課件緒論及第1章運(yùn)動學(xué)

1、1緒 論一、課程簡介大學(xué)物理（一）朱佑新 ( ) 物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用和運(yùn)動形態(tài)的基本規(guī)律的科學(xué)。1. 什么是物理學(xué)2. 物理學(xué)的基本理論經(jīng)典物理經(jīng)典力學(xué)熱學(xué)電磁學(xué)相對論量子力學(xué)近代物理23. 物理學(xué)的研究對象宇宙宇：天地四方空間宙：既往開來時間夸克 （10-20 m）空間尺度：類星體（10 26 m）時間尺度：基本粒子壽命 10-25 s宇宙壽命 1018 s不同時間尺度、空間尺度、速率范圍的對象涉及不同的物理學(xué)研究內(nèi)容。速率范圍：03108 m/s物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動及其相互作用與空間和時間的關(guān)系是物理學(xué)關(guān)心的主要問題。34. 物理學(xué)的研究目標(biāo)物理學(xué)追尋的是自然界的一般知識，力圖找出

2、千變?nèi)f化、無奇不有的自然現(xiàn)象背后的根本原因，并且試圖尋覓這些因素之間的任何關(guān)聯(lián)。物理學(xué)的基本任務(wù)就是還原論，現(xiàn)代物理學(xué)借助“還原”，將自然現(xiàn)象進(jìn)行抽象、近似和簡化，并最終歸于最簡單的少數(shù)基本粒子及其相互作用。物理學(xué)對于自然現(xiàn)象所給出的描述與解釋，只是最好的近似事實，而不是完全的絕對事實。物理學(xué)者的終極目標(biāo)是找到一個完美的萬有理論(Theory of Everything, TOE)，能夠解釋大自然的一切本質(zhì)，但每一種物理理論都只適用于某些明確值域?！耙坏┌岩磺凶匀滑F(xiàn)象都?xì)w因為簡單的力，而且證明自然現(xiàn)象只能這樣來簡化，那么科學(xué)的任務(wù)就算完成了?！?5. 物理學(xué)是現(xiàn)代高新技術(shù)的基礎(chǔ)17世紀(jì) 牛頓力

3、學(xué) 天文學(xué)/航海/建筑學(xué)的重大進(jìn)步18世紀(jì) 熱力學(xué) 蒸汽機(jī)的發(fā)明/第一次工業(yè)革命19世紀(jì) 電磁學(xué) 電氣時代/第二次工業(yè)革命20世紀(jì) 量子力學(xué) 信息時代/第三次工業(yè)革命21世紀(jì) 聚變能/超導(dǎo)/THz等技術(shù)物理學(xué)被公認(rèn)為科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的帶頭學(xué)科。物理學(xué)是絕大部分工科的基礎(chǔ)！物理： 認(rèn)識世界 物理學(xué)回答技術(shù)實現(xiàn)的可能性工科： 改造世界 工科專業(yè)課回答技術(shù)如何實現(xiàn)56.大學(xué)物理課程的目的知識、 能力 、 素質(zhì)基本概念基本理論基本方法獨(dú)立獲取知識能力觀察和思維能力分析和解決問題能力求實精神創(chuàng)新意識物理學(xué)的特色研究方法對稱性分析守恒量的利用簡化模型的選取概念和方法的類比定性和半定量分析量綱分析能量分析簡單

4、性原則6二、關(guān)于物理學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)效果學(xué)習(xí)態(tài)度適合自己的學(xué)習(xí)方法1. 盡快完成由中學(xué)方法向大學(xué)方法的轉(zhuǎn)變特殊結(jié)論一般結(jié)論描述方式：思維模式： 算術(shù)法 微元法標(biāo)量 矢量適應(yīng)大學(xué)教學(xué)進(jìn)度：高速度，高效率自主學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方式： 72. 上課認(rèn)真聽講，不無故曠課； 4. 作業(yè)要求獨(dú)立完成作業(yè)。圖和公式要有必要的標(biāo)注或文字說明。作業(yè)紙每奇數(shù)頁寫學(xué)號(或?qū)W號末三位)。課代表收作業(yè)后按學(xué)號由小到大排序。每周第二次課前交上周的作業(yè)。遲交不改。作業(yè)缺交三分之一及以上者綜合成績按零分計。3. 教材、習(xí)題冊(2014年版) 作業(yè)一律采用習(xí)題冊； 本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容：上冊(第18章)85. 總成績 期末考試70期中網(wǎng)考10 作業(yè)2

