大學物理1-1 質點運動的描述.ppt

1、主講教師 趙 俊,開課單位 物理科學與技術學院,歡迎同學們一起學習,E-mail：,（Why must we study physics),為什么要學物理,物理學是一門嚴格的、精密的基礎科學。物理學的新發(fā)現、所產生的新概念及新理論常發(fā)展成為新的學科或學科分支。它的基本概念、基本理論與實驗方法向其他學科和技術領域的滲透總是毫無例外地促成該學科或技術領域發(fā)生革命性變化或里程碑式的進步。因此可以毫不夸張地說，物理學是學好各種自然科學和工程技術科學的基礎。,大學物理是低年級學生的一門重要基礎課，一方面是為學生打好必要的物理基礎；另一方面是使學生初步學習科學的思維方法和研究問題方法。打好物理基礎，不僅對

2、學生在校學習起著十分重要的作用，而且對學生畢業(yè)后進一步學習新理論、新知識、新技術都將產生深遠影響。,物理學及其研究對象,1什么是物理學？,物理學是研究物質運動規(guī)律及其相互作用的科學。,2物理學的研究對象 機械運動 分子熱運動 電磁運動 原子和原子核運動 其它微觀粒子運動,3物理學的分類 經典力學（Classical Mechanics） 熱力學 （Thermodynamics） 電磁學 （Electromagnetics） 相對論 （Relativity） 量子力學（Quantum Mechanics）,意大利物理學家和天文學家，實驗物理學的先驅者，提出著名的相對性原理、慣性原理、拋體的運動定

3、律、擺振動的等時性等。關于兩門新科學的對話和數學證明對話集總結了他的科學思想以及在物理學和天文學方面的研究成果。,英國物理學家、數學家、天文學家，經典物理學的奠基人。自然哲學的數學原理總結了前人和他自己關于力學以及微積分方面的研究成果，其中含有牛頓運動三條定律和萬有引力定律。,否定絕對時空觀，創(chuàng)立了狹義相對論和廣義相對論。提出了光量子假設和自激發(fā)射和受激發(fā)射的概念，為激光的出現奠定了理論基礎；用廣義相對論研究整個宇宙的時空結構，開創(chuàng)了宇宙學研究的新紀元，導致宇宙膨脹理論的建立。, 課程名稱 大學物理A, 課程學時 60, 課程學分 4, 前期課程 高等數學, 參考教材 物理學（第四版上、下冊）

4、或物理學（第五 版上、下冊） 馬文蔚等 高教出版社, 習題處理 大學物理教研室主編習題集, 部分參考書目,大學物理力學、大學物理熱學、大學物理波動與光學 張三慧 清華大學出版社,物理學學習指導、物理學習題分析與解答（第五版） 馬文蔚等 高教出版社, 大學物理教學網站網址 ,課程簡介,教學計劃,學習提示與要求,2、遵照有關規(guī)定，期末成績的考核方法是： 課程考核說明及要求：本課程期末考試，考試形式閉卷。 其成績評定方法：期末考試占80%，平時成績占20%。 考試題型：選擇題、填空題、計算題。 考試時間：120分鐘。 平時成績來源于：第一，必須按時完成布置的習題； 每周上課前老師發(fā)批改好的作業(yè)，并收

5、上次布置的作業(yè)。 （注意：請保管好老師批改過的作業(yè)，以備期末統一收取） 第二，平時的考勤；,1、請大家課前認真預習，課后及時復習課本相應章節(jié)內容（高等數學知識在大 學物理學習中非常重要，請大家注意及時復習）；,3、紀律要求： 1） 上課不曠課、不遲到、不早退、堅持做筆記 ； 2） 曠課達總課時1/3的學生取消考試資格，作業(yè)缺1/3的學生取消考試資格； 3） 課前盡量預習，下課認真閱讀教材；獨立完成作業(yè)，按時交作業(yè) ； 4）一些基本的概念要求記住，重要的公式要求會推導。,第一部分 力學,1什么是力學,機械運動是指物體之間或物體各部分之間發(fā)生的相對位置的變化。 力學研究機械運動及其規(guī)律的物理學分支

