《力學(xué)競(jìng)賽動(dòng)力學(xué)》課件

《力學(xué)競(jìng)賽動(dòng)力學(xué)》課程概述運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的區(qū)別運(yùn)動(dòng)學(xué)描述物體的運(yùn)動(dòng)，不考慮導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)的原因動(dòng)力學(xué)研究物體運(yùn)動(dòng)的原因，即力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響位置、速度和加速度的概念位置物體在空間中的位置，通常用坐標(biāo)系表示。比如，一個(gè)物體在x軸上的位置可以表示為(x,0,0)。速度物體位置的變化率，表示物體運(yùn)動(dòng)的方向和快慢。速度是一個(gè)矢量，有大小和方向。加速度物體速度的變化率，表示物體運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢和方向。加速度也是一個(gè)矢量。勻速直線運(yùn)動(dòng)1定義物體沿直線方向以不變的速度運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為勻速直線運(yùn)動(dòng)。2速度勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度大小和方向都不變。3位移勻速直線運(yùn)動(dòng)的位移等于速度乘以時(shí)間。勻加速直線運(yùn)動(dòng)1速度變化速度隨時(shí)間線性增加2加速度恒定加速度方向不變，大小保持一致3運(yùn)動(dòng)軌跡物體沿直線運(yùn)動(dòng)，速度不斷增大曲線運(yùn)動(dòng)軌跡物體運(yùn)動(dòng)的路徑，是連續(xù)的曲線。速度速度的大小和方向都發(fā)生變化。加速度加速度方向不與速度方向一致。牛頓運(yùn)動(dòng)定律1慣性定律物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非受到外力的作用.2加速度定律物體的加速度與合外力成正比，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.3作用力與反作用力定律當(dāng)一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體施加力的同時(shí)，另一個(gè)物體也會(huì)對(duì)第一個(gè)物體施加一個(gè)大小相等、方向相反的力.動(dòng)量與動(dòng)量定理動(dòng)量的定義物體的動(dòng)量等于物體的質(zhì)量乘以物體的速度。動(dòng)量定理物體動(dòng)量的變化量等于物體所受的合外力的沖量。沖量沖量是指物體所受合外力的作用時(shí)間和合外力的乘積。動(dòng)量守恒定律封閉系統(tǒng)在沒(méi)有外力的情況下，系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。碰撞與爆炸系統(tǒng)內(nèi)部相互作用，但總動(dòng)量保持不變。能量與能量定理能量物體做功的能力，是標(biāo)量，單位是焦耳(J)。能量定理一個(gè)物體所做的功等于其動(dòng)能的變化量。公式W=ΔEk=1/2mv22-1/2mv12勢(shì)能和動(dòng)能1勢(shì)能物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量，例如重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能等。2動(dòng)能物體由于其運(yùn)動(dòng)而具有的能量，與物體的質(zhì)量和速度平方成正比。3能量守恒在沒(méi)有外力做功的情況下，物體的總能量保持不變，勢(shì)能和動(dòng)能可以相互轉(zhuǎn)化。功和功率功力作用在物體上，使物體在力的方向上移動(dòng)一段距離，力做的功等于力的大小和物體在力的方向上移動(dòng)的距離的乘積。功率功率是單位時(shí)間內(nèi)所做的功，表示物體做功快慢的物理量。單位功的單位是焦耳（J），功率的單位是瓦特（W）。機(jī)械能守恒定律單擺運(yùn)動(dòng)在理想情況下，單擺的機(jī)械能守恒。過(guò)山車(chē)過(guò)山車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中，機(jī)械能守恒。自由落體自由落體過(guò)程中，物體的機(jī)械能守恒。力矩和角動(dòng)量定理力矩力矩是力對(duì)物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)作用的度量，由力的大小、力臂的長(zhǎng)度和力與力臂之間的夾角決定。角動(dòng)量角動(dòng)量是物體繞某一點(diǎn)或軸線轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的慣性，由物體的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和角速度決定。角動(dòng)量定理角動(dòng)量定理指出，物體受到外力矩的作用，其角動(dòng)量變化率等于外力矩的大小。剛體轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)1角速度描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)快慢2角加速度描述角速度變化快慢3轉(zhuǎn)動(dòng)慣量描述物體抵抗轉(zhuǎn)動(dòng)4轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)能量相對(duì)運(yùn)動(dòng)參考系描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所選取的參照物稱(chēng)為參考系。相對(duì)速度一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)速度稱(chēng)為相對(duì)速度。相對(duì)加速度一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的加速度變化率稱(chēng)為相對(duì)加速度。非慣性系的動(dòng)力學(xué)分析1慣性系與非慣性系慣性系是指相對(duì)于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系，非慣性系則指相對(duì)于慣性系做加速運(yùn)動(dòng)的參考系。2慣性力的引入在非慣性系中，物體除了受到真實(shí)作用力之外，還會(huì)受到一個(gè)由參考系運(yùn)動(dòng)引起的額外力，稱(chēng)為慣性力。