研究的對象十分廣泛1.ppt

研究的對象十分廣泛-,宇觀、宏觀、微觀,緒 論,一、物理學的研究對象,物理學,是研究自然界中物質基本結構及其基本運動規(guī)律的科學,是自然科學的基礎.,二、物理學的分類,力學、熱學、電磁學、光學、原子物理學、核物理學,微觀客體（電子、質子、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、宇宙學物理, 按分支學科分類：, 按物質形體大小分類：, 按物質形態(tài)分類：,實物粒子、場物質,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、物理世界的認識(層次結構), 空間尺度(相差10451046),1026 m(約150億光年)(宇宙)1020 m(夸克),目前物理學界公認“夸克”是組成物質的最小單位.近來又有消息稱quark 也可分認識的無止境.,1018s: 150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬 射線周期),0(靜止) - 3x108 m/s(光速), 時間尺度(相差1045), 速率范圍,四、物質間的相互作用,1. 電磁相互作用;,2. 引力相互作用;,3. 強相互作用;,4. 弱相互作用;,五. 物理學的研究方法,演繹法,推理，演算,歸納法,假設，模型,定性和半定量,直覺 想象力 洞察力,愛因斯坦受激輻射理論(1917)第一臺激光器(1960),六.學習物理學的意義,1.物理學與科學技術, 物理學為其他學科創(chuàng)立技術和原理, 重大新技術領域的創(chuàng)立總是經(jīng)歷長期的物理醞釀,盧瑟福 粒子散射實驗(1909)核能利用(40年后),量子力學,費米狄拉克統(tǒng)計,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.物理素質的表現(xiàn),物理學的思想和觀點,(如 建理想化模型),從物理本質上提出和研究本專業(yè)問題,在工程技術中引入物理學的新成果,創(chuàng)新能力,有關事項說明:,1.課堂考勤,4.本學期教學內(nèi)容(以習題集的順序為準),3.答疑,2.作業(yè)要求(習題集),有關事項說明,質點運動學,第一章,1第一章運動的描述,點積和叉積,第一章 質點運動學, 1-1 質點運動的描述 1-2 直線運動 1-3 圓周運動 1-4 相對運動,本章教學內(nèi)容,一 、掌握位置矢量、位移、加速度等描述質點運動及運動變化的物理量 . 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 . 掌握運用運動方程確定質點的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知質點運動的加速度和初始條件求速度、運動方程的方法 .,三、 能計算質點在平面內(nèi)運動時的速度和加速度，以及質點作圓周運動時的角速度、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, 并會用它求簡單的質點相對運動問題 ., 本章教學基本要求,最后簡介非慣性參照系和慣性力。, 教 學 思 路,避免與中學力學內(nèi)容重復,在位矢概念的基礎上,利用 數(shù)學微商得出速度和加速度的矢量表達式;或由速度、 加速度表達式,利用積分得出位矢或運動方程.,對曲線運動的描述采用自然坐標系, 引入切向加速度和法向加速度的概念.質點的圓周運動,并推證線量與角量的關系.,對勻變速圓周運動規(guī)律采用類比的方法,與質點的勻變速運動規(guī)律對比教學.,力學相對性原理的教學（見相對論部分）,一. 運動的絕對性,二. 運動描述的相對性,三. 參考系和坐標系,為了描述一個物體的運動，必須選擇另一個物體作為參考，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質點運動的描述 1-2 直線運動,對于同一種運動,由于參考 系選擇的不同而有不同的 描寫。,坐標系: 為了定量地確定質點空間 的位置而固定在參考系上 的一個框架。,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,四、物理(理想)模型,坐標系,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,物體內(nèi)任意兩點間的距離 在運動中恒定不變的物體.,即:受力時不改變形狀和 體積的物體.,五、運動的描述,（一）位置矢量(矢徑),單位:米(m),物理(理想)模型,P點坐標(x,y,z),P點矢徑,位置矢量 (位矢), 1-2 運動的描述,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,P點矢徑 大小:,P點矢徑 方向:,位置矢量(矢徑),質點的位矢 既有大小、又有方向。,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,分量表示,(二)運動方程(運動函數(shù)),直角坐標系中,表示軌道曲線的方程式。,f (x,y,z) =0,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,消去t, 得 軌道方程,f (x,y,z) =0,例：,(三)位移 速度 加速度,時間內(nèi)位置變化,單位：米,運動方程,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,有向線段,位移 速度 加速度,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,a ) 為標量， 為矢量,b ),1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,s 為路程(軌道長度), 是標量,位移,路程,2、速度,(1) 平均速度,單位：米/秒,定義：,(矢量),1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,大?。?