《大學(xué)物理第一章－》課件

大學(xué)物理第一章目錄CONTENTS緒論質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)牛頓運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)量與角動(dòng)量動(dòng)能與勢能萬有引力定律01緒論CHAPTER物理學(xué)的發(fā)展對(duì)于推動(dòng)人類科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展具有重要意義，在能源、材料、信息、生物等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。物理學(xué)是一門研究物質(zhì)的基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、相互作用以及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的自然科學(xué)。其研究對(duì)象包括宏觀世界的天體、物體運(yùn)動(dòng)，以及微觀世界的原子、分子等基本粒子。物理學(xué)的研究范圍非常廣泛，涵蓋了力、熱、聲、光、電、磁等多個(gè)領(lǐng)域，是其他自然科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)。物理學(xué)的研究對(duì)象物理學(xué)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)01物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用。02通過實(shí)驗(yàn)，人們可以觀察和驗(yàn)證物理理論，發(fā)現(xiàn)新現(xiàn)象和新規(guī)律，進(jìn)一步推動(dòng)物理學(xué)的發(fā)展。物理學(xué)實(shí)驗(yàn)需要精確的測量和數(shù)據(jù)分析，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)方法的要求很高。0303通過數(shù)學(xué)模型的建立，人們可以對(duì)物理現(xiàn)象進(jìn)行定量的描述和預(yù)測，進(jìn)一步揭示物理規(guī)律和本質(zhì)。01物理學(xué)與數(shù)學(xué)有著密切的聯(lián)系，數(shù)學(xué)是物理學(xué)研究的重要工具。02物理學(xué)中常用的數(shù)學(xué)方法包括代數(shù)、微積分、微分方程、線性代數(shù)、矩陣運(yùn)算、復(fù)變函數(shù)、積分變換等。物理學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)02質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)CHAPTER質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是牛頓第二定律，即F=ma，其中F是作用在質(zhì)點(diǎn)上的力，m是質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，a是加速度。質(zhì)點(diǎn)的速度是位置矢量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，而加速度是速度矢量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)。描述質(zhì)點(diǎn)在空間中的位置使用坐標(biāo)系，如直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系和球坐標(biāo)系。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本概念和規(guī)律·質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)·剛體是一個(gè)理想化的物體，其形狀和大小在運(yùn)動(dòng)中保持不變。描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量有角位移、角速度和角加速度。剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的物理量。剛體的運(yùn)動(dòng)可以分為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。平動(dòng)是指剛體整體相對(duì)于某點(diǎn)的位置不變；轉(zhuǎn)動(dòng)是指剛體繞某點(diǎn)的角位置不變。剛體的基本性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)形式剛體的運(yùn)動(dòng)輸入標(biāo)題02010403相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基本概念和規(guī)律當(dāng)兩參考系之間有相對(duì)加速度時(shí)，需要使用愛因斯坦的相對(duì)論原理來描述物體的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)是指一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律是伽利略變換，即當(dāng)兩參考系之間沒有相對(duì)加速度時(shí)，位置和速度的變換關(guān)系?！?3牛頓運(yùn)動(dòng)定律CHAPTER總結(jié)詞描述物體靜止和勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。詳細(xì)描述牛頓第一定律，也被稱為慣性定律，指出如果沒有外力作用，物體會(huì)保持其靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變。這是對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的客觀描述，不受其他物體的影響。牛頓第一定律總結(jié)詞描述物體加速度與作用力之間的線性關(guān)系。詳細(xì)描述牛頓第二定律指出，物體的加速度與作用在物體上的力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。公式表示為F=ma，其中F表示作用力，m表示物體的質(zhì)量，a表示物體的加速度。牛頓第二定律描述力的作用是相互的。總結(jié)詞牛頓第三定律指出，對(duì)于兩個(gè)相互作用的物體，施加在物體上的力與反作用力大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。這是對(duì)力的相互作用的客觀描述，適用于任何相互作用力的情況。詳細(xì)描述牛頓第三定律04動(dòng)量與角動(dòng)量CHAPTER

