研究的對(duì)象十分廣泛1.ppt

研究的對(duì)象十分廣泛-,宇觀、宏觀、微觀,緒 論,一、物理學(xué)的研究對(duì)象,物理學(xué),是研究自然界中物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)及其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué),是自然科學(xué)的基礎(chǔ).,二、物理學(xué)的分類,力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)、核物理學(xué),微觀客體（電子、質(zhì)子、光子等）具有波粒二象性,原子簇物理、凝聚態(tài)物理、天體物理、宇宙學(xué)物理, 按分支學(xué)科分類：, 按物質(zhì)形體大小分類：, 按物質(zhì)形態(tài)分類：,實(shí)物粒子、場(chǎng)物質(zhì),粒子物理、核物理、原子物理、分子物理,緒 論, 按物理常數(shù)c、h分類：,三、物理世界的認(rèn)識(shí)(層次結(jié)構(gòu)), 空間尺度(相差10451046),1026 m(約150億光年)(宇宙)1020 m(夸克),目前物理學(xué)界公認(rèn)“夸克”是組成物質(zhì)的最小單位.近來(lái)又有消息稱quark 也可分認(rèn)識(shí)的無(wú)止境.,1018s: 150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬 射線周期),0(靜止) - 3x108 m/s(光速), 時(shí)間尺度(相差1045), 速率范圍,四、物質(zhì)間的相互作用,1. 電磁相互作用;,2. 引力相互作用;,3. 強(qiáng)相互作用;,4. 弱相互作用;,五. 物理學(xué)的研究方法,演繹法,推理，演算,歸納法,假設(shè)，模型,定性和半定量,直覺(jué) 想象力 洞察力,愛(ài)因斯坦受激輻射理論(1917)第一臺(tái)激光器(1960),六.學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義,1.物理學(xué)與科學(xué)技術(shù), 物理學(xué)為其他學(xué)科創(chuàng)立技術(shù)和原理, 重大新技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立總是經(jīng)歷長(zhǎng)期的物理醞釀,盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)(1909)核能利用(40年后),量子力學(xué),費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì),固體能帶理論(20年代),晶體管誕生(1947),集成電路(1962),大規(guī)模集成電路(70年代后期),七.物理素質(zhì)的表現(xiàn),物理學(xué)的思想和觀點(diǎn),(如 建理想化模型),從物理本質(zhì)上提出和研究本專業(yè)問(wèn)題,在工程技術(shù)中引入物理學(xué)的新成果,創(chuàng)新能力,有關(guān)事項(xiàng)說(shuō)明:,1.課堂考勤,4.本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容(以習(xí)題集的順序?yàn)闇?zhǔn)),3.答疑,2.作業(yè)要求(習(xí)題集),有關(guān)事項(xiàng)說(shuō)明,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué),第一章,1第一章運(yùn)動(dòng)的描述,點(diǎn)積和叉積,第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué), 1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng) 1-3 圓周運(yùn)動(dòng) 1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),本章教學(xué)內(nèi)容,一 、掌握位置矢量、位移、加速度等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)變化的物理量 . 理解這些物理量的矢量性、瞬時(shí)性和相對(duì)性 .,二、 理解運(yùn)動(dòng)方程的物理意義及作用 . 掌握運(yùn)用運(yùn)動(dòng)方程確定質(zhì)點(diǎn)的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度和初始條件求速度、運(yùn)動(dòng)方程的方法 .,三、 能計(jì)算質(zhì)點(diǎn)在平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度和加速度，以及質(zhì)點(diǎn)作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度 .,四、理解伽利略速度變換式, 并會(huì)用它求簡(jiǎn)單的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 ., 本章教學(xué)基本要求,最后簡(jiǎn)介非慣性參照系和慣性力。, 教 學(xué) 思 路,避免與中學(xué)力學(xué)內(nèi)容重復(fù),在位矢概念的基礎(chǔ)上,利用 數(shù)學(xué)微商得出速度和加速度的矢量表達(dá)式;或由速度、 加速度表達(dá)式,利用積分得出位矢或運(yùn)動(dòng)方程.,對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的描述采用自然坐標(biāo)系, 引入切向加速度和法向加速度的概念.質(zhì)點(diǎn)的圓周運(yùn)動(dòng),并推證線量與角量的關(guān)系.,對(duì)勻變速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律采用類比的方法,與質(zhì)點(diǎn)的勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律對(duì)比教學(xué).,力學(xué)相對(duì)性原理的教學(xué)（見(jiàn)相對(duì)論部分）,一. 