《質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)》PPT課件.ppt

1、大學(xué)物理,李 宏 榮,2008-2-26,一. 什么是物理學(xué),物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本形態(tài)的科學(xué),物理學(xué)研究的范圍 物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級(jí),物理學(xué) (Physics,質(zhì)子 10-15 m,空間尺度,類(lèi)星體 10 26 m,時(shí)間尺度,基本粒子壽命 10-25 s,宇宙壽命 1018 s,緒 論,1041m,1043s,最小 的細(xì)胞,原子,原子核,基本粒子,DNA長(zhǎng)度,星系團(tuán),銀河系,最近恒星的距離,太陽(yáng)系,太陽(yáng),山,哈勃半徑,超星系團(tuán),人,蛇吞尾圖，形象地表示了物質(zhì)空間尺寸的層次,標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型給出的宇宙起源與基本粒子標(biāo)準(zhǔn)模型給出的物質(zhì)組成是一致的,按空間尺度劃分： 量子力學(xué) 經(jīng)典物理學(xué) 宇宙物

2、理學(xué),按速率大小劃分： 相對(duì)論物理學(xué) 非相對(duì)論物理學(xué),牛頓力學(xué) (Mechanics) 研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,電磁學(xué) (Electromagnetism) 研究電磁現(xiàn)象、物質(zhì)的電磁運(yùn)動(dòng)規(guī)律及電磁輻射等規(guī)律,熱力學(xué) (Thermodynamics) 研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律及其宏觀(guān)表現(xiàn),相對(duì)論 (Relativity) 研究物體的高速運(yùn)動(dòng)效應(yīng)以及相關(guān)的動(dòng)力學(xué)規(guī)律,量子力學(xué) (Quantum mechanics) 研究微觀(guān)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象以及基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律,二.物理學(xué)的五大基本理論,三. 物理學(xué)與技術(shù)科學(xué),物理學(xué)的三次重大突破，最終都導(dǎo)致了生產(chǎn)力的大飛躍,1. 熱學(xué)的研究（18世紀(jì)下半葉,2. 電

3、磁感應(yīng)的研究，電磁學(xué)理論的建立（19世紀(jì)中,電氣化的進(jìn)程，提供了第二種模式,熱機(jī)的發(fā)明和使用，提供了第一種模式,3. 相對(duì)論、量子力學(xué)的建立（1900-1930年,使物理學(xué)進(jìn)入高速、微觀(guān)的世界,核物理,核能的利用,原子物理,激光,半導(dǎo)體、固體、材料物理,晶體管，電子計(jì)算機(jī),4. 20世紀(jì)末物理晴朗天空的兩朵烏云,當(dāng)今物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)的關(guān)系,兩種模式并存，相互交叉，相互促進(jìn),最終導(dǎo)致了相對(duì)論、量子力學(xué),四. 怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)物理學(xué),著名物理學(xué)家費(fèi)曼說(shuō),著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦說(shuō),學(xué)習(xí)的觀(guān)點(diǎn)：從整體上邏輯地、協(xié)調(diào)地學(xué)習(xí)物理學(xué)，了解 物理學(xué)中各個(gè)分支之間的相互聯(lián)系,學(xué)習(xí)的關(guān)鍵,學(xué)習(xí)的重點(diǎn),物理模型 數(shù)學(xué)表述

4、 研究方法與適用條件,悟物窮理,五. 本學(xué)期的學(xué)習(xí)任務(wù)和教學(xué)要求,任務(wù),聽(tīng)課：信息量較大，進(jìn)度較快，范圍較寬,要求：重視分析，抓住主線(xiàn)，學(xué)會(huì)歸納，深化提高,教 材：大學(xué)物理 吳百詩(shī) 科學(xué)出版社,經(jīng)典力學(xué),狹義相對(duì)論,電磁學(xué),答疑時(shí)間安排（從第二周開(kāi)始,每周一至周四 晚 7：30 10:00,地點(diǎn)：中二樓3224,教學(xué)指導(dǎo)書(shū)及作業(yè),作業(yè)兩本 8. 00元,通 知,期中考試時(shí)間:12-13周,成績(jī)比例為10% 作業(yè)占總成績(jī)比例為10,第一部分：力學(xué),1、力學(xué)是物理學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，必須掌握這一 部分的知識(shí)、思想和方法,2、內(nèi)容：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)（難點(diǎn)）、質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué) 剛體運(yùn)動(dòng)學(xué)、剛體動(dòng)力學(xué)（難點(diǎn),3、學(xué)習(xí)提示

5、：物理過(guò)程、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)方程、 微分變換等,第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué),激光波長(zhǎng)基準(zhǔn)裝置,1.1 質(zhì)點(diǎn)位置的確定方法,一. 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,質(zhì)點(diǎn)：有質(zhì)量而無(wú)形狀和大小的幾何點(diǎn)。 突出了質(zhì)量和位置,質(zhì)點(diǎn)系: 若干質(zhì)點(diǎn)的集合,x,y,z,O,P,參照物,參考系,二. 確定質(zhì)點(diǎn)位置的常用方法,1. 直角坐標(biāo)法 P(x, y, z,參照物,2. 位矢法,表示,位矢的大小為,位矢的方向用方向余弦表示，則有,參考物,質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻位置P (x,y,z) 由位矢,兩個(gè)獨(dú)立坐標(biāo),3. 自然坐標(biāo)法,已知質(zhì)點(diǎn)相對(duì)參考系的運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，常用自然法,4. 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程(函數(shù),直角坐標(biāo)下,自然坐標(biāo)下,已知運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，可求質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

6、軌跡、速度和加速度,意義,一質(zhì)點(diǎn)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為r ，角速度為,以圓心O 為原點(diǎn)。建立直角坐標(biāo)系OXY ，O 點(diǎn)為起始時(shí)刻，設(shè)t 時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位于P（x , y），用直角坐標(biāo)表示的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為,位矢表示為,自然坐標(biāo)表示為,例,解,求,用直角坐標(biāo)、位矢、自然坐標(biāo)表示的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,1.2 質(zhì)點(diǎn)的位移、速度和加速度,一. 位移,位移矢量反映了物體運(yùn)動(dòng)中位置 ( 距離與方位 ) 的變化,討論,1) 位移是矢量（有大小，有方向,位移不同于路程,2) 位移與坐標(biāo)的變化無(wú)關(guān),3,與r 的區(qū)別,x,y,z,O,P,P,O,O,分清,但,二. 速度,描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,1. 平均速度,o,2. 瞬時(shí)速度,A,B,B,討論,1) 速度有矢量性、瞬時(shí)性和相對(duì)性,2) 注意速度與速率的區(qū)別,三. 加速度,1. 平均加速度,2. 瞬時(shí)加速度,討論,1) 加速度反映速度的變化（大小和方向）情況,A,B,O,2) 加速度的方向總是指向軌跡曲線(xiàn)凹的一面,1.3 用直角坐標(biāo)表示位移、速度和加速度,一. 位移,x,y,z,O,時(shí)刻t ，質(zhì)