大學(xué)物理第1章第1節(jié)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述匯總課件

1、大 學(xué) 物 理 (上 冊(cè)) 注意事項(xiàng) 1. 請(qǐng)記住你的靚號(hào) (1) 寫(xiě)在作業(yè)本的左上角, 用于作業(yè)登記, (2) 平時(shí)的互動(dòng)交流用于記錄平時(shí)成績(jī), (3) 用于考勤記錄. 2. 平時(shí)成績(jī)=作業(yè)+考勤+互動(dòng)交流 (1) 缺交作業(yè)三分之一或考勤有三次曠課記錄者平時(shí)成績(jī)將低于60分, (2) 互動(dòng)交流記入平時(shí)成績(jī). 3. 考勤方式 第1節(jié)全點(diǎn) 第2、3節(jié)抽點(diǎn) 有曠課記錄的每次都點(diǎn) 替別人應(yīng)答被發(fā)現(xiàn)者平時(shí)成績(jī)計(jì)0分 考勤結(jié)果送各學(xué)院 4. 作業(yè) (1) 建議使用統(tǒng)一規(guī)格的作業(yè)本, (2) 每個(gè)星期二 上課前交, 第一節(jié)課打下課鈴后拒收一切理由的作業(yè). 5. 上課時(shí)請(qǐng)關(guān)手機(jī)或置于振動(dòng)狀態(tài), 請(qǐng)不要在上課

2、時(shí)間玩手機(jī). 6. 請(qǐng)喜歡音樂(lè)的同學(xué)在課下欣賞音樂(lè). 練習(xí)冊(cè): 每份7元, 期末復(fù)習(xí)要用到,自由購(gòu)買,以自然班為單位收錢. 上 冊(cè) 內(nèi) 容 力學(xué) (含相對(duì)論) 振動(dòng)與波 光學(xué) 熱學(xué)第1章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)1.1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述 運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性和相對(duì)性 運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的: 任何物體任何時(shí)刻都在不停地運(yùn)動(dòng)著 運(yùn)動(dòng)又是相對(duì)的: 運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)其他物體而言的 參考系 (定性描述物體的運(yùn)動(dòng)) 參照系: 用于描述物體的運(yùn)動(dòng)所選擇的參考物體. (1) 參照系可以是靜止的或運(yùn)動(dòng)的; 參考系可任意選擇 (2) 運(yùn)動(dòng)的參考系可以作勻速直線運(yùn)動(dòng)(慣性參考系), 也可以作變速運(yùn)動(dòng) (非慣性參考系). 日心系、地心系及地面系是不

3、是慣性參考系? 不是嚴(yán)格的慣性系 常用的參考系: 1. 日心系 2. 地心系 3. 地面系 4. 實(shí)驗(yàn)室系 5. 質(zhì)心系地心系地面系xyzo日心系xyzoxyzo 地心系的近似程度高如: 以宇宙中心為參考系. 地心系是近似程度較好的慣性系, 日心系是近似程度很好的慣性系. 對(duì)地面系與地心系, 哪個(gè)近似程度高? 還有比日心系近似程度高的慣性系嗎? 一維運(yùn)動(dòng): 數(shù)軸 ( 或 或 ); 球坐標(biāo)系 ( ), 柱坐標(biāo)系 ( ). 坐標(biāo)系 (定量描述物體的運(yùn)動(dòng))極坐標(biāo)系 ( );平面直角坐標(biāo)系 ( ), 二維運(yùn)動(dòng): 三維運(yùn)動(dòng):立體直角坐標(biāo)系 ( ), 自然坐標(biāo)系: 以運(yùn)動(dòng)物體為坐標(biāo)原點(diǎn),以運(yùn)動(dòng)的切向和法向

4、為坐標(biāo)軸的方向. 物理模型 物體的形狀和運(yùn)動(dòng)過(guò)程是很復(fù)雜的. 為了簡(jiǎn)化對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述, 去掉次要的因素, 而保留其最本質(zhì)的部分, 經(jīng)過(guò)這樣抽象出來(lái)的模型稱為物理模型. 常用的物理模型有哪些? 常用的物理模型 力學(xué): 質(zhì)點(diǎn)、剛體 振動(dòng)與波: 彈簧振子、平面簡(jiǎn)諧波 熱學(xué): 理想氣體 電磁學(xué): 點(diǎn)電荷 流體力學(xué): 理想流體 質(zhì)點(diǎn): 將物體看成是具有物體質(zhì)量的一個(gè)幾何點(diǎn). 可以將物體視為質(zhì)點(diǎn)的兩種情況 (1) 物體不變形, 不作轉(zhuǎn)動(dòng) (物體上各點(diǎn)的速度及加速度都相同, 物體上任一點(diǎn)可以代表所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)) (2) 物體本身線度比它活動(dòng)范圍小得多(物體的變形及轉(zhuǎn)動(dòng)并不是重要因素) 研究運(yùn)動(dòng)的基本方法 1

5、. 選擇合適的參考系 (確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)); 2. 建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系 (定量描述物體的運(yùn)動(dòng)); 3. 應(yīng)用恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?(以突出問(wèn)題中最基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律). 由坐標(biāo)原點(diǎn) 指向質(zhì)點(diǎn)位置 的有向線段. 用符號(hào) 表示一. 描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的四個(gè)物理量 1. 位置矢量 (簡(jiǎn)稱位矢) 單位: 請(qǐng)習(xí)慣使用矢量 (向量) 的書(shū)寫(xiě)方法 : 點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的投影; : 位置矢量 與坐標(biāo)軸的夾角. 位置矢量在直角坐標(biāo)系中的表示 : 坐標(biāo)軸上的單位矢量; 位置矢量的大小 位置矢量的方向 矢量形式 運(yùn)動(dòng)方程: 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中, 質(zhì)點(diǎn)的位置隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系. 分量形式 軌道(軌跡): 質(zhì)點(diǎn)在空間中運(yùn)動(dòng)的路徑. 直線軌