運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性,二. 運(yùn)動(dòng)描述的相對(duì)性,三. 參考系和坐標(biāo)系,為了描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，必須選擇另一個(gè)物體作為參考，被選作參考的物體稱為參考系。,參考系不一定是靜止的。,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),對(duì)于同一種運(yùn)動(dòng),由于參考 系選擇的不同而有不同的 描寫(xiě)。,坐標(biāo)系: 為了定量地確定質(zhì)點(diǎn)空間 的位置而固定在參考系上 的一個(gè)框架。,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),四、物理(理想)模型,坐標(biāo)系,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),物體內(nèi)任意兩點(diǎn)間的距離 在運(yùn)動(dòng)中恒定不變的物體.,即:受力時(shí)不改變形狀和 體積的物體.,五、運(yùn)動(dòng)的描述,（一）位置矢量(矢徑),單位:米(m),物理(理想)模型,P點(diǎn)坐標(biāo)(x,y,z),P點(diǎn)矢徑,位置矢量 (位矢), 1-2 運(yùn)動(dòng)的描述,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),P點(diǎn)矢徑 大小:,P點(diǎn)矢徑 方向:,位置矢量(矢徑),質(zhì)點(diǎn)的位矢 既有大小、又有方向。,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),分量表示,(二)運(yùn)動(dòng)方程(運(yùn)動(dòng)函數(shù)),直角坐標(biāo)系中,表示軌道曲線的方程式。,f (x,y,z) =0,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),消去t, 得 軌道方程,f (x,y,z) =0,例：,(三)位移 速度 加速度,時(shí)間內(nèi)位置變化,單位：米,運(yùn)動(dòng)方程,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),有向線段,位移 速度 加速度,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),a ) 為標(biāo)量， 為矢量,b ),1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),s 為路程(軌道長(zhǎng)度), 是標(biāo)量,位移,路程,2、速度,(1) 平均速度,單位：米/秒,定義：,(矢量),1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),大?。?方向：,與 同向,平均速度的大小和方向與所取時(shí)間間隔有關(guān),必須指明是哪一段時(shí)間間隔內(nèi)的平均速度。,速度,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),速度等于位置矢量對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù),速度 方向,在A點(diǎn)的切線并指向質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向。,直角坐標(biāo)系中,速度大小,(1) 平均速度,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),(3)平均速率和瞬時(shí)速率,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 路程 s 與時(shí)間t的比值稱為 t時(shí)間內(nèi)的平均速率.,(瞬時(shí)) 速率,平均速率,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程對(duì) 時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù).,速度是矢量, 速率是標(biāo)量。,(2) 瞬時(shí)速度,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),3、加速度,描述速度變化的快慢(包括大小和方向的變化),1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),(3)平均速率和瞬時(shí)速率,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),瞬時(shí)加速度:,又,質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的加速度等于該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度矢量對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù); 或位置矢量對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)。,直角坐標(biāo)系中,加速度,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),加速度大小,四個(gè)量都是矢量。 遵循-平行四邊形法則,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),不同參照系中,同一 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)描述不同; 不同坐標(biāo)系中,具體表達(dá)形式不同。,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),任一曲線運(yùn)動(dòng)都可以分解成沿x,y,z三個(gè)各自獨(dú)立的直線運(yùn)動(dòng)的疊加。