1力學(xué)基本規(guī)律

1、緒緒 論論醫(yī)用物理學(xué)一、物理學(xué)的研究對(duì)象一、物理學(xué)的研究對(duì)象* 物理學(xué)：物理學(xué)：是研究物質(zhì)世界的普遍性質(zhì)和基本規(guī)律的科學(xué)。是研究物質(zhì)世界的普遍性質(zhì)和基本規(guī)律的科學(xué)。* 物理學(xué)的研究對(duì)象：物理學(xué)的研究對(duì)象：機(jī)械運(yùn)動(dòng)、分子熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、光學(xué)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)、分子熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)、光學(xué)、原子與原子核及其內(nèi)部運(yùn)動(dòng)等。原子與原子核及其內(nèi)部運(yùn)動(dòng)等。*醫(yī)學(xué)物理學(xué)：醫(yī)學(xué)物理學(xué)：學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)所必需的物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)所必需的物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。 空間尺度空間尺度 ( (相差相差101045 45 10104646) ) 101026 26 m(m(約約150150億光年億光年)()(宇宙宇宙)10)1020 20

2、m(m(夸克夸克) ) 時(shí)間尺度時(shí)間尺度 ( (相差相差10104545) ) 10 101818s(150s(150億年億年)()(宇宙年齡宇宙年齡)10)10-27-27s(xs(x射線周期射線周期) ) 速率范圍速率范圍 0(0(靜止靜止) 3x10) 3x108 8 m/s(m/s(光速光速) ) 不同尺度和速度范圍的對(duì)象要用不同的物理學(xué)方法研究不同尺度和速度范圍的對(duì)象要用不同的物理學(xué)方法研究研究對(duì)象十分廣泛研究對(duì)象十分廣泛物理學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)：物理學(xué)是生命科學(xué)的基礎(chǔ)：* *生理過(guò)程：生理過(guò)程：肌肉收縮、神經(jīng)電傳導(dǎo)、視覺(jué)調(diào)節(jié)、血肌肉收縮、神經(jīng)電傳導(dǎo)、視覺(jué)調(diào)節(jié)、血液循環(huán)、能量代謝、心電

3、和腦電、細(xì)胞膜通道的物液循環(huán)、能量代謝、心電和腦電、細(xì)胞膜通道的物質(zhì)輸運(yùn)、蛋白質(zhì)的合成等。質(zhì)輸運(yùn)、蛋白質(zhì)的合成等。* *生存環(huán)境：生存環(huán)境：大氣電離層、電磁污染、放射線污染等。大氣電離層、電磁污染、放射線污染等。* *物理學(xué)與生命科學(xué)的交叉科學(xué)：物理學(xué)與生命科學(xué)的交叉科學(xué)：生物物理學(xué)、生物生物物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)、血液流動(dòng)力學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、放射醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)工程學(xué)、血液流動(dòng)力學(xué)、超聲醫(yī)學(xué)、放射醫(yī)學(xué)、激光醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)等。激光醫(yī)學(xué)、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)等。二、二、 物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系物理學(xué)與醫(yī)學(xué)的關(guān)系物理學(xué)為醫(yī)學(xué)和醫(yī)療提供新的方法和技術(shù)：物理學(xué)為醫(yī)學(xué)和醫(yī)療提供新的方法和技術(shù)：* *顯微鏡：顯微鏡：

4、光學(xué)顯微鏡光學(xué)顯微鏡-微生物組織、細(xì)胞形態(tài)等；微生物組織、細(xì)胞形態(tài)等； 電子顯微鏡電子顯微鏡-細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)、生物大分子等；細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)、生物大分子等；* *光學(xué)纖維內(nèi)鏡：光學(xué)纖維內(nèi)鏡： 器官內(nèi)壁組織形態(tài)等；器官內(nèi)壁組織形態(tài)等；a human red blood cell a single-celled bacteria of the type: e. coli 器官內(nèi)壁器官內(nèi)壁* *x x射線：射線：x x光攝影、光攝影、x x光透視、光透視、x-ctx-ct、 x x光子刀治療腫瘤等；光子刀治療腫瘤等；* *激光：激光：眼科手術(shù)（例如：眼科手術(shù)（例如：準(zhǔn)分子激光治療準(zhǔn)分子激光治療 近視近視）、溶

5、栓術(shù)、美容等；）、溶栓術(shù)、美容等；* *物理斷層技術(shù)：物理斷層技術(shù)：b b超、超、x-ctx-ct、ectect、核磁共振等；核磁共振等；三、三、 物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的回顧物理學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的回顧* *力學(xué)：力學(xué)：力的概念、力的三要素、牛頓三定律力的概念、力的三要素、牛頓三定律* *光學(xué)：光學(xué)：反射、折射、衍射反射、折射、衍射* *電磁學(xué)：電磁學(xué)：歐姆定律、靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)歐姆定律、靜電場(chǎng)、磁場(chǎng)、電磁感應(yīng)* *熱學(xué)：熱學(xué)：物態(tài)、浮力、溫度、壓強(qiáng)物態(tài)、浮力、溫度、壓強(qiáng)大學(xué)物理與高中物理的區(qū)別：大學(xué)物理與高中物理的區(qū)別： 對(duì)于概念的闡述更詳盡、更科學(xué)對(duì)于概念的闡述更詳盡、更科學(xué) 借助數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析

6、（微積分）借助數(shù)學(xué)方法進(jìn)行分析（微積分）四、四、 單位和量綱單位和量綱任何物理量，都包括數(shù)據(jù)和單位兩個(gè)部分任何物理量，都包括數(shù)據(jù)和單位兩個(gè)部分?；締挝唬呵Э耍ɑ締挝唬呵Э耍╧gkg）、米（）、米（m m）、秒（）、秒（s s）基本量，基本單位；基本量，基本單位； 導(dǎo)出量，導(dǎo)出單位。導(dǎo)出量，導(dǎo)出單位。力學(xué)中常用的單位制為國(guó)際單位制力學(xué)中常用的單位制為國(guó)際單位制導(dǎo)出量都可以用基本量表示。導(dǎo)出量都可以用基本量表示。導(dǎo)出量用基本量表示的式子，稱為該物理量的導(dǎo)出量用基本量表示的式子，稱為該物理量的量綱量綱。國(guó)際單位制：基本量和基本單位國(guó)際單位制：基本量和基本單位力學(xué)基本量：質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間力學(xué)基本量