3非慣性系動(dòng)力學(xué)分析非慣性系中的物體運(yùn)動(dòng)分析需要考慮真實(shí)作用力和慣性力，并運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行分析。單擺問(wèn)題分析定義單擺是一個(gè)理想化的物理模型，由一個(gè)質(zhì)量集中在一點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)和一根質(zhì)量可以忽略不計(jì)的輕質(zhì)細(xì)線組成。運(yùn)動(dòng)規(guī)律單擺在重力作用下，會(huì)發(fā)生周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式描述。應(yīng)用單擺問(wèn)題在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，例如，可以用來(lái)測(cè)量重力加速度。雙擺問(wèn)題分析1運(yùn)動(dòng)方程兩個(gè)擺球的運(yùn)動(dòng)方程2能量守恒系統(tǒng)機(jī)械能守恒3混沌現(xiàn)象對(duì)初始條件敏感雙擺問(wèn)題在力學(xué)競(jìng)賽中是一個(gè)常見(jiàn)的難題。它涉及到兩個(gè)擺球的運(yùn)動(dòng)，以及它們之間的相互作用。雙擺的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，并能展現(xiàn)出混沌現(xiàn)象，對(duì)初始條件非常敏感。拋體運(yùn)動(dòng)分析1初速度拋射體的初始速度是影響其運(yùn)動(dòng)軌跡的關(guān)鍵因素。2重力加速度地球引力是導(dǎo)致拋體運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線的唯一原因。3空氣阻力空氣阻力會(huì)影響拋體的速度和運(yùn)動(dòng)方向，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮。動(dòng)量法解彈體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題1動(dòng)量守恒定律系統(tǒng)動(dòng)量守恒，可用于分析碰撞和爆炸等過(guò)程2動(dòng)量定理物體動(dòng)量變化量等于沖量，用于分析力與時(shí)間的關(guān)系3動(dòng)量分析選擇合適的參考系，分析系統(tǒng)動(dòng)量變化，并應(yīng)用動(dòng)量守恒定律動(dòng)量法是解決彈體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的常用方法之一，它利用動(dòng)量守恒定律和動(dòng)量定理來(lái)分析彈體運(yùn)動(dòng)過(guò)程。動(dòng)量法可以應(yīng)用于各種彈體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，例如碰撞、爆炸、彈簧振動(dòng)等。在使用動(dòng)量法時(shí)，要選擇合適的參考系，并分析系統(tǒng)的動(dòng)量變化，最后應(yīng)用動(dòng)量守恒定律或動(dòng)量定理來(lái)求解問(wèn)題。能量法解彈體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題能量守恒彈體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能守恒，即動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變。能量轉(zhuǎn)化彈體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變。應(yīng)用利用能量守恒定律，可以求解彈體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度、高度等物理量。簡(jiǎn)單機(jī)械分析杠桿杠桿是一種常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機(jī)械，它可以放大力量或改變力的方向。杠桿由一個(gè)支點(diǎn)、一個(gè)施力點(diǎn)和一個(gè)阻力點(diǎn)組成。輪軸輪軸由一個(gè)輪子和一個(gè)軸組成，它們被固定在一起并繞著一個(gè)共同的軸心旋轉(zhuǎn)。輪軸可以用來(lái)放大力量或改變力的方向?；喕喪且环N簡(jiǎn)單的機(jī)械，它可以用來(lái)改變力的方向或放大力量?；営梢粋€(gè)輪子和一個(gè)繩索組成，輪子繞著一個(gè)軸心旋轉(zhuǎn)，繩索繞著輪子旋轉(zhuǎn)。斜面斜面是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械，它可以用來(lái)將物體從一個(gè)高度移動(dòng)到另一個(gè)高度，而不需要直接抬升物體。斜面由一個(gè)傾斜的表面組成。杠桿原理及應(yīng)用杠桿原理力臂和力矩的相互關(guān)系開(kāi)瓶器利用杠桿原理輕松開(kāi)啟瓶蓋扳手增大力量，擰緊螺絲輪軸及滑輪應(yīng)用輪軸是常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機(jī)械之一，廣泛用于各種機(jī)械設(shè)備?；喭瑯邮浅Ｓ玫暮?jiǎn)單機(jī)械，可以改變力的方向，提高機(jī)械效率。通過(guò)輪軸和滑輪的組合，可以實(shí)現(xiàn)各種不同的機(jī)械功能，例如提升重物、傳遞動(dòng)力等。斜面和斜滑架分析1斜面斜面是一種常見(jiàn)的簡(jiǎn)單機(jī)械，可以用來(lái)改變力的方向和大小。2斜滑架斜滑架是一種用于提升物體的簡(jiǎn)單機(jī)械，它利用斜面的原理，將重力轉(zhuǎn)化為推動(dòng)物體向上運(yùn)動(dòng)的力。3應(yīng)用斜面和斜滑架在日常生活和工程領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用，例如：斜坡、樓梯、滑梯等。流體動(dòng)力學(xué)基本概念流體壓力的概念，帕斯卡定律流體粘度的概念，牛頓流體和非牛頓流體流體流動(dòng)的概念，層流和湍流流體流動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析1流體運(yùn)動(dòng)方程描述流體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，用于分析流體速度、壓力和密度等參數(shù)的變化。2粘性力流體內(nèi)部由于摩擦產(chǎn)生的阻力，影響流體流動(dòng)速度和方向。3邊界層流體與固體邊界之間形成的薄層，流體在此層內(nèi)速度梯度較大，粘性力顯著影響流動(dòng)。流體靜力學(xué)分析壓強(qiáng)流體靜力學(xué)研究靜止流體中的壓力分布以及流體對(duì)物體產(chǎn)生的作用力。浮力浮力是浸沒(méi)在流體中的物體所受到的向上托力，其大小等于物體所排開(kāi)流體的重量。阿基米德