北京化工大學(xué) 普通物理學(xué)1-1

1、研究物體（質(zhì)點(diǎn)）的位置隨時(shí)間而變化的規(guī)律第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)編講教師：孔令寶北京化工大學(xué)物理與電子科學(xué)系 一 掌握位置矢量、位移、速度、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)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 .教學(xué)基本要求 第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)(kinemat

2、ics) 動(dòng)力學(xué)(dynamics)靜力學(xué)(statics)只描述物體的運(yùn)動(dòng)，不涉及引起運(yùn)動(dòng)和改變運(yùn)動(dòng)的原因。研究運(yùn)動(dòng)與相互作用之間的關(guān)系。研究物體在相互作用下的平衡問(wèn)題。牛頓力學(xué)只涉及弱引力場(chǎng)中物體的低速運(yùn)動(dòng) 是整個(gè)物理學(xué)的基礎(chǔ) 廣泛應(yīng)用于工程技術(shù)一、 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有大小和形狀，只具有物體全部質(zhì)量的一點(diǎn)。理想化的物理模型1.1 質(zhì) 點(diǎn) 位置的確定方法 物體：具有大小、形狀、質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物質(zhì)形態(tài)。把物體當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)是有條件的相對(duì)的： 物體的大小和形狀對(duì)運(yùn)動(dòng)沒(méi)有影響或影響可以忽略。particle如研究地球公轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)另一類(lèi)問(wèn)題：把物體化為若干個(gè)質(zhì)點(diǎn)的集合體來(lái)研究。 如：齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)具有絕對(duì)性，

3、而對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述卻是相對(duì)的。 要定量描述物體的位置與運(yùn)動(dòng)情況，就要運(yùn)用數(shù)學(xué)手段，在參照系上建立坐標(biāo)系。二、 質(zhì)點(diǎn)位置的確定方法為了描述一個(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(chēng)為參考系。1、坐標(biāo)法oxz yP(x,y,z)參考系 常用的坐標(biāo)系有直角坐標(biāo)系(x,y,z)，極坐標(biāo)系(, )，球坐標(biāo)系( R, )，柱坐標(biāo)系( R, , z )。 zR參考方向zoRxyO極軸徑向角向2、位矢法 在坐標(biāo)系中，用來(lái)確定質(zhì)點(diǎn)所在位置的矢量，叫做位置矢量，簡(jiǎn)稱(chēng)位矢。 從坐標(biāo)原點(diǎn)指向質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線(xiàn)段。直角坐標(biāo)系中，位置矢量可表為：3、自然法os參考系x二、 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程隨時(shí)間變化的函數(shù) 稱(chēng)

4、為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。 用直角坐標(biāo)系（x,y,z）表示質(zhì)點(diǎn)的位置用自然坐標(biāo) s 表示質(zhì)點(diǎn)的位置軌道方程參數(shù)方程消去t： 軌道方程 圓周運(yùn)動(dòng)軌道方程1.2 質(zhì)點(diǎn)位移、速度和加速度一、 位移displacement定義：質(zhì)點(diǎn)沿曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)ABO 時(shí)間內(nèi)位置變化討論1：位移（位矢增量）的大?。何皇复笮〉脑隽浚篛如圖，一般情況下比較位移和路程AB位移：是矢量，表示質(zhì)點(diǎn)位置變化的凈效果，與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡無(wú)關(guān)，只與始末點(diǎn)有關(guān)。路程：是標(biāo)量，是質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的實(shí)際路徑的長(zhǎng)，與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡有關(guān)何時(shí)取等號(hào)？直線(xiàn)（直進(jìn)）運(yùn)動(dòng)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)討論2：2、瞬時(shí)速度速度的方向：質(zhì)點(diǎn)所在處軌跡的切線(xiàn)指向前進(jìn)的方向。二、 速度velocity速率：1、平均速度ABB平均速率瞬時(shí)速率速度與速率的關(guān)系區(qū)別：速度是矢量，速率是標(biāo)量。平均速度：瞬時(shí)速度討論1：平均速度的大小是否等于平均速率？ 一般情況下，平均速度的大小不等于平均速率。討論2：速度的大小是否等于速率？速度的大小等于速率。討論3：位矢大小的時(shí)間變化率位矢時(shí)間變化率（速度）的大小O討論4： P2x y z P1O三、加速度 acceleration1、平均加速度：2、相對(duì)性：與參照系的選擇有關(guān)3、注意：2、加速度1、矢量性對(duì)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)，下面哪種情況不可能發(fā)生 質(zhì)點(diǎn)具有恒定速度，但有變化的速率；質(zhì)點(diǎn)具有恒定的速率，但有變化的速度