7、：質(zhì)量、長(zhǎng)度、時(shí)間導(dǎo)出量導(dǎo)出量速度：速度：v=s/tv=s/t加速度：加速度：a=s/t2a=s/t2力：力：f=maf=ma功：功：a =f a =f s s導(dǎo)出單位導(dǎo)出單位米米/ /秒（秒（m m s-1 s-1）米米/ /秒秒2 2（m m s-2 s-2 ）千克千克 米米/ /秒秒2=2=牛頓（牛頓（n n）千克千克 米米2 /2 /秒秒2 =2 =焦耳（焦耳（j j）量綱量綱 v =lt v =lt-1-1 a =lt a =lt-2-2 f =mlt f =mlt-2-2 a =ml a =ml2 2t t-2-2基本量的量綱：長(zhǎng)度基本量的量綱：長(zhǎng)度 l =l l =l、質(zhì)量、質(zhì)量

8、 m =m m =m、時(shí)間、時(shí)間 t =t t =t用通式表示：物理量用通式表示：物理量q q的量綱的量綱 q =m q =mp pl lq qt tr r量綱指數(shù)：各基本量量綱的指數(shù)量綱指數(shù)：各基本量量綱的指數(shù)p p、q q、r r 。(1) (1) 檢驗(yàn)物理公式是否正確：檢驗(yàn)物理公式是否正確： 依據(jù)：量綱相同的量才能相加減；量綱相同的量才能相等。依據(jù)：量綱相同的量才能相加減；量綱相同的量才能相等。(2) (2) 單位制換算：?jiǎn)挝恢茡Q算： 已知基本量在兩個(gè)單位制中的換算關(guān)系，并代入物理量的已知基本量在兩個(gè)單位制中的換算關(guān)系，并代入物理量的量綱中，即可得出該物理量在兩個(gè)單位制中的換算關(guān)系。量綱

9、中，即可得出該物理量在兩個(gè)單位制中的換算關(guān)系。(3) (3) 建立經(jīng)驗(yàn)公式：建立經(jīng)驗(yàn)公式： 從實(shí)驗(yàn)中找出物理規(guī)律，建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)等號(hào)兩邊量綱必從實(shí)驗(yàn)中找出物理規(guī)律，建立經(jīng)驗(yàn)公式時(shí)等號(hào)兩邊量綱必須相同，并可確定比例系數(shù)的量綱。須相同，并可確定比例系數(shù)的量綱。 量綱的作用量綱的作用五、五、 希臘字母發(fā)音對(duì)照表希臘字母發(fā)音對(duì)照表1.1.學(xué)習(xí)中自學(xué)能力的培養(yǎng)；學(xué)習(xí)中自學(xué)能力的培養(yǎng)；2.2.重視實(shí)驗(yàn)重視實(shí)驗(yàn); ;4.4.期評(píng)成績(jī)：平時(shí)期評(píng)成績(jī)：平時(shí)10%, 實(shí)驗(yàn)占實(shí)驗(yàn)占20%, 20%, 期考占期考占70%70%； 3.3.作好習(xí)題作好習(xí)題, , 按時(shí)上課（隨時(shí)抽查點(diǎn)名）按時(shí)上課（隨時(shí)抽查點(diǎn)名）; ;六

10、、六、 學(xué)習(xí)與考核學(xué)習(xí)與考核1 1、新世紀(jì)大學(xué)物理新世紀(jì)大學(xué)物理，華東師范大學(xué)出版，陳穎聰，田楊萌，華東師范大學(xué)出版，陳穎聰，田楊萌 主編，陳熙謀主審。主編，陳熙謀主審。推薦理由：貼近我們的教學(xué)體系，推薦理由：貼近我們的教學(xué)體系，“物理原理與現(xiàn)代技術(shù)物理原理與現(xiàn)代技術(shù)”。2 2、醫(yī)學(xué)物理學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)醫(yī)學(xué)物理學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，人民衛(wèi)生出版社，胡新民主編。，人民衛(wèi)生出版社，胡新民主編。推薦理由：習(xí)題指導(dǎo)。推薦理由：習(xí)題指導(dǎo)。3 3、沈元華，陸申龍主編，、沈元華，陸申龍主編，基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)，高等教育出版社。，高等教育出版社。4 4、甘平，李樂(lè)霞等編寫(xiě)，、甘平，李樂(lè)霞等編寫(xiě)，醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)

11、，科學(xué)出版社。，科學(xué)出版社。參考資料：參考資料：第一章第一章 力學(xué)基本規(guī)律力學(xué)基本規(guī)律醫(yī)用物理學(xué)醫(yī)用物理學(xué)教學(xué)內(nèi)容與要求：教學(xué)內(nèi)容與要求：熟悉熟悉 量綱量綱 參照系參照系 牛頓三定律牛頓三定律掌握掌握 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)掌握掌握 應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變 彈性模量彈性模量熟悉熟悉 物質(zhì)的粘彈性物質(zhì)的粘彈性了解了解 骨骼與肌肉的力學(xué)性質(zhì)骨骼與肌肉的力學(xué)性質(zhì)第一章第一章 力學(xué)基本規(guī)律力學(xué)基本規(guī)律 在力學(xué)中，我們把靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動(dòng)在力學(xué)中，我們把靜止?fàn)顟B(tài)、勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)稱為物體的平衡狀態(tài)。狀態(tài)以及勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)稱為物體的平衡狀態(tài)。形變：形變：彈性：彈性：平衡狀態(tài)：平衡狀態(tài)：在外力

12、作用下，物體形狀或大小發(fā)生的變化在外力作用下，物體形狀或大小發(fā)生的變化撤銷(xiāo)外力作用后，物體恢復(fù)原來(lái)的形狀撤銷(xiāo)外力作用后，物體恢復(fù)原來(lái)的形狀 物體大小和形狀的變化對(duì)其運(yùn)動(dòng)的影響可忽略物體大小和形狀的變化對(duì)其運(yùn)動(dòng)的影響可忽略時(shí)的理想模型時(shí)的理想模型一、質(zhì)點(diǎn)一、質(zhì)點(diǎn) 物體能否抽象為質(zhì)點(diǎn)，視具體情況而定物體能否抽象為質(zhì)點(diǎn)，視具體情況而定地地日間距：日間距： 1.5 108 km地球半徑：地球半徑： 6.37 103 km太陽(yáng)太陽(yáng)地球地球第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)第一節(jié)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 二、位置矢量二、位置矢量kj yi xrz位置矢量位置矢量 （位矢）（位矢） r方向：方向：222zyxr大?。捍笮。?在某一時(shí)刻，以

