高二物理競賽運動學的一些基本概念課件

力學(mechanics)是研究物體機械運動的規(guī)律及其應用的科學。通常把經典力學分為運動學（kinematics)、動力學(dynamics)和靜力學(statics)。運動學：研究物體運動的描述。動力學：研究物體運動與物體間相互作用的聯(lián)系及其規(guī)律。靜力學：研究物體在相互作用下的平衡問題。

第1篇力學

機械運動：物體相對位置或自身各部分的相對位置發(fā)生

變化的運動。本章主要內容：1、理解運動學的基本概念（質點，參考系，坐標系）2、掌握描述質點運動的基本物理量3、掌握質點平面曲線運動的描述方法4、了解運動的相對性第1章質點運動學1.1

運動學的一些基本概念一、參考系和坐標系參考系：為了描述物體的運動而選取的標準物體。坐標系：為了定量描述物體的運動，在參考系上固定一個坐標系。運動描述的相對性：

所選參考系不同，對同一物體的描述也不同。

最常見的坐標是直角坐標系、自然坐標系、極坐標系等直角坐標系極坐標系自然坐標系二、時間和空間的計量

1、時間及其計量時間表征物理事件的順序性和物質運動的持續(xù)性。

微觀粒子的最短壽命是10-24s，宇宙的年齡大約是1018s。2、空間及其計量空間反映物質運動的廣延性。

1米是1／299792458秒的時間間隔內光在真空中行程的長度。宇宙范圍的尺度1027m，微觀粒子尺度10-15m。三、質點忽略了物體大小和形狀，只具有物體的質量的幾何點。相對性；理想模型；質點運動是研究物質運動的基礎。注意

一、位置矢量(positionvector)位置矢量：描述質點位置的物理量。物理上常用某一點到參考點的距離和方位表示該點的位置，為此引入位置矢量。定義：從參考點O

到質點處P

所引的矢量叫做質點的位置矢量，簡稱位矢。表示質點到參考點的距離。的方向表示質點相對參考點的方位，也可用方向余弦表示§1.2

描述質點運動的基本物理量在直角坐標系中:要注意矢量的寫法??！注意：教材上用黑體來表示矢量。實際運算時應用表示矢量。應為：或位置矢量的方向:位置矢量的大小：二、運動方程質點的位置隨時間變化的函數(shù)關系，稱為質點的運動方程。在直角坐標系中，根據軌跡的形狀，質點運動分為直線運動和曲線運動。質點在空間連續(xù)經過的各點連成的曲線即質點的運動軌跡。軌跡方程(trajectory)從運動方程中消去t，則可得：或：在直角坐標系中：從質點初位置到質點末位置所引的矢量定義為位移。

位移矢量的大小位移矢量的方向三、位移矢量(displacement)和路程路程是從A到B的軌跡長度，用⊿s表示。1）

和

是兩個不同的概念。4）位移只取決于初末位置，與原點的選擇無關，但是位矢與原點的選擇有關。2）位移與路程的區(qū)別：3）位移大小與位矢大小的增量的區(qū)別：注意四、速度矢量:表示質點運動快慢及方向的物理量1、平均速度定義：平均速度2、速度（瞬時速度）方向沿切向，并指向前進方向。在直角坐標系中速度是位置矢量隨時間的變化率。質點在內位移是大小方向五、加速度矢量表示速度變化的快慢的物理量定義：平均加速度大小：瞬時加速度方向：t0時的極限方向。在曲線運動中，總是指向曲線的凹側。瞬時加速度是速度隨時間的變化率。質點在在直角坐標系中：加速度的方向加速度的大小其中分量為六、運動學中的兩類問題1、已知質點的運動學方程求質點的速度、加速度等問題稱為運動學第一類問題。解法：求導2、由加速度和初始條件求速度方程和運動方程的問題稱為運動學的第二類問題。解法：積分解：根據質點速度的定義則有速度的大小根據質點加速度的定義求質點的速度和加速度的大小，并討論它們的方向。例題1-1

已知質點的運動方程是式中R，

都是正值常量。加速度的大小則有根據矢量的點積運算，分別計算

質點做勻速率圓周運動。質點的速度沿圓的切線方向，加速度沿半徑指向圓心；速度和加速度互相垂直。結論例1-3

已知一質點由靜止出發(fā)，它的加速度在軸和軸上的分量分別為和。求時質點的速度和位置。解:

取質點的出發(fā)點為坐標原點，由初始條件為，，，對上式進行積分，得

s代入上式得利用初始條件，，對，進行積分，得s時解選取豎直向上為y軸的正方向，坐標原點在拋點處。設小球上升運動的瞬時速率為v，阻力系數(shù)為k，則空氣阻力為此時小球的加速度為即作變換整理則得例題1-5

以初速度v0由地面豎直向上拋出