高中物理奧林匹克競賽-質(zhì)點運動學課件

伽利略牛頓第一章質(zhì)點力學高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學ppt課件高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學ppt課件1-1運動的描述物理模型——質(zhì)點質(zhì)點沒有大小和形狀，只具有全部質(zhì)量的一點。可以將物體簡化為質(zhì)點的兩種情況：物體不變形,不作轉(zhuǎn)動(此時物體上各點的速度及加速度都相同,物體上任一點可以代表所有點的運動)物體本身線度和它活動范圍相比小得很多(此時物體的變形及轉(zhuǎn)動顯得并不重要)。日心系ZXY地心系o地面系為了描述一個物體的運動，必須選擇另一個物體作為參考，被選作參考的物體稱為參考系。注意參考系不一定是靜止的。一、參考系和坐標系

為了定量地描寫物體相對于參考系的運動，須在參考系上固定一個坐標系。選擇合適的參考系，以方便確定物體的運動性質(zhì)；建立恰當?shù)淖鴺讼?，以定量描述物體的運動；提出準確的物理模型，以突出問題中最基本的運動規(guī)律。二、位置矢量運動方程位置矢量（位矢）：P(x,y,z)xyzO

位矢方向

位矢大小直角坐標系中運動方程：質(zhì)點運動的空間軌跡稱為軌道.軌道方程:P(x,y,z)xyzO軌道三、位移Δs

ΔrAr1r2

ГOBvvv直角坐標系中位移矢量:在t時間間隔內(nèi)位矢的增量位移大小位移方向r2r1ΔrxyzBAoΔS··r與的區(qū)別s與的區(qū)別路程s為質(zhì)點運動的軌道長度元位移的大小元路程a)為標量，為矢量b)r2r1

oΔrΔrABC平均速度瞬時速度四、速度速度是位矢對時間的一階導數(shù)速度方向時，的極限方向在P點的切線并指向質(zhì)點運動方向

P

Q

O速度大小直角坐標系中瞬時速度平均速度平均速率瞬時速率

P

Q

O注意:速度是矢量，速率是標量。一般情況單向直線運動情況瞬時速率等于瞬時速度的大小加速度是速度對時間的一階導數(shù)或位矢對時間的二階導數(shù)五、加速度平均加速度瞬時加速度Δvv1v2BA

ov1v2··加速度大小直角坐標系中加速度矢量性：四個量都是矢量，有大小和方向加減運算遵循平行四邊形法則某一時刻的瞬時量不同時刻不同過程量瞬時性：相對性：不同參照系中，同一質(zhì)點運動描述不同;不同坐標系中，具體表達形式不同加速度位矢位移速度描述質(zhì)點運動狀態(tài)的物理量描述質(zhì)點運動狀態(tài)變化的物理量、六、質(zhì)點運動學的兩類問題已知運動方程，求質(zhì)點的速度和加速度已知質(zhì)點的速度(或加速度)和初始條件，求質(zhì)點運動方程及其它未知量求導數(shù)運用積分方法高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)例：一質(zhì)點運動軌跡為拋物線求：x=-4m時（t>0)粒子的速度、速率、加速度。xy(SI)(SI)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)解：練習(SI)(SI)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)求：船的速率解：hs例l高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)hsl高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)解：求t=0秒及t=2秒時質(zhì)點的速度，并求后者的大小和方向。3.設(shè)質(zhì)點做二維運動：方向：大小：高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)練習.一質(zhì)點沿x軸作直線運動，其位置坐標與時間的關(guān)系為x=10+8t-4t2,求：（1）質(zhì)點在第一秒第二秒內(nèi)的平均速度。（2）質(zhì)點在t=0、1、2秒時的速度。解：高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)代入t=0,1,2得：x=10+8t-4t2（2）質(zhì)點在t=0、1、2秒時的速度。高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)1.一質(zhì)點由靜止開始作直線運動，初始加速度為a0，以后加速度均勻增加，每經(jīng)過τ秒增加a0，求經(jīng)過t秒后質(zhì)點的速度和運動的距離。(直線運動中可用標量代替矢量）解：據(jù)題意知，加速度和時間的關(guān)系為：練習高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)任意曲線運動都可以視為沿x,y,z軸的三個各自獨立的直線運動的疊加（矢量加法）。1-2運動疊加原理當物體同時參與兩個或多個運動時,其總的運動乃是各個獨立運動的疊加,這個結(jié)論稱為運動疊加原理或運動的獨立性原理高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)勻加速運動為常矢量初始條件給定，質(zhì)點運動確定忽略空氣阻力，質(zhì)點運動由初始條件可預(yù)知拋體運動典型的勻加速運動，運動疊加和運動的獨立性運動平面在內(nèi)yxv00高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)yxv00高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)二、平面曲線運動切向加速度和法向加速度方向描述作相互垂直的單位矢量指向軌道的凹側(cè)指向物體運動方向自然坐標系在軌道曲線上任取一點為坐標原點，以“彎曲軌道”作為坐標軸。P處的坐標即為軌道的長度s(自然坐標)運動方程切向單位矢量法向單位矢量高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)BRdA

為單位矢量，

大小不變，但方向改變t時刻：A點t+dt時刻：B點

dt時間內(nèi)經(jīng)過弧長dsds對應(yīng)圓心角角度d變速率圓周運動高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)BdA切向加速度法向加速度高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)法向加速度、反映速度方向變化，切向加速度、反映速度大小變化，加速度總是指向曲線的凹側(cè)勻速圓周運動向心加速度高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)一般曲線運動（多個圓弧運動的連接）高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)例1、由樓窗口以水平初速度v0射出一發(fā)子彈，取槍口為原點，沿v0為x軸，豎直向下為y軸，并取發(fā)射時t=0.試求：(1)子彈在任一時刻t的位置坐標及軌道方程；(2)子彈在t時刻的速度，切向加速度和法向加速度。高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)(2)與切向加速度垂直解：(1)與速度同向aagyxov0n高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)三、徑向速度和橫向速度圓周運動的角量描述位置矢量表述為根據(jù)速度的定義得vr為質(zhì)點的徑向速度v為質(zhì)點的橫向速度令平面極坐標中的運動質(zhì)點

Q

ΓP(r,θ)θOX徑向速度和橫向速度

高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)圓周運動的角量描述OXR角位移沿逆時針轉(zhuǎn)動，角位移取正值沿順時針轉(zhuǎn)動，角位移取負值角位置極坐標系中角速度角加速度單位：rad/s單位：rad/s2高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(共38張PPT)高中物理奧林匹克競賽——質(zhì)點運動學(