13、坐標(biāo)為原點(diǎn)，以運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在在某一時(shí)刻，以坐標(biāo)為原點(diǎn)，以運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置為終點(diǎn)的有向線段位置為終點(diǎn)的有向線段r*pxyzxzy(x,y,z)(x,y,z)o位置矢量位置矢量 （位矢）（位矢） 在某一時(shí)刻，以坐標(biāo)為原點(diǎn)，以運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在在某一時(shí)刻，以坐標(biāo)為原點(diǎn)，以運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置為終點(diǎn)的有向線段位置為終點(diǎn)的有向線段位置矢量 （位矢） 三、運(yùn)動(dòng)方程三、運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的矢量表示式的矢量表示式)(trr質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的直角坐標(biāo)系表示式質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的直角坐標(biāo)系表示式 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是它的位置隨時(shí)間的變化，也質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是它的位置隨時(shí)間的變化，也就是它的就是它的位矢隨時(shí)間的變化位矢隨時(shí)間的變化。

14、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的標(biāo)量表示式質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程的標(biāo)量表示式( )( )( )xx t , yy t ,zz t ktjtyitxtr)()()()(zktjtyitxtr)()()()(z )(txx )(tyy )(tzz分量式分量式 從上式中消去從上式中消去參數(shù)參數(shù) 得質(zhì)點(diǎn)的得質(zhì)點(diǎn)的軌軌跡方程跡方程txzyo)(tr)(tx)(ty)(tzpxyobbrararabxx abyy 四、位移四、位移r1、在、在x-y平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng) ，jyixraaa ，jyixrbbbabrrr jyyixxrabab)()(j yi x),(1111zyxp),(2222zyxp)(1tr1p)(2tr2px

15、yozrkzj yi xkjyyixxrababab)()()(zzabrrr kjyixrbbbbzkjyixraaaaz2、在三維空間運(yùn)動(dòng)、在三維空間運(yùn)動(dòng)五、路程五、路程( ( ) )s),(1111zyxp),(2222zyxp)(1tr1p)(2tr2pxyoz從從p1到到p2：路程路程21pps s s位移與路程的區(qū)別位移與路程的區(qū)別( (1) ) 位移是位移是矢量，矢量， 路程是路程是標(biāo)量標(biāo)量r( (2) )兩點(diǎn)間位移是唯一的兩點(diǎn)間位移是唯一的( (3) )一般情況一般情況sr五、路程五、路程( ( ) )s注意注意位移與位矢的區(qū)別？位移與位矢的區(qū)別？意義不同？意義不同？rrr、1

16、r1p2r2prxyozr212121z yx222222z yxrkj yi xrz 222zyxr六、速度六、速度1、平均速度（、平均速度（mean velocity）)()(trttrr在在 時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)位移為時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)位移為tr)(ttrb)(traxysoj yi x 位移位移r和發(fā)生這段和發(fā)生這段位移位移所經(jīng)歷的所經(jīng)歷的時(shí)間時(shí)間t 的比的比稱為稱為質(zhì)點(diǎn)在這一段時(shí)間內(nèi)的平均速度質(zhì)點(diǎn)在這一段時(shí)間內(nèi)的平均速度 是矢量，它的方向就是位移的方向是矢量，它的方向就是位移的方向vtrvjtyitxjiyxvv2瞬時(shí)速度（簡(jiǎn)稱瞬時(shí)速度（簡(jiǎn)稱速度（速度（velocity ）trtrtddlim0v

17、xyovyvxv位矢對(duì)時(shí)間一階位矢對(duì)時(shí)間一階導(dǎo)數(shù)導(dǎo)數(shù)位移對(duì)時(shí)間的變化率稱為速度位移對(duì)時(shí)間的變化率稱為速度jtyitxtj yi xddddd)d(vjiyxvv 直角坐標(biāo)系中直角坐標(biāo)系中，速度的分量表示式速度的分量表示式u 速度與速率不同。速度與速率不同。速度是矢量速度是矢量，速率是標(biāo)量速率是標(biāo)量。速速 度度是是位移位移對(duì)時(shí)間的變化率。對(duì)時(shí)間的變化率。速率速率是是路程路程對(duì)時(shí)間的對(duì)時(shí)間的 變化率。變化率。tststttddlimlim00rv速度的大小稱為速率速度的大小稱為速率b2rravo1r s3速率（速率（speed）一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)位于一運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某瞬時(shí)位于位矢位矢 的端點(diǎn)處，的端點(diǎn)

18、處，其其速度大小速度大小為為),(yxrtrdd（a）（b）trdd22)dd()dd(tytx（c）（d）討論討論注意注意trdd)(trxyotrtrddddyxp(x,y)1.平均加速度平均加速度bvbv與與 同方向同方向vaxyo 反映速度反映速度大小大小和和方向方向隨隨時(shí)間變化快慢的物理量時(shí)間變化快慢的物理量七、加速度七、加速度avaavbvtttvttvav)()( 速度的變化速度的變化v和所經(jīng)歷的和所經(jīng)歷的時(shí)間時(shí)間t的比稱為質(zhì)點(diǎn)在這一的比稱為質(zhì)點(diǎn)在這一段時(shí)間內(nèi)的平均加速度段時(shí)間內(nèi)的平均加速度 0dlimdtatt vvktjtitazyxddddddvvv2( (瞬時(shí)瞬時(shí)) )加

19、速度加速度xyzaa ia ja k22ddd)ddd(trttr位矢對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)位矢對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)速度對(duì)時(shí)間的變化率速度對(duì)時(shí)間的變化率加速度加速度大小大小222zyxaaaaa加速度加速度方向方向曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng) 指向凹側(cè)指向凹側(cè)直線運(yùn)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)v/a2v1v1a2a a的方向和的方向和v的方向的方向一致一致時(shí)，時(shí)，v的的方向不變方向不變而而量值改變量值改變，質(zhì)點(diǎn)將作質(zhì)點(diǎn)將作直線直線運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。 a的方向與的方向與v的方向的方向不相同也不垂直不相同也不垂直時(shí)，質(zhì)點(diǎn)作時(shí)，質(zhì)點(diǎn)作曲線曲線運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。切向切向加速度改變速度的加速度改變速度的量值量值，法向法向加速度改變速度的加速度改變速度的方向

