形狀的理想物體。質(zhì)點是實際物體抽象化的一種理想模型。根據(jù)運動性質(zhì)而定。由于在運動學中暫時不涉及力、質(zhì)量等概念，

于是“質(zhì)點”就是指一個可運動的“點”。質(zhì)點示例地球公轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)7質(zhì)點示例物體平動8②參考系和坐標系運動本身的絕對性：自然界中，一切物體都處于永恒的運動之中。運動和物質(zhì)不可分割。沒有絕對靜止的物體！由于運動描述的相對性，所以描述運動必須選取參考系。

在運動學中參考系僅限于描述運動，這時可視描述的

方便任選參考系。不同參考系中對物體運動情況的描述（如軌跡、速度等）可以是不同的。

常用參考系：

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（也稱實驗室參考系）參考系（referenceframe）：用來描述物體運動而選作參考的物體或物體系。9②參考系和坐標系

坐標系（coordinatesystem）：固結(jié)在參考系上的一組有刻度的射線、曲線或角度。10zoRxyzRzxy③空間

&時間時空觀墨子：空間是一切不同位置的概括和抽象；

時間是一切不同時刻的概括和抽象。萊布尼茲：空間是物質(zhì)上下左右的排列形式和先后久暫的持續(xù)形式，

沒有具體的物質(zhì)和物質(zhì)的運動就沒有空間和時間。

強調(diào)時空的客觀性，而忽略與運動的聯(lián)系。牛頓絕對時空觀：空間和時間是不依賴于物質(zhì)而獨立存在的，

強調(diào)與運動的聯(lián)系，忽略客觀性。愛因斯坦相對論時空觀：時間與空間客觀存在，與運動密不可分。莫言：時間是剪不掉的，剪掉的是廢話，剩下的是時間?？臻g(space)：反映物質(zhì)的廣延性，

與物體的體積和物體位置變化相聯(lián)系。時間(time)：反映物理事件的順序性和持續(xù)性。11典型物理現(xiàn)象的空間尺度

（單位：米）已觀測的宇宙范圍102620億光年星系團半徑1023星系間距離2×1022銀河系的半徑7.6×1022太陽到最近恒星的距離4×1016日地距離1.5×1011地球半徑6.4×106珠穆朗瑪峰高度8.8×103小孩高度1塵埃10-3人類紅血球細胞直徑10-6細菌線度10-9原子線度10-10原子核線度10-15普朗克長度10-35小于普朗克下限時，現(xiàn)有的時空概念可能不適用了。12典型物理現(xiàn)象的空間尺度

（單位：米）13典型物理現(xiàn)象的時間尺度（單位：秒）宇宙年齡1018太陽系年齡1.4×1017原始人誕生至今1013人的平均壽命109地球公轉(zhuǎn)（一年）3.2×107地球自轉(zhuǎn)（一天）8.6×104太陽光到地球的傳播時間5×102人的心臟跳動周期1中頻聲波周期10-3中頻無線電波周期10-6原子振動周期10-12普朗克時間10-4314④運動學方程運動學方程：質(zhì)點位置坐標P(x,y,z)對時間(t)的函數(shù)關(guān)系。描述空間量與時間量的關(guān)系。

確定了任一時刻質(zhì)點的位置，

從而確定了質(zhì)點的運動。在直角坐標系中：

描述空間量之間的關(guān)系。(Kinematicalequation)

15⑤位置矢量

OP大?。悍较颍?/p>

(positionvector)16⑥位移描述質(zhì)點位置變動的大小和方向。位移：從初位置指向末位置的有向線段。

與質(zhì)點運動軌跡無關(guān)，只與始末點有關(guān)?！鱮ABOrArBxzy末位矢初位矢位矢增量位移矢量路程：質(zhì)點通過的實際路徑的長，

標量，與質(zhì)點運動軌跡有關(guān)。

17位移：直角坐標中Oxz即△rABOrArB18⑦速度速度：描述質(zhì)點運動的快慢和方向。平均速度：粗略描述：位移：精確描述：當△t趨于0時，

B點趨于

A

點，平均速度的極限

表示質(zhì)點在

t時刻通過

A

點的瞬時速度，簡稱速度。19速度：直角坐標系平均速度：瞬時速度：zyxkvjviv++=vvv直角坐標系中分量形式：大小:

ddddddddktzjtyitxtrv++==vrvvv方向:當時位移的極限方向，該位置的切線方向，指向質(zhì)點前進的一側(cè)。20速度(矢量)&

速率(標量)平均速率瞬時速率（1）（2）（3）討論21（1）平均速度的大小不等于平均速率（2）(瞬時)速度的大小等于速率。（3）O22⑧加速度加速度：描述質(zhì)點速度大小和方向隨時間變化快慢的物理量。xy

zP2P1

o在Δt時間內(nèi)，速度增量為，方向與速度增量的方向相同。平均加速度：當△t趨于0時，P1點趨于P2點，平均加速度的極限表示質(zhì)點在t時刻通過P1點的瞬時加速度，簡稱加速度.23加速度在直角坐標系中分量表示:曲線運動，總是指向曲線的凹側(cè)。大?。悍较?

t0時，速度增量的極限方向。矢量表示：直線運動，同向加速反向減速方向<90o速率增加>90o速率減小24加速度與速度的夾角大于90，速率減小。加速度與速度的夾角小于90，速率增大。加速度與速度的夾角為0或180，質(zhì)點做直線運動。加速度與速度的夾角等于90，質(zhì)點做圓周運動。25例題消去

t

得軌跡方程：已知：質(zhì)點的運動學方程

求：(1)質(zhì)點的軌跡；

(2)t=0s及t=2s時,質(zhì)點的位置矢量。

(3)t=0s到t=2s時間內(nèi)的位移。

(4)

t=2s內(nèi)的平均速度

(5)t=2s末的速度及速度大小

(6)t=2s末加速度及加速度大小拋物線解：(1)先寫運動方程的分量式26

(2)位置矢量：大?。悍较颍?3)位移:(4)平均速度大小27a=2

沿