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大学物理 1-1 质点运动学.ppt

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大学物理 1-1 质点运动学.ppt
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1,力学是物理的基础 要在中学的基础之上提高似曾见过面的内容 不可大意 注意基本原理 基本方法 基本规律,第1篇 力 学,2,力学理论框架 质点力学(模型) 牛顿运动定律(总结性的) 质点系 解决物体系的一般方法 (普遍) 刚体 (模型) 一般物体的一级简化 (特殊的质点系),用刚体问题检验您对质点系运动规律的理解,能解决质点系的力学问题--大学物理,3,第1章 质点运动学主要内容§1 质点 刚体 质点系 §2 描述质点运动的物理量§3 相对运动,质点(形状忽略)刚体 (形状不能忽略 但形变忽略)简谐振子(质点之间位置变化规律),质点系如N个沙粒组成的物质系统,对连续体,切割无限多个质量元 一个质量元一个质量元地解决,5,物体大小和形状的变化对其运动的影响可忽略时的理想模型.是具有该物体全部质量的点,参考系 质点,参考系为描述物体运动而选的标准物.,1 参考系和坐标系,2 质点,运动描述的相对性,§1 质点 刚体 质点系,6,一.位置矢量 运动方程 位移,1 位置矢量,§2 描述质点运动的物理量,7,从上式中消去参数 得质点的轨迹方程.,,,2 运动方程: 反映任一时刻质点所在的位置,8,3 位移: 反映质点某段时间内位置的变化,位移矢量或位移矢量增量 平面运动:,三维运动:,9,4 路程( ):质点实际走过路径的长短,,,,,,,,,从P1到P2:,,,(3) 位移是矢量,路程是标量.,位移与路程的区别,(1) 两点间位移是唯一的.,,10,,,,,,,,,,注意,11,二 速度:反映质点运动的快慢和方向,1 平均速度,在 时间内,质点位移为,12,2 瞬时速度(简称速度) 数学:一阶导数, 物理:位置矢量随时间的变化率,若质点在三维空间中运动,其速度,13,当 时,,速度方向 切线向前,速度大小,速度 的值 速率, 直接反映了质点运动的快慢,14,,,1 平均加速度,,与 同方向,反映速度大小和方向随时间变化快慢的物理量,三 加速度,,,15,2 (瞬时)加速度,16,加速度大小,加速度方向:△t 0时速度增量的极限方向,,曲线运动 指向凹侧,直线运动,说明:矢量性瞬时性相对性,,17,,按照加速度的矢量定义, 加速度既应反映速度大小的变化率又应反映速度方向的变化率 在圆周运动中,描述速度大小的物理量(速率) 为切向加速度描述加速度方向变化率的物理量叫法向加速度,18,1)矢量物理量全面地反映物体的运动状态便于理论推导和一般性的定义在 t 时刻 描述运动的物理量是,三者之间的关系是,运动学问题的基本定义式,,即解决问题的基本出发式,1基本物理量,19,2)仅描述大小的物理量:路程 速率 切向加速度:,不全面但在路径确定的情况下显得简捷,基本关系:,20,3)角位移 角速度 角加速度 1)角位置 2)角位移 3)角速度 4)角加速度,,,,,,基本定义式,圆周运动时 由于轨迹确定用这套物理量较为方便,,如圆周运动,21,2 质点运动学两类基本问题,一 由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度;,二 已知质点的加速度以及初始速度和初始位置, 可求质点速度及其运动方程.,一般方法:寻找物理量利用基本关系式进行计算,22,匀加速直线运动速度和加速度表达式,3 几种典型的质点运动,直线运动(一维 或称一个自由度问题),抛体运动(二维运动),23,指向圆心,向心加速度意义: 速度方向的变化率,,,,,圆周运动,(介绍自然坐标系) 1.匀速圆周运动 向心加速度,24,2.变速圆周运动 切向加速度 法向加速度,速度三角形,,,,,,,,25,,速度三角形,,,,,,,,,,在路径上各点进行分解,26,1)法向加速度意义: 速度方向的变化率,,瞬时性(大小、方向) 正值,,,圆周运动 各瞬时质点运动的圆半径相同 2)切向加速度的意义: 速度大小的变化率,瞬时性 可正可负,,27,,3)线量和角量的关系,,A,B,,R,,ds,,d,,,,,28,一 时间与空间,在两个相对作直线运动的参考系中,时间的测量是绝对的,空间的测量也是绝对的,与参考系无关.,时间和长度的的绝对性是经典力学或牛顿力学的基础.,§3 相对运动,二 相对运动,物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系,29,,,,*,质点在相对作匀速直线运动的两个坐标系 中的位移,S系基本参考系系运动参考系,,,,,,是S'系相对S系运动的速度,30,速度变换,位移关系,或,31,,牵连速度,绝对速度,相对速度,牵连速度,,,,伽利略速度变换,若,加速度关系,注意: 当 接近光速时,速度变换不成立.,绝对速度,相对速度,32,一 掌握描述质点运动及运动变化的
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