20、。方向。 a的方向和的方向和v的方向的方向垂直垂直時(shí)，時(shí)，v的的方向變化方向變化而而量值不變量值不變，質(zhì)點(diǎn)將作質(zhì)點(diǎn)將作圓周圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。t ddva 加速度是矢量。加速度是矢量。不論是速度的大小，還是方向發(fā)生不論是速度的大小，還是方向發(fā)生變化，或者二者都發(fā)生變化，都會(huì)有加速度。變化，或者二者都發(fā)生變化，都會(huì)有加速度。22ddtra 如果質(zhì)點(diǎn)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)在如果質(zhì)點(diǎn)作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)在t=0時(shí)刻，質(zhì)時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的位移是點(diǎn)的位移是r0，速度是，速度是v0，可得任意，可得任意t t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移r和速度和速度v分別為分別為積分tttavv00da20221dtttarr0a積

21、分描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的四個(gè)基本物理量四個(gè)基本物理量具有三個(gè)特點(diǎn)：具有三個(gè)特點(diǎn)：arr , ,v,矢量性矢量性 注意矢量和標(biāo)量的區(qū)別。注意矢量和標(biāo)量的區(qū)別。瞬時(shí)性瞬時(shí)性 注意瞬時(shí)量和過(guò)程量的區(qū)別注意瞬時(shí)量和過(guò)程量的區(qū)別。 相對(duì)性相對(duì)性 對(duì)不同參照系有不同的描述。對(duì)不同參照系有不同的描述。)(ta)(tr( ) tv求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)求導(dǎo)積分積分積分積分質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題 由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位矢、速度和加速度；的位矢、速度和加速度； 已知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置已知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置,

22、 可求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程可求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程trddt ddv1、質(zhì)點(diǎn)沿軌道、質(zhì)點(diǎn)沿軌道ab作曲線運(yùn)動(dòng)，速率逐漸減小，作曲線運(yùn)動(dòng)，速率逐漸減小，圖中哪一種情況正確地表示了質(zhì)點(diǎn)在圖中哪一種情況正確地表示了質(zhì)點(diǎn)在c處的加速度處的加速度? 【提示：由于質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)，所以，加速度的方向指提示：由于質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)，所以，加速度的方向指向曲線的內(nèi)側(cè)，又速率逐漸減小，所以加速度的切向分向曲線的內(nèi)側(cè)，又速率逐漸減小，所以加速度的切向分量與運(yùn)動(dòng)方向相反量與運(yùn)動(dòng)方向相反】 練練 習(xí)習(xí)2 2、質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的方程為、質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的方程為)(6532sittxb、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加

23、速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向c、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸正方軸正方向向d、變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向a a、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x x軸正方向軸正方向b、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向c、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸正方軸正方向向b、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向d、變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向c、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度

24、沿x軸正方軸正方向向b、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向c、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸正方軸正方向向b、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向d、變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向c、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、變加速速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸正方軸正方向向b、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿、勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度沿x軸負(fù)方向軸負(fù)方向3 3、河水向東流速為、河水向東流速為20km/h, ,船相對(duì)河水向北偏西船相對(duì)河水向北偏西30o航行，航航行，航速為速為40km/h。此時(shí)

25、向西刮風(fēng)，風(fēng)速為此時(shí)向西刮風(fēng)，風(fēng)速為20km/h。求在船上觀察求在船上觀察煙囪冒出的煙的飄向（即風(fēng)相對(duì)船的速度方向煙囪冒出的煙的飄向（即風(fēng)相對(duì)船的速度方向) )以及速度大小以及速度大小。解解: : 由矢量疊加原理可知由矢量疊加原理可知v船地船地= v船水船水+ v水地水地v風(fēng)地風(fēng)地= v風(fēng)船風(fēng)船+ v船地船地v風(fēng)船風(fēng)船= v風(fēng)地風(fēng)地v船地船地v風(fēng)船風(fēng)船= 40km/h煙的飄向煙的飄向：向向南偏西南偏西30o東東西西北北南南v船水船水6060 4 40 0v水地水地2020v船地船地3030 v風(fēng)船風(fēng)船杰出的英國(guó)物理學(xué)家，經(jīng)典物杰出的英國(guó)物理學(xué)家，經(jīng)典物理學(xué)的奠基人。理學(xué)的奠基人。他的不朽巨著他

26、的不朽巨著自自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理總結(jié)了前人和總結(jié)了前人和自己關(guān)于自己關(guān)于力學(xué)力學(xué)以及以及微積分學(xué)微積分學(xué)方面的方面的研究成果，其中含有研究成果，其中含有三條牛頓運(yùn)動(dòng)三條牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律定律和萬(wàn)有引力定律，以及質(zhì)量、，以及質(zhì)量、動(dòng)量、力和加速度等概念。在光學(xué)動(dòng)量、力和加速度等概念。在光學(xué)方面，他說(shuō)明了色散的起因，發(fā)現(xiàn)方面，他說(shuō)明了色散的起因，發(fā)現(xiàn)了了色差及牛頓環(huán)色差及牛頓環(huán)，他還提出了光的，他還提出了光的微粒說(shuō)。微粒說(shuō)。牛頓牛頓 issac newton （16431727）第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律第二節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律 任何物體都要保持其靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，任何物體都要保持其

27、靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止.一、牛頓第一定律一、牛頓第一定律慣性和力的概念慣性和力的概念時(shí)，時(shí)， 恒矢量恒矢量v0f如如物體在一參照系中不受其它物體作用，而保持靜物體在一參照系中不受其它物體作用，而保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)參考系就稱為止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，這個(gè)參考系就稱為慣性參照系慣性參照系tmttptfd)(dd)(d)(v二、牛頓第二定律二、牛頓第二定律 動(dòng)量為動(dòng)量為 的物體，在合外力的物體，在合外力 的作用下，其動(dòng)量隨時(shí)間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谧饔糜诘淖饔孟?，其?dòng)量隨時(shí)間的變化率應(yīng)當(dāng)?shù)扔谧饔糜谖矬w的合外力物體的合外力p)(iff當(dāng)當(dāng) 時(shí)

