大學(xué)物理：第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)

經(jīng)典力學(xué)質(zhì)點(diǎn)力學(xué)1）數(shù)學(xué)上的提高（矢量運(yùn)算、微積分）2）注意定理、定律的適用條件3）提高分析能力

（量綱分析、判斷結(jié)果合理性）剛體力學(xué)新內(nèi)容，體會(huì)其思想方法質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)

質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)1第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)(Particlekinematics)21.質(zhì)點(diǎn)vs.剛體

32．參照系與坐標(biāo)系太陽參考系；地心參考系；地面參考系或?qū)嶒?yàn)室參考系；質(zhì)心參考系。直角坐標(biāo)：P（x,y,z）自然坐標(biāo)：P（s）3.運(yùn)動(dòng)函數(shù)與軌道方程4．速度zyxOPrr

s瞬時(shí)速度:

瞬時(shí)速度的方向:沿軌道切線方向

瞬時(shí)速度的大小：

——瞬時(shí)速率4直角坐標(biāo)：P（x,y,z）自然坐標(biāo)：P（s）瞬時(shí)加速度：xOzyPrvvv5．加速度5直角坐標(biāo)：P（x,y,z）自然坐標(biāo)：P（s）6圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述角位置：=(t)角速度:

角加速度:

RPxO

P0s角量和線量的關(guān)系67.伽利略坐標(biāo)變換相對(duì)運(yùn)動(dòng)沿S的x軸xy[S]OPrr0uzy

設(shè)O點(diǎn)和O′點(diǎn)開始計(jì)時(shí)：t=t’7

設(shè)O點(diǎn)和O′點(diǎn)開始計(jì)時(shí)：t=t’寫成分量形式：——伽利略時(shí)空坐標(biāo)變換——伽利略速度變換牛頓時(shí)空觀：空間測(cè)量的絕對(duì)性時(shí)間測(cè)量的絕對(duì)性8

運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題：1.已知運(yùn)動(dòng)方程，求質(zhì)點(diǎn)任意時(shí)刻的位置、速度以及加速度2.已知運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度函數(shù)（或加速度函數(shù)）以及初始條件求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程確定。9第二章質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)ParticleDynamics1.1牛頓第一定律

任何物體都保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到其它物體的作用迫使它改變這種狀態(tài)止。

慣性參照系：牛頓第一定律只在一些特定的參照系中成立，這種牛頓第一定律在其中能夠成立的參照系稱為慣性參照系。

物體的慣性：物體具有保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。

力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：力的作用是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)速度），而不是維持物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)速度）；力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化的物體間的相互作用。1．牛頓運(yùn)動(dòng)定律

物體受到外力作用時(shí)，物體所獲得的加速度的大小與合外力的大小成正比，并與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同，即1.2牛頓第二定律非慣性參照系中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律1.3牛頓第三定律

作用力和反作用力同時(shí)存在

分別作用于兩個(gè)物體上，不能抵消

屬于同一種性質(zhì)的力

反映了力的來源：力來自物體與物體間的相互作用兩物體間的相互作用力總是大小相等而方向相反：2動(dòng)量定理

動(dòng)量定理反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)

動(dòng)量守恒3．質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理

內(nèi)力不影響系統(tǒng)質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)。用牛頓第二定律解質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問題1)已知運(yùn)動(dòng)，求受力：求導(dǎo)過程

2)已知受力，求運(yùn)動(dòng)：積分過程

解題要點(diǎn)：（1）受力分析，畫出示力圖（隔離法）（3）建立坐標(biāo)系，化矢量式為分量式（2）對(duì)各隔離體建立牛頓運(yùn)動(dòng)方程的矢量式（4）解方程4.功與功率PP0F——路徑積分直角坐標(biāo)系：自然坐標(biāo)系：功率直角坐標(biāo)系：自然坐標(biāo)系：一維運(yùn)動(dòng)：

功和功率的關(guān)系：

內(nèi)力所做的總功一般不為零，即內(nèi)力一般要改變系統(tǒng)的總動(dòng)能5.質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理：

或6.保守力：作功只與質(zhì)點(diǎn)的前、后位置有關(guān)，而與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān)的力；或質(zhì)點(diǎn)沿任一閉合路徑運(yùn)動(dòng)一周，做功都為零的力:若某種力做功與具體路徑有關(guān)，該種作用力稱為耗散力。如摩擦力、爆炸力等。7.勢(shì)能重力勢(shì)能:彈力勢(shì)能:萬有引力勢(shì)能:8．功能原理機(jī)械能:功能原理:第三章剛體力學(xué)基礎(chǔ)FoundationofRigidBodyMechanics241．力矩dOMFP質(zhì)點(diǎn)對(duì)參考點(diǎn)O的角動(dòng)量定義為：2．質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量mdOLv3．質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒定律——角動(dòng)量定理的微分形式——角動(dòng)量定理的積分形式4.力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩

力對(duì)轉(zhuǎn)軸上任一參考點(diǎn)的力矩矢量沿轉(zhuǎn)軸方向的分量為力對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩:zFrOPdFzF285．剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量5.1質(zhì)點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量：

質(zhì)點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)軸上任一參考點(diǎn)的角動(dòng)量矢量沿轉(zhuǎn)軸方向的分量為質(zhì)點(diǎn)對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量:zdmOrppzp295.2剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量zOri組成剛體的所有質(zhì)元對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量的和:剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的角動(dòng)量：30連續(xù)體：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與剛體的質(zhì)量、形狀及轉(zhuǎn)動(dòng)軸有關(guān)。5.3．轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義：剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的量度。

316．剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律若，則簡寫為：——?jiǎng)傮w定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)定律與牛頓第二定律作比較：∴J

反映了剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性325.轉(zhuǎn)動(dòng)定律的應(yīng)用解題要點(diǎn):337.力矩的功和功率力矩的功idOizP0PFiridli34力矩的功率358．剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能與重力勢(shì)能剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能O

zrimivi36剛體的重力勢(shì)能himi379.剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理3810.剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律簡寫為——?jiǎng)傮w定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理——?jiǎng)傮w定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量守恒定律39運(yùn)動(dòng)定律質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)系剛體（轉(zhuǎn)動(dòng)）牛頓第二定律動(dòng)量定理角動(dòng)量定理動(dòng)能定理第四章狹義相對(duì)論41洛侖茲變換實(shí)驗(yàn)證實(shí)：高能粒子的壽命飛機(jī)上的原子鐘確定好兩個(gè)坐標(biāo)系相對(duì)性原理光速不變相對(duì)論動(dòng)力學(xué)相對(duì)論質(zhì)量與動(dòng)量相對(duì)論動(dòng)力學(xué)基本方程相對(duì)論能量444546若軌道不是圓弧呢？4748495051525354vBAm0解：質(zhì)量守恒（能量守恒）、動(dòng)量守恒VA+BM又有：58又有：動(dòng)量、動(dòng)能：求：復(fù)合粒子的質(zhì)量、動(dòng)量和動(dòng)