,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題類型：,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),例題1,解：由題，加速度和時(shí)間 的關(guān)系為：,(直線運(yùn)動(dòng)中可用標(biāo)量 代替矢量）,一質(zhì)點(diǎn)由靜止開(kāi)始作 直線運(yùn)動(dòng)，初始加速度 為a0，以后加速度均勻,增加，每經(jīng)過(guò)秒增加a0， 求經(jīng)過(guò)t秒后質(zhì)點(diǎn)的速度 和運(yùn)動(dòng)的距離。,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),積分:,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),解:,選地面為參考系,建立如圖所示的坐標(biāo)系.,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),-,（由圖可知,繩上每一點(diǎn)移動(dòng)的距離和方向都不同,所以繩上每一點(diǎn)的速度都不同,且）,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),-,（常見(jiàn)錯(cuò)誤分析？）,1-1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 1-2 直線運(yùn)動(dòng),作 業(yè),大學(xué)物理習(xí)題集（上） 練習(xí)一,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),一、曲線運(yùn)動(dòng)的描述,1.平面曲線運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)方程,方向描述:,(指向軌道的凹側(cè)),2.切向加速度、法向加速度,速度增量,取,切向加速度和法向加速度,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),速度大小不同而 引起的速度變化,速度方向改變而 引起的速度變化,沿A點(diǎn)的 向,沿A點(diǎn)的 向,切向 加速度,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),-速率 -曲率半徑,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),加速度總是指向曲線的 凹側(cè),1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),由樓窗口以水平初 速度v0 射出一發(fā)子彈, 取 槍口為原點(diǎn) , 沿v0為x軸, 豎直向下為y 軸 , 并取發(fā) 射時(shí)t=0. 試求：,(1)子彈在任一時(shí)刻t的位 置坐標(biāo)及軌道方程；,(2)子彈在t時(shí)刻的速度、切 向加速度和法向加速度。,四、曲線運(yùn)動(dòng)的描述,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),例題1,y,x,o,(1),(2),解：,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),解：,一質(zhì)點(diǎn)在oxy平面內(nèi)作曲線 運(yùn)動(dòng),其加速度是時(shí)間的函 數(shù)。已知ax=2, ay=36t2。設(shè) 質(zhì)點(diǎn)t0 r0=0,v0=0。求： (1)此質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程； (2)此質(zhì)點(diǎn)的軌道方程， (3)此質(zhì)點(diǎn)的切向加速度。,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),例題2,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為：,(2)上式中消去t, 得軌道方程: y=3x2 是拋物線。,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),一拋射體的初速度為v0, 拋射角為, 則拋射點(diǎn)、 最高點(diǎn)、及落地點(diǎn)的切向 加速度、法向加速度及曲 率半徑各是多少?,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),分析:,拋射點(diǎn):,at= - gsin,an=gcos,= v02/1,最高點(diǎn):,at=0,an=g,=(v0 cos )2/2,落地點(diǎn):,at=gsin,an=gcos,= v02/3,思考題,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),二.圓周運(yùn)動(dòng) 角量,(1)圓周運(yùn)動(dòng)的加速度,曲率半徑是恒量,勻速圓周運(yùn)動(dòng),-向心加速度,(2)圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述,圓周運(yùn)動(dòng) 角量,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),角速度,單位：rad/s,角速度矢量的方向 (用右手判定),1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),彎曲的四指指向質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 的方向, 與四指垂直的大 拇指的指向即角速度矢量 的方向.,角加速度,單位：rad/s2,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),角加速度,勻速圓周運(yùn)動(dòng),是恒量,1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),線量與角量的關(guān)系,= v 2/R,方向關(guān)系:,(右手螺旋),.,勻速圓周運(yùn)動(dòng)n、周期T 與角速度的關(guān)系:,(n:轉(zhuǎn)/分),小結(jié),1-3 曲線運(yùn)動(dòng) 圓周運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)沿半徑為R的圓周按 S=bt-(1/2)ct2運(yùn)動(dòng), 其中 b、c為常數(shù),(b2/c)R，則 切向加速度與法向加速度 數(shù)值相等的時(shí)刻是多少?,思考