28、，時(shí)， 為為常量常量cvmamtmtfdd)(v合外合外力力amtmtfdd)(vxxmaf yymaf zzmaf kmajmaimafyxz 即即kajaiaayxz ( (1) ) 瞬時(shí)瞬時(shí)關(guān)系關(guān)系( (2) ) 牛頓定律只適用于牛頓定律只適用于質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)注意注意321aaaa321ffff( (3) ) 力的疊加原理力的疊加原理2211amfamf 兩個(gè)物體之間作用力兩個(gè)物體之間作用力 和反作用力和反作用力 ，沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在沿同一直線，大小相等，方向相反，分別作用在兩個(gè)物體上兩個(gè)物體上ff2112ff（物體間相互作用規(guī)律）（物體間相互作用規(guī)律）三、牛頓第三定律

29、三、牛頓第三定律12f21fmmtftfgg地球地球例例 分析物體間的相互作用力分析物體間的相互作用力作用力與反作用力特點(diǎn)：作用力與反作用力特點(diǎn)： ( (1) )大小相等、方向相反，分別作用在不同物大小相等、方向相反，分別作用在不同物體上體上, ,同時(shí)存在、同時(shí)消失同時(shí)存在、同時(shí)消失，它們不能相互抵消，它們不能相互抵消 ( (2) )是同一性質(zhì)的力是同一性質(zhì)的力注意注意3.3. 牛頓第三定律牛頓第三定律（newtons third law）物體物體a a以力以力f fa a作用在物體作用在物體b b上，則物體上，則物體b b也必然同也必然同時(shí)以一個(gè)時(shí)以一個(gè)等大反向等大反向的力的力f fb b作

30、用在物體作用在物體a a上上。baff二、力學(xué)單位的國(guó)際單位制和量綱二、力學(xué)單位的國(guó)際單位制和量綱若一組若一組物理量彼此獨(dú)立物理量彼此獨(dú)立，且其它物理量均是這些物，且其它物理量均是這些物理量的理量的某種規(guī)律的組合某種規(guī)律的組合，這些物理量稱為，這些物理量稱為基本量基本量。1. 1. 基本量基本量u 第三定律不涉及物體的運(yùn)動(dòng)，與參照系無(wú)關(guān)，第三定律不涉及物體的運(yùn)動(dòng)，與參照系無(wú)關(guān)， 無(wú)論在慣性系還是非慣性系中均成立。無(wú)論在慣性系還是非慣性系中均成立。物理量量綱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒s電流強(qiáng)度i安培a熱力學(xué)溫度開(kāi)爾文k發(fā)光強(qiáng)度j坎得拉cd物質(zhì)的量n摩爾mol選擇不同的基本單位，就組

31、成了不同的單位制。選擇不同的基本單位，就組成了不同的單位制。目目前國(guó)內(nèi)外通用的單位制叫國(guó)際單位制，即前國(guó)內(nèi)外通用的單位制叫國(guó)際單位制，即si。（sisi）7 7個(gè)基本量信息表個(gè)基本量信息表2. 2. 單位制單位制sisi中的力學(xué)基本單位中的力學(xué)基本單位3. 3. 量綱量綱（dimension） 一個(gè)物理導(dǎo)出量用若干個(gè)一個(gè)物理導(dǎo)出量用若干個(gè)基本量的乘方之積基本量的乘方之積表示表示出來(lái)的表達(dá)式，稱為該物理量的出來(lái)的表達(dá)式，稱為該物理量的量綱量綱。物理量量綱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒sdim v = l t-1速度的量綱速度的量綱例例2力的量綱力的量綱dim f = m l t-276

32、54321dimnjitmlq 只有量綱相同的物理量才能相加減和用等號(hào)聯(lián)接只有量綱相同的物理量才能相加減和用等號(hào)聯(lián)接17：指數(shù)：指數(shù)物理量物理量q的量綱表示式的量綱表示式dim a = lt-2dim p = mlt-1加速度的量綱加速度的量綱? ?動(dòng)量的量綱動(dòng)量的量綱? ?問(wèn)題問(wèn)題動(dòng)能的量綱動(dòng)能的量綱? ?dim ek =m l2t-2 不同的單位制，如果基本量的選擇不同，則同一不同的單位制，如果基本量的選擇不同，則同一物理量的量綱也不同。物理量的量綱也不同。u 量綱和單位都能反映物理量的特征，反映該物理量綱和單位都能反映物理量的特征，反映該物理 量與基本物理量間的關(guān)系。量與基本物理量間的關(guān)

33、系。u 量綱與單位不同。任何物理量的量綱與單位不同。任何物理量的量綱是唯一量綱是唯一 的，但的，但單位可以有多個(gè)單位可以有多個(gè)。速度的量綱是速度的量綱是l lt t-1-1，其單位可以是，其單位可以是 m/sm/s、km/skm/s、km/hkm/h。 可定出同一物理量不同單位間的換算關(guān)系可定出同一物理量不同單位間的換算關(guān)系 可檢驗(yàn)文字結(jié)果的正誤可檢驗(yàn)文字結(jié)果的正誤2021 attx 定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位定出方程中比例系數(shù)的量綱和單位 221rmmgf 212mmfrg 213tmlg1 1牛頓牛頓=1=1千克千克米米/ /秒秒2 2=1000=1000克克 100 100厘米厘米/

34、 /秒秒2 2 =10 =105 5千克千克厘米厘米/ /秒秒2 2=10=105 5達(dá)因達(dá)因例如：勻速直線運(yùn)動(dòng)的方程是例如：勻速直線運(yùn)動(dòng)的方程是4 4 . . 量綱的作用量綱的作用三、慣性系和非慣性系三、慣性系和非慣性系1.1.慣性系慣性系（inertial frame）符合牛頓第一定律的參照系稱為慣性系符合牛頓第一定律的參照系稱為慣性系u 確認(rèn)某一參照系為慣性系，則相對(duì)于此參照系作確認(rèn)某一參照系為慣性系，則相對(duì)于此參照系作 勻速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)的任何其他參照系一定是的任何其他參照系一定是慣性系慣性系。 u 相對(duì)于一個(gè)已知相對(duì)于一個(gè)已知慣性系作加速運(yùn)動(dòng)慣性系作加速運(yùn)動(dòng)的參照系，的參照系，

