大學(xué)物理學(xué)電子

1、大學(xué)物理學(xué)電子課件武警學(xué)院教學(xué)課件質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概念緒論力學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)介三個(gè)概念：參考系、坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)四個(gè)物理量：位置矢量、位移、速度、加速度請(qǐng)大家記筆記!緒論一、物理學(xué)及其研究對(duì)象1什么是物理學(xué)？研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用的科學(xué)。2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)原子和原子核運(yùn)動(dòng)其它微觀粒子運(yùn)動(dòng)3物理學(xué)的分類經(jīng)典力學(xué)熱力學(xué)電磁學(xué)光學(xué)相對(duì)論量子力學(xué)1 系統(tǒng)的學(xué)科2 基礎(chǔ)課3 必修課二、學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義三、幾點(diǎn)要求：1課前預(yù)習(xí)；2上課認(rèn)真聽(tīng)講，記筆記；3課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，作業(yè)獨(dú)立完成，按時(shí)交作業(yè)；4基本的概念要求記住，重要的公式要求推導(dǎo)。 第一部分 力學(xué)1什么是力學(xué)機(jī)械運(yùn)動(dòng)物體之間或物體各部

2、分之間的相對(duì)位置的變化力 學(xué)研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律的物理學(xué)分支2力學(xué)的分類研究?jī)?nèi)容 運(yùn)動(dòng)學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 動(dòng)力學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)的原因 靜力學(xué)研究物體平衡時(shí)的規(guī)律研究對(duì)象 質(zhì)點(diǎn)力學(xué)研究對(duì)象為質(zhì)點(diǎn) 剛體力學(xué)研究對(duì)象為剛體3數(shù)學(xué)工具微積分和矢量運(yùn)動(dòng)學(xué)研究物體位置隨時(shí)間變化的規(guī)律主要內(nèi)容有：三個(gè)概念： 參考系、坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)四個(gè)物理量：位置矢量、位移、速度、加速度四種運(yùn)動(dòng)： 直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述一、參考系 坐標(biāo)系 質(zhì)點(diǎn)1、參考系運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性與相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性物體在不停地運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性物體的運(yùn)動(dòng)或靜止總是相對(duì)于某個(gè)選定的物體而言以地球?yàn)閰⒄障档厍?/p>

3、月亮以太陽(yáng)為參照系太陽(yáng)月亮地球軌道參考系的定義為描述物體的運(yùn)動(dòng)而選擇的標(biāo)準(zhǔn)物說(shuō)明參考系的選擇是任意的;描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須指明參考系。選不同的參照系，運(yùn)動(dòng)的描述是不同的。2、坐標(biāo)系引入坐標(biāo)系的必要性定量地描述物體相對(duì)于參照系的運(yùn)動(dòng)。物理學(xué)中常用的坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系xyzO說(shuō)明坐標(biāo)系的選擇是任意的坐標(biāo)系的選擇不同，描述物體運(yùn)動(dòng)的方程是不同的。3、質(zhì)點(diǎn)引入任何物體都有大小和形狀。物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)它各部分的位置變化是不同的。概念把物體當(dāng)做只有質(zhì)量沒(méi)有形狀和大小的點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)。說(shuō)明質(zhì)點(diǎn)是一個(gè)理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)，取決于研究問(wèn)題的性質(zhì)。二、位置矢量、運(yùn)動(dòng)方程、位移1、位置矢量基本概念從原點(diǎn)O到質(zhì)

4、點(diǎn)所在的位置P點(diǎn)的有向線段，叫做位置矢量或位矢。說(shuō)明位置矢量是矢量：有大小和方向； 具有瞬時(shí)性； 具有相對(duì)性； 單位：米（m）zOxyP(x,y,z)2、運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)O的位置矢量r隨時(shí)間變化是時(shí)間的函數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的重要任務(wù)之一找出各種具體運(yùn)動(dòng)所遵循的運(yùn)動(dòng)方程。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在坐標(biāo)系中描繪的曲線稱為運(yùn)動(dòng)的軌跡。軌跡是直線直線運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線曲線運(yùn)動(dòng)x z y z( t ) y( t )x( t ) r( t )P( t )0例1、自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為例2、平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程軌跡為拋物線軌跡為直線3、位移定義由始點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段定義為質(zhì)點(diǎn)的位移矢量，簡(jiǎn)稱位移。它是描述質(zhì)點(diǎn)位置變

