高考物理強(qiáng)基計(jì)劃課件第一講運(yùn)動(dòng)和力

第一章運(yùn)動(dòng)和力可以把物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)（幾何點(diǎn)）來處理的情形：做平動(dòng)的物體；兩相互作用著的物體，且它們本身的線度遠(yuǎn)小于它們之間的距離。一、質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)（masspoint，particle）：具有質(zhì)量但其形狀和大小可以忽略的理想物體?！?-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述能作為質(zhì)點(diǎn)處理的物體不一定是很小的，而很小的物體未必能看成質(zhì)點(diǎn)；同一物體在不同的情形下有時(shí)可看成質(zhì)點(diǎn),有時(shí)卻不能看成質(zhì)點(diǎn)。研究地球公轉(zhuǎn)地球上各點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影響，可以作為質(zhì)點(diǎn)處理。研究地球自轉(zhuǎn)地球上各點(diǎn)的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形狀不能忽略，這時(shí)不能作為質(zhì)點(diǎn)處理。分析質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是研究實(shí)際物體的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。

常用的坐標(biāo)系有笛卡兒坐標(biāo)系(x,y,z)、球坐標(biāo)系(r,

,

)、柱坐標(biāo)系(

,

,z)、平面極坐標(biāo)系(r,

)。

要定量描述物體的位置與運(yùn)動(dòng)情況，就要在參考系上固定一個(gè)坐標(biāo)系（coordinatesystem）。參考系（referenceframe）：描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，被選作參考的物體。二、參考系和坐標(biāo)系描述物質(zhì)運(yùn)動(dòng)具有相對性物質(zhì)運(yùn)動(dòng)具有絕對性

目前的時(shí)空范圍：宇宙的尺度1026m(~150億光年)到微觀粒子尺度10-15m，從宇宙的年齡1018s(~150億年)到微觀粒子的最短壽命10-24s。

物理理論指出，空間和時(shí)間都有下限：分別為普朗克長度10-35m和普朗克時(shí)間10-43s。三、空間和時(shí)間

空間（space）反映了物質(zhì)的廣延性，與物體的體積和位置的變化聯(lián)系在一起。

時(shí)間（time）反映物理事件的順序性和持續(xù)性。四、位矢

在坐標(biāo)系中，用來確定質(zhì)點(diǎn)所在位置的矢量，叫做位置矢量（positionvector），簡稱位矢。位矢是從坐標(biāo)原點(diǎn)指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段。直角坐標(biāo)系中表示為

位矢的大小為位矢的方向余弦：五、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位置用坐標(biāo)表示為時(shí)間的函數(shù)，叫做運(yùn)動(dòng)學(xué)方程（kinematicalequation）。直角坐標(biāo)系中表示為

將運(yùn)動(dòng)方程中的時(shí)間消去，得到質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡方程?；蚩蓪懗煞至糠匠讨肋\(yùn)動(dòng)方程就能確定任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置，從而確定質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。；；六、位移在

t時(shí)間內(nèi)，位矢的變化量（即A到B的有向線段）稱為位移（displacement）。在直角坐標(biāo)系中：設(shè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡AB：

t時(shí)刻位于A點(diǎn)，位矢；t+

t時(shí)刻位于B點(diǎn)，位矢。3.位移和路程

s

不同：且只當(dāng)時(shí)

s=AB4.

注意

與

r

的區(qū)別：

只有當(dāng)同方向時(shí)，取等號。討論1.位移是矢量，有大小和方向，按平行四邊形法則合成。2.位移與所選原點(diǎn)無關(guān)。七、速度速度是反映質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快慢和方向的物理量。平均速度（averagevelocity）：

平均速度是矢量，其方向與位移的方向相同。平均速率是標(biāo)量。平均速度的大小并不等于平均速率。平均速率（averagespeed）:瞬時(shí)速度（instantaneousvelocity）：質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻所具有的速度（簡稱速度）。

速度的方向是沿著軌道上質(zhì)點(diǎn)所在處的切向，指向質(zhì)點(diǎn)前進(jìn)的方向。瞬時(shí)速率（instantaneousspeed）：（瞬時(shí)）速度的大小等于（瞬時(shí)）速率。速度的大小：直角坐標(biāo)系中：其中速度的方向用方向余弦確定位矢和速度是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的兩個(gè)重要物理量加速度是反映速度變化的物理量。

t時(shí)間內(nèi)，速度增量為平均加速度（averageacceleration）：八、加速度包括速度方向的變化和速度量值的變化。瞬時(shí)加速度（instantaneousacceleration）：加速度的方向就是時(shí)間

t趨近于零時(shí)，速度增量的極限方向。加速度與速度的方向一般不同。加速度與速度的夾角為0或180，質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)。加速度與速度的夾角等于90，質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)。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。質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度總是指向軌跡曲線凹的一邊直角坐標(biāo)系中：瞬時(shí)加速度加速度的大?。海?）已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程，求質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位置、速度和加速度。解決這類問題需要用微分法解決這類問題需要用積分法九、運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題（2）已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度或速度及初始條件，求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。

例1-1已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程式中r的單位是m，t的單位是s。解：（1）軌跡方程（1）求質(zhì)點(diǎn)的軌跡，并作圖表示；（2）求之間的和平均速度；（3）求兩時(shí)刻的速度和加速度；（4）在什么時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離原點(diǎn)最近，其距離多大？平均速度（2）（3）（4）時(shí)

r=3.0m，離原點(diǎn)最近。例1-2

曲柄OA長為r，連桿AB長為l。當(dāng)曲柄以均勻角速度

繞軸O旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過連桿將帶動(dòng)B處的活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，試求活塞的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程、速度v和加速度a與t的關(guān)系式。解：曲柄A端從點(diǎn)P處開始運(yùn)動(dòng)t時(shí)刻轉(zhuǎn)角φ=

t此時(shí)B處活塞的位置x=OR+RB按二項(xiàng)式定理展開為級數(shù)略去高階小量，得到活塞的運(yùn)動(dòng)方程例1-3

已知質(zhì)點(diǎn)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度（1）a=常量；（2）；（3）（4），求質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的速度和運(yùn)動(dòng)學(xué)方程（開始時(shí)x=x0,v=v0,k1,k2,k3為正值常量）。解：（1）

對于做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，采用標(biāo)量形式兩邊積分（2）將