35、 一定是一個(gè)非慣性系。一定是一個(gè)非慣性系。 牛頓定律不成立的參照系稱為非慣性系牛頓定律不成立的參照系稱為非慣性系 慣性系慣性系s中有一質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為中有一質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量為m，在外力，在外力f的作用的作用下加速度為下加速度為a。另一參照系另一參照系s,相對(duì)于慣性系相對(duì)于慣性系s以加速以加速度度a0平動(dòng)，在平動(dòng)，在s中質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為中質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m，在外力，在外力f的作用的作用下加速度為下加速度為a,則則a= a+ a0u 地球可近似慣性參照系，凡是相對(duì)地球靜止或勻地球可近似慣性參照系，凡是相對(duì)地球靜止或勻 速直線運(yùn)動(dòng)的參照系均為慣性參照系。速直線運(yùn)動(dòng)的參照系均為慣性參照系。2.2. 非慣性系非慣性系f0

36、=ma0 稱為慣性力稱為慣性力u 在非慣性系中形式上應(yīng)用牛頓第二定律，必須要在非慣性系中形式上應(yīng)用牛頓第二定律，必須要 引入慣性力。引入慣性力。 在在s中觀察時(shí)，除了實(shí)際的外力中觀察時(shí)，除了實(shí)際的外力f外，質(zhì)點(diǎn)還受外，質(zhì)點(diǎn)還受到一個(gè)大小和方向由（到一個(gè)大小和方向由（ma0）表示的力。）表示的力。 aafm)m(00aafmm)aa(m0 u 慣性力慣性力只是參照系只是參照系非慣性非慣性運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，或者說(shuō)是運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，或者說(shuō)是 物體的物體的慣性在非慣性系慣性在非慣性系中的表現(xiàn)。中的表現(xiàn)。 u 慣性力慣性力不是物體間的相互作用，也沒(méi)有反作用力，不是物體間的相互作用，也沒(méi)有反作用力， 是是虛擬的。虛

37、擬的。日心系日心系地面系地面系地心系地心系u 日心系、地面系、地心系近似是慣性系日心系、地面系、地心系近似是慣性系rmrmfc22v如圖，繞一個(gè)相對(duì)于慣性系固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)，如圖，繞一個(gè)相對(duì)于慣性系固定軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)，盤(pán)上的一根細(xì)繩的兩端分別連著固定軸和質(zhì)點(diǎn)盤(pán)上的一根細(xì)繩的兩端分別連著固定軸和質(zhì)點(diǎn)mm。繞一個(gè)相對(duì)于慣性系固定的軸作轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)就是一個(gè)繞一個(gè)相對(duì)于慣性系固定的軸作轉(zhuǎn)動(dòng)的盤(pán)就是一個(gè)非慣性系非慣性系。質(zhì)點(diǎn)靜止，說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)受到的拉力。質(zhì)點(diǎn)靜止，說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)受到的拉力t t和與和與拉力平衡的拉力平衡的離心力離心力達(dá)到平衡。即達(dá)到平衡。即fc 稱為離心力稱為離心力trmfe慣性離心力慣性離心力離心

38、機(jī)離心機(jī)快速分離懸浮液中不同密度微粒的機(jī)械快速分離懸浮液中不同密度微粒的機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速60000600001(min)r ，r =10cm524100 . 48 . 91 . 0/)60/1 . 02106(/gvg2raga5100 . 4 這樣的高速離心機(jī)可分離線度小于幾個(gè)微這樣的高速離心機(jī)可分離線度小于幾個(gè)微米的病毒和蛋白質(zhì)分子米的病毒和蛋白質(zhì)分子例例3離心機(jī)離心機(jī) 物體受到外力作用后，外力將向物體內(nèi)部傳遞，物體受到外力作用后，外力將向物體內(nèi)部傳遞，引起物體內(nèi)部各相鄰點(diǎn)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其體引起物體內(nèi)部各相鄰點(diǎn)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致其體積或形狀發(fā)生改變，使物體產(chǎn)生變形。積或形狀發(fā)生改變，使物體

39、產(chǎn)生變形。彈性形變彈性形變：能恢復(fù)原狀的形變；例如：橡皮筋等。：能恢復(fù)原狀的形變；例如：橡皮筋等。 塑性形變塑性形變：不能或者部分恢復(fù)原狀的形變；例如：不能或者部分恢復(fù)原狀的形變；例如：銅絲等。銅絲等。為研究物體的形變，而引入的兩個(gè)基本概念為研究物體的形變，而引入的兩個(gè)基本概念: :應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變第六節(jié)第六節(jié) 應(yīng)力與應(yīng)變應(yīng)力與應(yīng)變1 1、正應(yīng)力與正應(yīng)變、正應(yīng)力與正應(yīng)變 (normal stress and normal strain)這種物體內(nèi)部各部分之間所產(chǎn)生的相互作用力稱為這種物體內(nèi)部各部分之間所產(chǎn)生的相互作用力稱為內(nèi)力內(nèi)力正應(yīng)力正應(yīng)力: :sf 正應(yīng)力包括：張應(yīng)力和壓應(yīng)力正應(yīng)力包括

40、：張應(yīng)力和壓應(yīng)力求每一點(diǎn)的求每一點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)力：dsdf正應(yīng)變正應(yīng)變 物體在正應(yīng)力作用下單位長(zhǎng)度所發(fā)生的該變物體在正應(yīng)力作用下單位長(zhǎng)度所發(fā)生的該變量量 物體內(nèi)部任一小單元，在應(yīng)力作用下都可發(fā)生變形，物體內(nèi)部任一小單元，在應(yīng)力作用下都可發(fā)生變形，變形程度用變形程度用應(yīng)變應(yīng)變來(lái)描述。來(lái)描述。000lllll 應(yīng)變是一種無(wú)量綱的量應(yīng)變是一種無(wú)量綱的量當(dāng)物體受到張應(yīng)力而伸長(zhǎng)時(shí)，即當(dāng)物體受到張應(yīng)力而伸長(zhǎng)時(shí)，即 時(shí)，此時(shí)的正應(yīng)變時(shí)，此時(shí)的正應(yīng)變稱為張應(yīng)變；當(dāng)物體受到壓應(yīng)力而縮短時(shí)，即稱為張應(yīng)變；當(dāng)物體受到壓應(yīng)力而縮短時(shí)，即 時(shí)，時(shí)，此時(shí)的正應(yīng)變稱為壓應(yīng)變。此時(shí)的正應(yīng)變稱為壓應(yīng)變。0 l0 l2 2、切應(yīng)力與