6、道-質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng) 曲線軌道-質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng) 路程: 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中軌跡的長(zhǎng)度.(質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中位置在空間中變化形成的曲線) 軌道方程: 從運(yùn)動(dòng)方程中消去參數(shù) 得到軌道方程. 說(shuō)明: 運(yùn)動(dòng)方程實(shí)際上是軌道的參數(shù)方程. 如: 2. 位移: 質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由前一個(gè)位置指向后一個(gè)位置的矢量. 位移是位置矢量的增量. 位移的模 (大小): 位移的大小: 位移的大小和位矢大小的增量的區(qū)別 位移 位移的大小 位矢的增量位矢增量的大小 位矢大小的增量: 位矢 位矢大小 位矢大小的增量 與 的關(guān)系 (1) 曲線運(yùn)動(dòng) (2) 直線運(yùn)動(dòng) 位移 與路程 的關(guān)系 (1) 位移 是矢量, 路程 是標(biāo)量; (2)

7、位移的大小不大于路程, 即 (ii) 在曲線運(yùn)動(dòng)中, 當(dāng) 時(shí), . 為元位移的大小, 為元路程. 取等號(hào)的兩種情形 (i) 單向直線運(yùn)動(dòng); 方向: 沿 的方向. 3. 速度 (1) 平均速度 大小: 描述在一段時(shí)間內(nèi)的平均運(yùn)動(dòng)情況. 為平均速度在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量 單位: 在直角坐標(biāo)系中 當(dāng) 時(shí), . (2) 瞬時(shí)速度 稱為質(zhì)點(diǎn)在 P 點(diǎn)的瞬時(shí)速度. 單位: (反映運(yùn)動(dòng)的方向) 大小: 方向: 沿 P 點(diǎn)的切線方向. (反映運(yùn)動(dòng)的快慢) 為速度在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量 在直角坐標(biāo)系中 速率 平均速率 瞬時(shí)速率 單位: (2) 在曲線運(yùn)動(dòng)中, ; (3) 在單向的直線運(yùn)動(dòng)中, ; (4) 瞬時(shí)速率等

8、于瞬時(shí)速度的大小, . 說(shuō)明: (1) 速度是矢量, 速率是標(biāo)量; 4. 加速度 (1) 平均加速度 (2) 瞬時(shí)加速度 平均加速度的極限 單位: 在直角坐標(biāo)系中為加速度在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量 時(shí) 或 的極限方向. 大小: 方向: *加速度的指向: 指向曲線的凹側(cè) 第一類: 微分問(wèn)題 (已知 , 求 和 ) 第二類: 積分問(wèn)題 (已知 , 求 和 ) 運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問(wèn)題 例1.1 設(shè)一質(zhì)點(diǎn)做二維運(yùn)動(dòng), 其運(yùn)動(dòng)方程為 , 求其軌道方程和 秒及 秒時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度, 并求后者的大小和方向.消去參數(shù) , 得軌道方程為 解 軌道方程 由 當(dāng) 時(shí), 速度的大小為 是速度的大小, 是速率. 任一時(shí)刻速度 為 與

9、軸的夾角. 方向: 例1.2 路燈離地面高度為 , 一個(gè)身高為 的人, 在燈下水平路面上以勻速度 步行. 如圖所示.求當(dāng)人與燈的水平距離為 時(shí), 他的頭頂在地面上的影子移動(dòng)的速度的大小. 在時(shí)刻 時(shí)頭頂?shù)挠白拥淖鴺?biāo)為 解 建立如圖坐標(biāo)，則頭頂在地面上的影子移動(dòng)的速度由三角形相似關(guān)系則時(shí)刻 時(shí)頭頂影子的速度為 例1.3 一質(zhì)點(diǎn)沿 軸運(yùn)動(dòng), 其加速度為 (SI), 已知 時(shí), 質(zhì)點(diǎn)位于 處,初速度 . 試求其位置和時(shí)間的關(guān)系式. 解: 已知 求運(yùn)動(dòng)方程是第二類問(wèn)題 例1.4 一質(zhì)點(diǎn)沿 軸運(yùn)動(dòng), 其加速度與位置坐標(biāo)的關(guān)系為 (SI). 如果質(zhì)點(diǎn)在原點(diǎn)處的速度為零, 試求其在任意位置處的速度. 分析: (1) 由加速度和初始條件求運(yùn)動(dòng)方程, 屬運(yùn)動(dòng)學(xué)第二類問(wèn)題, 應(yīng)用積分計(jì)算;(2) 題目給出的是 , 而不是 . (2) 題目給出的是 , 而不是 . (1) 由加速度和初始條件求運(yùn)動(dòng)方程, 屬運(yùn)動(dòng)學(xué)第二類問(wèn)題 (積分問(wèn)題); 例1.4 一質(zhì)點(diǎn)沿 軸運(yùn)動(dòng), 其加速度與位置坐標(biāo)的關(guān)系為 (SI). 如果質(zhì)點(diǎn)在原點(diǎn)處的速度為零, 試求其在任意位置處的速度. 分析: 解 積分上下限的確定: 下限由初始狀態(tài)相應(yīng)的物理量的值確定, 上限由末態(tài)相應(yīng)的物理量的值或任意時(shí)