5、0；19:30起6. 答疑安排：單周一 三 雙周二 四7. 各班選定課代表；8. 參考資料大學(xué)物理學(xué)（第二版），張三慧，清華版大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)書9. 公郵： ，密碼：119120課后教案將發(fā)到公郵，不在課堂拷貝。910三、矢量的基本運(yùn)算矢量：既有大小又有方向直角坐標(biāo)系中：矢量相等： 大小相同，方向相同單位矢量：長度為一個單位的矢量111. 加法：交換律結(jié)合律2. 數(shù)乘：矢量乘標(biāo)量結(jié)果仍為矢量結(jié)合律分配律平行四邊形法則12交換律分配律3. 標(biāo)量積：4. 矢量積：大小：方向：右手螺旋法則13第一篇 力學(xué)研究機(jī)械運(yùn)動規(guī)律的學(xué)科。整個物理學(xué)的基石第1章 質(zhì)點運(yùn)動學(xué)一、幾個概念1. 質(zhì)點只有質(zhì)量而無大小

6、和形狀的幾何點2. 空間、時間與運(yùn)動時間是事物的次序性的體現(xiàn)空間是物質(zhì)與運(yùn)動的廣延性和持續(xù)性的反映理想模型143. 參考系、坐標(biāo)系質(zhì)點運(yùn)動學(xué)：描述質(zhì)點位置隨時間的變化。 參考系：參照空間與參照空間固連的鐘坐標(biāo)系：固定在參照空間的一組坐標(biāo)軸。+大?。?. 位置矢量二、描述質(zhì)點運(yùn)動的有關(guān)物理量矢徑方向：152. 運(yùn)動方程和軌跡方程運(yùn)動方程：分量式：消去t ，得 f ( x, y, z )=0，稱為質(zhì)點的軌跡方程。如：軌跡方程：平面圓周運(yùn)動運(yùn)動的疊加原理163. 位移描述質(zhì)點位置變動的大小和方向的物理量。內(nèi)質(zhì)點的位移為：AB矢量大?。篈B間的距離方向：從A指向B注意：位移與路程的區(qū)別：(1)位移是矢

7、量，路程是標(biāo)量。(2)兩點間位移是唯一的。當(dāng)t0時：(3)位移的大小與路程一般不等。174. 速度描述質(zhì)點位置變動的快慢和方向的物理量。內(nèi)質(zhì)點的平均速度：矢量，沿位移方向瞬時速度（速度）矢量，單位：米/秒，m/s 或 ms-1沿運(yùn)動軌跡的切線方向。國際單位制（SI）AB18直角坐標(biāo)系中的分量式：速度的大?。核俾剩烦虒r間的導(dǎo)數(shù)）速度的合成19瞬時加速度：5. 加速度描述質(zhì)點速度變化的快慢和方向的物理量。內(nèi)，速度增量內(nèi)質(zhì)點的平均加速度：單位：米/秒2，m/s2 或 ms-2AB矢量，沿 方向加速度的大?。?06. 用自然坐標(biāo)系研究平面曲線運(yùn)動切向：2)自然坐標(biāo)系中的速度和加速度1)自然坐標(biāo)系法

8、向：速度：加速度：可以證明:?質(zhì)點前進(jìn)的方向與切向垂直，指向曲線的凹側(cè)。 為單位矢量， 其大小不變，但方向改變。21法向加速度：切向加速度：曲線運(yùn)動總有法向加速度。加速度的大?。悍较颍悍从乘俣却笮∽兓鸬募铀俣?；反映速度方向變化引起的加速度。直線運(yùn)動：與 反向。 與 夾角。22注意：3)圓周運(yùn)動：質(zhì)點運(yùn)動的角量描述其速率稱為線速度角速度：單位：或角加速度：單位：(2) 的方向總是指向曲線的凹側(cè)。AB(1)23角量和線量的關(guān)系：角量： ，w ，b線量：*勻變速率圓周運(yùn)動：常量常量*勻速率圓周運(yùn)動：向心加速度常量初始條件：角量的變化規(guī)律與勻變速直線運(yùn)動中線量的規(guī)律相似241)已知3)已知的表達(dá)式不是 t 的函數(shù)時，如何求解？7. 運(yùn)動學(xué)問題的基本類型初始條件：問題：2)已知25例1. 一質(zhì)點沿 x 軸作加速運(yùn)動: t = 0時，x = x0、v = v0 (1) a = kv ,求任意時刻的速度和位置v(t)、 x(t)； (2) a = kx , 求任意位置的速度 v(x)。解： (2)= kx= kx 分離變量(1)26例2. 一質(zhì)點沿半徑為 的圓周運(yùn)動，其角坐標(biāo)與時間 的變化規(guī)律是 ，求 時，它的法向加速度和切向加速度。解：27例3. 一質(zhì)點沿半徑為R的圓周運(yùn)動，其 與 的夾角 保持不變，已知初速率為 ，求質(zhì)點速率 隨時