41、切應(yīng)變、切應(yīng)力與切應(yīng)變 (shearing stress and shearing strain)af 平行作用在物體某截面上的內(nèi)力平行作用在物體某截面上的內(nèi)力f f與該截面面積與該截面面積s s的比值，的比值，定義為物體在該截面處所受的定義為物體在該截面處所受的切應(yīng)力切應(yīng)力。sf 某截面移動(dòng)的距離與該截面到底面的距離的比值稱為某截面移動(dòng)的距離與該截面到底面的距離的比值稱為切應(yīng)變切應(yīng)變tandx3 3、體應(yīng)力與體應(yīng)變、體應(yīng)力與體應(yīng)變 (bulk stress and bulk strain)sfp 體應(yīng)變體應(yīng)變：物體各部分各方向受相同壓力作用，體積變化而：物體各部分各方向受相同壓力作用，體積變

42、化而形狀不變時(shí)，體積變化與原體積之比。形狀不變時(shí)，體積變化與原體積之比。000/vvvvv幾個(gè)概念幾個(gè)概念應(yīng)力：作用在單位截面積上的內(nèi)力，單位是帕斯卡。應(yīng)力：作用在單位截面積上的內(nèi)力，單位是帕斯卡。應(yīng)變：物體受外因影響而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，所發(fā)生的相對(duì)形變。應(yīng)變：物體受外因影響而產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，所發(fā)生的相對(duì)形變。應(yīng)力分布：物體內(nèi)部各處應(yīng)力的大小和方向的分布情況。應(yīng)力分布：物體內(nèi)部各處應(yīng)力的大小和方向的分布情況。應(yīng)力線：在物體內(nèi)部設(shè)想的一組曲線，曲線上個(gè)點(diǎn)的切線方向應(yīng)力線：在物體內(nèi)部設(shè)想的一組曲線，曲線上個(gè)點(diǎn)的切線方向是該點(diǎn)的應(yīng)力方向，曲線的密集程度反映該點(diǎn)應(yīng)力的大小。是該點(diǎn)的應(yīng)力方向，曲線的密集程度反映該

43、點(diǎn)應(yīng)力的大小。熱應(yīng)力：熱效應(yīng)也能產(chǎn)生應(yīng)力，如冬天室外水管的凍裂等。熱應(yīng)力：熱效應(yīng)也能產(chǎn)生應(yīng)力，如冬天室外水管的凍裂等。例：人骨骼上的肱二頭肌可對(duì)相連的骨骼施加大約例：人骨骼上的肱二頭肌可對(duì)相連的骨骼施加大約600n600n的的力。設(shè)肱二頭肌橫截面的平均值為力。設(shè)肱二頭肌橫截面的平均值為s s1 15.05.0 1010-3 -3 m m2 2，與骨骼與骨骼相連肌腱的橫截面積平均值為相連肌腱的橫截面積平均值為s s2 25.05.0 1010-5 -5 m m2 2，求肱二頭肌，求肱二頭肌和肌腱的張應(yīng)力。和肌腱的張應(yīng)力。pasf5311102 . 1100 . 5600 pasf7522102

44、. 1100 . 5600 解：根據(jù)張應(yīng)力的公式，對(duì)肱二頭肌而言，張應(yīng)力為解：根據(jù)張應(yīng)力的公式，對(duì)肱二頭肌而言，張應(yīng)力為對(duì)肌腱而言，張應(yīng)力為對(duì)肌腱而言，張應(yīng)力為第七節(jié)第七節(jié) 彈性模量彈性模量一、彈性和范性一、彈性和范性 彈性力彈性力 使物體恢復(fù)原狀的微粒間的力。使物體恢復(fù)原狀的微粒間的力。彈性彈性 物體恢復(fù)形變的特性。如彈簧或橡皮筋。物體恢復(fù)形變的特性。如彈簧或橡皮筋。范性范性( (塑性塑性) ) 物體形變后，不能恢復(fù)原狀的特性。當(dāng)物體形變后，不能恢復(fù)原狀的特性。當(dāng) 外力超過(guò)應(yīng)力的彈性范圍時(shí)，物體形變不能復(fù)原。外力超過(guò)應(yīng)力的彈性范圍時(shí)，物體形變不能復(fù)原。 彈塑性彈塑性 物體介乎于彈性和塑性之間

45、的性質(zhì)。物體介乎于彈性和塑性之間的性質(zhì)。 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線：應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線：“a”a”為正比例極限；為正比例極限；彈性區(qū)彈性區(qū)“b”b”為彈性極限，為彈性極限，abab為為彈性區(qū)彈性區(qū)；“c”c”為斷裂點(diǎn)。為斷裂點(diǎn)?！癰c”bc”為為塑性形變區(qū)塑性形變區(qū)；二、彈性模量二、彈性模量 外力作用使物體形變，力與形變之間關(guān)系，可用應(yīng)力與外力作用使物體形變，力與形變之間關(guān)系，可用應(yīng)力與應(yīng)變之間函數(shù)關(guān)系表示。應(yīng)變之間函數(shù)關(guān)系表示。在正比極限范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值叫該材料的在正比極限范圍內(nèi)，應(yīng)力與應(yīng)變的比值叫該材料的彈性彈性模量。模量。這一規(guī)律叫做這一規(guī)律叫做胡克定律胡克定律1 1、 楊氏模量楊氏模量e

46、 e 應(yīng)力和應(yīng)變之比應(yīng)力和應(yīng)變之比, ,稱為稱為楊氏模量楊氏模量, ,用符號(hào)用符號(hào)e e表示表示: :l0lff0llsfe/張應(yīng)力張應(yīng)力張應(yīng)變張應(yīng)變2 2、切變模量、切變模量g g 切應(yīng)力與切應(yīng)變的比值稱為切應(yīng)力與切應(yīng)變的比值稱為切變模量切變模量, ,用符號(hào)用符號(hào)g g表示表示: :ffxddxsfsfg/切應(yīng)力切應(yīng)力切應(yīng)變切應(yīng)變3 3、體積彈性模量體積彈性模量k k 壓強(qiáng)與體應(yīng)變的比值壓強(qiáng)與體應(yīng)變的比值vpvpk 0 體應(yīng)力體應(yīng)力體應(yīng)變體應(yīng)變體應(yīng)模量的倒數(shù)，稱為壓縮系數(shù)或壓縮率體應(yīng)模量的倒數(shù)，稱為壓縮系數(shù)或壓縮率pvvkk 0114 4、應(yīng)力、應(yīng)變、彈性模量公式小結(jié)一覽表、應(yīng)力、應(yīng)變、彈性