方向：,與 同向,平均速度的大小和方向與所取時間間隔有關,必須指明是哪一段時間間隔內(nèi)的平均速度。,速度,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,速度等于位置矢量對時間的一階導數(shù),速度 方向,在A點的切線并指向質點運動方向。,直角坐標系中,速度大小,(1) 平均速度,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,(3)平均速率和瞬時速率,質點運動 路程 s 與時間t的比值稱為 t時間內(nèi)的平均速率.,(瞬時) 速率,平均速率,質點運動的路程對 時間的一階導數(shù).,速度是矢量, 速率是標量。,(2) 瞬時速度,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,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質點運動的描述 1-2 直線運動,(3)平均速率和瞬時速率,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,瞬時加速度:,又,質點在某時刻的加速度等于該時刻質點速度矢量對時間的一階導數(shù); 或位置矢量對時間的二階導數(shù)。,直角坐標系中,加速度,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,加速度大小,四個量都是矢量。 遵循-平行四邊形法則,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,不同參照系中,同一 質點運動描述不同; 不同坐標系中,具體表達形式不同。,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,任一曲線運動都可以分解成沿x,y,z三個各自獨立的直線運動的疊加。,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,運動學問題類型：,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,例題1,解：由題，加速度和時間 的關系為：,(直線運動中可用標量 代替矢量）,一質點由靜止開始作 直線運動，初始加速度 為a0，以后加速度均勻,增加，每經(jīng)過秒增加a0， 求經(jīng)過t秒后質點的速度 和運動的距離。,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,積分:,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,解:,選地面為參考系,建立如圖所示的坐標系.,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,-,（由圖可知,繩上每一點移動的距離和方向都不同,所以繩上每一點的速度都不同,且）,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,-,（常見錯誤分析？）,1-1質點運動的描述 1-2 直線運動,作 業(yè),大學物理習題集（上） 練習一,1-3 曲線運動 圓周運動,一、曲線運動的描述,1.平面曲線運動,運動方程,方向描述:,(指向軌道的凹側),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 曲線運動 圓周運動,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點的 向,沿A點的 向,切向 加速度,1-3 曲線運動 圓周運動,-速率 -曲率半徑,1-3 曲線運動 圓周運動,加速度總是指向曲線的 凹側,1-3 曲線運動 圓周運動,由樓窗口以水平初 速度v0 射出一發(fā)子彈, 取 槍口為原點 , 沿v0為x軸, 豎直向下為y 軸 , 并取發(fā) 射時t=0. 試求：,(1)子彈在任一時刻t的位 置坐標及軌道方程；,(2)子彈在t時刻的速度、切 向加速度和法向加速度。,四、曲線運動的描述,1-3 曲線運動 圓周運動,例題1,y,x,o,(1),(2),解：,1-3 曲線運動 圓周運動,解：,一質點在oxy平面內(nèi)作曲線 運動,其加速度是時間的函 數(shù)。已知ax=2, ay=36t2。設 質點t0 r0=0,v0=0。求： (1)此質點的運動方程； (2)此質點的軌道方程， (3)此質點的切向加速度。,1-3 曲線運動 圓周運動,例題2,1-3 曲線運動 圓周運動,所以質點的運動方程為：,(2)上式中消去t, 得軌道方程: y=3x2 是拋物線。,1-3 曲線運動 圓周運動,一拋射體的初速度為v0, 拋射角為, 則拋射點、 最高點、及落地點的切向 加速度、法向加速度及曲 率半徑各是多少?,1-3 曲線運動 圓周運動,分析:,拋射點:,at= - gsin,an=gcos,= v02/1,最高點:,at=0,an=g,=(v0 cos )2/2,落地點:,at=gsin,an=gcos,= v02/3,思考題,1-3 曲線運動 圓周運動,二.圓周運動 角量,(1)圓周運動的加速度,曲率半徑是恒量,勻速圓周運動,-向心加速度,(2)圓周運動的角量描述,圓周運動 角量,1-3 曲線運動 圓周運動,角速度,單位：rad/s,角速度矢量的方向 (用右手判定),1-3 曲線運動 圓周運動,彎曲的四指指向質點轉動 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 曲線運動 圓周運動,角加速度,勻速圓周運動,是恒量,1-3 曲線運動 圓周運動,線量與角量的關系,= v 2/R,方向關系:,(右手螺旋),.,勻速圓周運動n、周期T 與角速度的關系:,(n:轉/分),小結,1-3 曲線運動 圓周運動,質點沿半徑為R的圓周按 S=bt-(1/2)ct2運動, 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)值相等的時刻是多少?,思考