動(dòng)量動(dòng)量定義動(dòng)量是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，定義為物體的質(zhì)量與速度的乘積。在物理學(xué)中，常用符號(hào)p表示動(dòng)量，單位為千克·米/秒（kg·m/s）。動(dòng)量守恒定律在沒有外力作用的情況下，封閉系統(tǒng)中的總動(dòng)量保持不變。這是動(dòng)量守恒定律的表述，是自然界的基本定律之一。動(dòng)量的矢量性動(dòng)量是一個(gè)矢量，具有方向和大小。在描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，需要明確動(dòng)量的方向。角動(dòng)量定義角動(dòng)量是描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的物理量，定義為物體的質(zhì)量、速度和位置之間的矢量積。在物理學(xué)中，常用符號(hào)L表示角動(dòng)量，單位為千克·米2/秒（kg·m2/s）。角動(dòng)量守恒定律在沒有外力矩作用的情況下，封閉系統(tǒng)中的總角動(dòng)量保持不變。這是角動(dòng)量守恒定律的表述，也是自然界的基本定律之一。角動(dòng)量的矢量性角動(dòng)量是一個(gè)矢量，具有方向和大小。在描述物體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，需要明確角動(dòng)量的方向。角動(dòng)量相互關(guān)聯(lián)性01動(dòng)量和角動(dòng)量是相互關(guān)聯(lián)的物理量，它們在描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)具有重要地位。在分析力學(xué)問題時(shí)，通常需要同時(shí)考慮動(dòng)量和角動(dòng)量的守恒定律。應(yīng)用領(lǐng)域02動(dòng)量和角動(dòng)量的概念廣泛應(yīng)用于物理學(xué)、天文學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)等領(lǐng)域。例如，在分析天體運(yùn)動(dòng)、行星軌道、火箭推進(jìn)和碰撞等問題時(shí)，都需要用到動(dòng)量和角動(dòng)量的概念。局限性03雖然動(dòng)量和角動(dòng)量的守恒定律在許多情況下都適用，但也有一些特殊情況需要考慮其他因素。例如，在分析相對(duì)論效應(yīng)或量子力學(xué)問題時(shí)，需要采用更復(fù)雜的理論框架。動(dòng)量守恒定律和角動(dòng)量守恒定律05動(dòng)能與勢能CHAPTER123物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，計(jì)算公式為$E_{k}=frac{1}{2}mv^{2}$。動(dòng)能定義合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量，即$W=DeltaE_{k}$。動(dòng)能定理在相對(duì)論中，物體的動(dòng)能不僅包括物體的平動(dòng)動(dòng)能，還包括由于物體的相對(duì)論效應(yīng)而產(chǎn)生的內(nèi)能。相對(duì)論動(dòng)能動(dòng)能物體由于位置或彈性形變而具有的能量。勢能的大小與物體所處的位置或形變程度有關(guān)。勢能定義勢能分類勢能定理根據(jù)產(chǎn)生的原因，勢能可以分為重力勢能、彈性勢能、電勢能等。合外力對(duì)物體所做的功等于物體勢能的減少量，即$W=-DeltaE_{p}$。030201勢能合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的增量，即$W=DeltaE_{k}$。動(dòng)能定理在只有重力或彈力做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢能之和保持不變，即$E_{k}+E_{p}=恒量$。機(jī)械能守恒定律在一定條件下，動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，如自由落體運(yùn)動(dòng)中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；彈簧振子中，動(dòng)能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化。動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律06萬有引力定律CHAPTER開普勒第一定律行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道是橢圓，太陽位于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。開普勒第二定律行星與太陽的連線在相等的時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。開普勒第三定律行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的周期的平方與其軌道半長軸的立方成正比。行星運(yùn)動(dòng)定律任何兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間都存在引力，其大小與它們質(zhì)量的乘積成正比，與它們之間的距離的二次方成反比。牛頓萬有引力定律表示單位質(zhì)量所受的引力，是一個(gè)有單位的常量。萬有引力常數(shù)表示任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的引力，公式為F=G*m1*