6、。,2力學的分類,根據研究內容分類 運動學（Kinematics）研究物體運動的規(guī)律 動力學（Dynamics） 研究物體運動的原因 靜力學（Statics） 研究物體平衡時的規(guī)律 根據研究對象分類 質點力學研究對象為質點 剛體力學研究對象為剛體,3數學工具微積分和矢量,力學的總框架,力學,運動學,動力學,牛頓定律,守恒定律,動量守恒定律,機械能守恒定律,角動量守恒定律,第1章 質點運動學,激光波長基準裝置,1-1 質點運動的描述,1-2 圓周運動,1-3 相對運動,運動學研究物體位置隨時間變化的規(guī)律 主要內容有： 三個概念： 參考系、坐標系、質點 四個物理量：位置矢量、位移、速度、加速度 四

7、種運動： 直線運動、曲線運動、圓周運動、斜拋運動,11,一 掌握描述質點運動及運動變化的四個物理量位置矢量、位移、速度、加速度理解這些物理量的矢量性、瞬時性和相對性,二理解運動方程的物理意義及作用. 會處理兩類問題：（1）運用運動方程確定質點的位置、位移、速度和加速度；（2）已知質點運動的加速度和初始條件求速度、運動方程,12,物體大小和形狀的變化對其運動的影響可忽略時的理想模型,一參考系質點,為描述物體運動而選的標準物,1參考系 (運動的絕對性和相對性）,2質點,質點,可以將物體簡化為質點的兩種情況：,注意：質點是一個十分有用的理想模型，它對實際問題的研究起到非常重要的作用。,如何將物體化為

8、質點？,14,二 位置矢量運動方程位移,1位置矢量,15,從上式中消去參數 得質點的軌跡方程,2運動方程,16,3位移,平面運動:,三維運動:,17,4 路程( ),從P1到P2：,(3) 位移是矢量，路程是標量,位移與路程的區(qū)別,(1) 兩點間位移是唯一的,18,注意,19,三速度,1 平均速度,在 時間內，質點位移為,20,2瞬時速度（簡稱速度）,若質點在三維空間中運動，其速度,21,當 時,速度方向 切線向前,速度大小,速度 的值 速率,22,一運動質點在某瞬時位于位矢 的端點處，其速度大小為,（A）,（B）,（C）,（D）,討論,注意,求,解,h,x,坐標表示為,例,1、如圖所示，以速

9、度v 用繩跨一定滑輪拉湖面上的船，已知繩初長 l 0，岸高,取坐標系如圖,依題意有,質點運動學的基本問題之一，是確定質點運動學方程。為正確寫出質點運動學方程，先要選定參考系、坐標系，明確起始條件等，找出質點坐標隨時間變化的函數關系。,O,船的運動方程,說明,h,24,（1）求 時的速度 （2）作出質點的運動軌跡圖,例2 設質點的運動方程為,其中,式中x，y的單位為m(米)，,t 的單位為s(秒)，,25,速度 的值 ，它與 軸之間的夾角,解 (1) 由題意可得,時速度為,已知：,26,（2）運動方程,消去參數 可得軌跡方程為,27,28,解,兩邊求導得,因,選如圖的坐標軸,29,即,30,1

10、平均加速度,與 同方向,四 加速度,在 時間內，質點速度增量為,31,2 (瞬時)加速度,32,加速度大小,加速度方向,曲線運動 指向凹側,直線運動,注意：物理量 的共同特征是都具有矢量性、瞬時性和相對性,33,1由質點的運動方程可以求得質點在任一時刻的位矢、速度和加速度；,2已知質點的加速度以及初始速度和初始位置, 可求質點速度及其運動方程,說明,質點運動學兩類基本問題,1. 第一類問題,已知運動學方程，求,(1) t =1s 到 t =2s 質點的位移,(3) 軌跡方程,(2) t =2s 時,已知一質點運動方程,求,例,解,(1),(2),(3),當 t =2s 時,由運動方程得,軌跡方程為,解,已知,求,和運動方程,代入初