5、化的物理量。計(jì)算xyzOP1P2位移與路程的區(qū)別位移是矢量：是指位置矢量的變化路程是標(biāo)量：是指運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度說(shuō)明位移是矢量； 具有瞬時(shí)性； 單位：米（m）描述質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量三、速度1、平均速度xyzO2瞬時(shí)速度定義：平均速度的極限值稱為瞬時(shí)速度，簡(jiǎn)稱速度3、關(guān)于速度的說(shuō)明速度是矢量，有大小和方向勻速運(yùn)動(dòng)：速度為恒量變速運(yùn)動(dòng)：速度為變量速度具有瞬時(shí)性； 單位：ms-1 伽利略(15641642)提出相對(duì)性原理、慣性原理、拋體的運(yùn)動(dòng)定律、擺振動(dòng)的等時(shí)性等。伽利略捍衛(wèi)哥白尼日心說(shuō)。關(guān)于兩門(mén)新科學(xué)的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明對(duì)話集一書(shū)，總結(jié)了他的科學(xué)思想以及在物理學(xué)和天文學(xué)方面的研究成果。四、加速度意大利物

6、理學(xué)家和天文學(xué)家，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的先驅(qū)者。1、平均加速度速度的增量與所用時(shí)間的比值叫做質(zhì)點(diǎn)的平均加速度2、瞬時(shí)加速度定義：平均加速度的極限值稱為瞬時(shí)加速度，簡(jiǎn)稱加速度xyzO方向：t0時(shí)速度增量的極限方向；在曲線運(yùn)動(dòng)中，總是指向曲線的凹側(cè)。 3、說(shuō)明1)加速度是矢量，有大小和方向 勻變速運(yùn)動(dòng)： 加速度為恒量非勻變速運(yùn)動(dòng)： 變量2)加速度具有瞬時(shí)性3) 單位： ms-2 1、位置矢量和速度是描述質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)的物理量，位移和加速度是反映質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的物理量。2、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問(wèn)題：第一類問(wèn)題：運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)微分方法第二類問(wèn)題：質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)運(yùn)動(dòng)方程積分方法小結(jié)例3、質(zhì)點(diǎn)作直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為x=2t

7、3+4t2+8(SI)。求： (1)任意時(shí)刻的速度和加速度； (2)在t=2s和t=3s時(shí)刻，物體的位置，速度和加速度； (3) 在t=2s到t=3s時(shí)間內(nèi)，物體的平均速度和平均加速度。 解：(1)由速度和加速度的定義式，可求得 (2) t=2s時(shí) t=3s時(shí) (3) 例4、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為 x = 4t 2, y = 2t + 3(SI)。試求： （1）運(yùn)動(dòng)軌跡； （2）第一秒內(nèi)的位移； （3）t = 0 和 t = 1s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。解 （1）由運(yùn)動(dòng)方程x = 4t2 y = 2t + 3消去參數(shù) t 得 x = ( y 3)2質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線。（2）先將運(yùn)動(dòng)方程寫(xiě)成位置矢

8、量形式第一秒內(nèi)的位移為例4、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程為 x = 4t 2, y = 2t + 3(SI)。試求： （1）運(yùn)動(dòng)軌跡； （2）第一秒內(nèi)的位移； （3）t = 0 和 t = 1s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。（3）由速度及加速度定義例5、設(shè)某質(zhì)點(diǎn)沿x軸運(yùn)動(dòng)，在t=0時(shí)的速度為v0，其加速度與速度的大小成正比而方向相反，比例系數(shù)為k(k0)，試求速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式。 解：由題意及加速度的定義式，可知 因而 積分 得 所以 速度的方向保持不變，但大小隨時(shí)間增大而減小，直到速度等于零為止。 小 結(jié)三個(gè)概念：參考系為描述物體的運(yùn)動(dòng)而選擇的標(biāo)準(zhǔn)物坐標(biāo)系定量確定物體相對(duì)于參考系的位置質(zhì)點(diǎn) 把物體當(dāng)做只有質(zhì)量沒(méi)有形狀和大小的點(diǎn)描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的四個(gè)物理量：1、位置矢量2、位移3速度4、加速度復(fù)習(xí)題1什么是物理學(xué)？物理學(xué)有哪些分支學(xué)科？2什么是力學(xué)？力學(xué)可以如何分類？3為什么要引進(jìn)參考系？什么是參考系？ 為什么要