47、模量公式小結(jié)一覽表應(yīng)力分類(lèi)應(yīng)力分類(lèi) 應(yīng)力應(yīng)力 應(yīng)變應(yīng)變 模量（名稱模量（名稱) )張張/ /壓應(yīng)力壓應(yīng)力 切應(yīng)力切應(yīng)力體壓強(qiáng)體壓強(qiáng) 0lllsfle0楊楊sf dxsf pxsdfg切0vv )(;vpvkvvpk體體彈性模量表示物體變形的難易程度，彈性模量表示物體變形的難易程度，模量越大模量越大，物體越，物體越不不容易變形。容易變形。彈性模量可以是一個(gè)變化的量；在一定范圍內(nèi)，對(duì)于某些彈性模量可以是一個(gè)變化的量；在一定范圍內(nèi)，對(duì)于某些材料彈性模量是一個(gè)定值。材料彈性模量是一個(gè)定值。非線性彈性體：彈性模量大小與物體變形有關(guān)的物體。大非線性彈性體：彈性模量大小與物體變形有關(guān)的物體。大多數(shù)生物材料為

48、非線性彈性體。多數(shù)生物材料為非線性彈性體。練練 習(xí)習(xí) 一一 1. 1. 一長(zhǎng)為一長(zhǎng)為0.5m0.5m，直徑為，直徑為2 21010-3-3m m的鋼絲繩，當(dāng)受到的鋼絲繩，當(dāng)受到450n450n的的張力作用時(shí)，其張應(yīng)力為張力作用時(shí)，其張應(yīng)力為_(kāi)。 答案：答案： 1 1434310108 8 n nm m2 2 2 2、已知：骨長(zhǎng)、已知：骨長(zhǎng)lo = 0.4 m， s = 5 cm2， f = 500 n，e = 11010 n/m2。求：。求：l = ？（？（l/lo）= ？lsfle0eslfl 0m5100 . 4104101055004.0450100.14.0100.4ll解：解：)(1

49、002. 11061017547nnsfe%9 . 1019. 0109 . 01017107e3 3、股骨、股骨骨骼楊氏模量骨骼楊氏模量e=0.9e=0.9 10101010n/mn/m2 2；最小截面積最小截面積6 6 1010-4-4m m2 2，抗壓強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度 1717 10107 7n/mn/m2 2，求：受壓負(fù)荷多大時(shí)骨骼碎裂？假定，求：受壓負(fù)荷多大時(shí)骨骼碎裂？假定碎裂前應(yīng)力與應(yīng)變是線性關(guān)系，則碎裂時(shí)應(yīng)變?yōu)槎嗌?？碎裂前?yīng)力與應(yīng)變是線性關(guān)系，則碎裂時(shí)應(yīng)變?yōu)槎嗌?？sf解：抗壓強(qiáng)度即碎裂時(shí)的應(yīng)力解：抗壓強(qiáng)度即碎裂時(shí)的應(yīng)力 物質(zhì)的黏彈性物質(zhì)的黏彈性 一些物體的應(yīng)力與應(yīng)變不是立即達(dá)到穩(wěn)定的

50、一一對(duì)應(yīng)關(guān)一些物體的應(yīng)力與應(yīng)變不是立即達(dá)到穩(wěn)定的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，而是需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，這類(lèi)物質(zhì)稱為系，而是需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，這類(lèi)物質(zhì)稱為黏彈性物質(zhì)黏彈性物質(zhì)。 例如：橡膠、油漆、藥膏、肌肉組織等例如：橡膠、油漆、藥膏、肌肉組織等蠕變：當(dāng)對(duì)黏彈性物體施加恒定應(yīng)力時(shí)，開(kāi)始有一迅速的較蠕變：當(dāng)對(duì)黏彈性物體施加恒定應(yīng)力時(shí)，開(kāi)始有一迅速的較 大應(yīng)變，而隨后有一緩慢的繼續(xù)應(yīng)變過(guò)程，最后才達(dá)大應(yīng)變，而隨后有一緩慢的繼續(xù)應(yīng)變過(guò)程，最后才達(dá) 到具有恒定應(yīng)變量的穩(wěn)定狀態(tài)。到具有恒定應(yīng)變量的穩(wěn)定狀態(tài)。應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛( (應(yīng)力弛豫應(yīng)力弛豫) )：黏彈性物質(zhì)在發(fā)生恒定應(yīng)變的情況：黏彈性物質(zhì)在發(fā)生恒定應(yīng)變的情況 下，它所

51、受應(yīng)力有一個(gè)隨時(shí)間不斷減小最后才達(dá)到恒下，它所受應(yīng)力有一個(gè)隨時(shí)間不斷減小最后才達(dá)到恒 定值的過(guò)程。定值的過(guò)程。滯后滯后( (遲滯遲滯) )：當(dāng)對(duì)粘彈性物質(zhì)做周期性的加載或卸載時(shí)，兩：當(dāng)對(duì)粘彈性物質(zhì)做周期性的加載或卸載時(shí)，兩 種情況下的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線不重合。種情況下的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系曲線不重合。黏彈性的靜態(tài)特征黏彈性的靜態(tài)特征從一開(kāi)始應(yīng)力與應(yīng)變就表現(xiàn)為非線性關(guān)系，沒(méi)有正比從一開(kāi)始應(yīng)力與應(yīng)變就表現(xiàn)為非線性關(guān)系，沒(méi)有正比部分；部分；黏彈性物體通常被拉長(zhǎng)到原廠的數(shù)倍而不會(huì)斷裂；黏彈性物體通常被拉長(zhǎng)到原廠的數(shù)倍而不會(huì)斷裂；在抗張強(qiáng)度內(nèi)的整個(gè)形變過(guò)程中，當(dāng)除去外力后，黏在抗張強(qiáng)度內(nèi)的整個(gè)形變過(guò)程中，當(dāng)除去外力后，黏彈性體均能恢復(fù)到原來(lái)的形狀和大小，即在抗張強(qiáng)度彈性體均能恢復(fù)到原來(lái)的形狀和大小，即在抗張強(qiáng)度內(nèi)，始終具有彈性。內(nèi)，始終具有彈性。一、骨骼的力學(xué)性質(zhì)：