理論力學課件

經(jīng)典理論力學課件力學的發(fā)展歷程1現(xiàn)代力學牛頓力學，相對論力學，量子力學2經(jīng)典力學伽利略、牛頓等人的貢獻3古代力學阿基米德、歐幾里得等人的貢獻力學的基本概念質(zhì)量物質(zhì)的多少，反映物質(zhì)慣性大小的物理量。時間物理學中最基本的物理量之一，描述事件發(fā)生的先后順序?？臻g物體運動發(fā)生的場所，包含長度、寬度、高度三個維度。力物體之間的相互作用，會導致物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變。牛頓力學的三大定律慣性定律物體在不受外力作用的情況下，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。運動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。作用與反作用定律當兩個物體相互作用時，它們之間的作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在不同的物體上。慣性參考系和非慣性參考系1慣性參考系在慣性參考系中，不受外力作用的物體將保持靜止或勻速直線運動。2非慣性參考系在非慣性參考系中，不受外力作用的物體將發(fā)生加速運動。3區(qū)別慣性參考系不受加速度的影響，而非慣性參考系會受到加速度的影響。質(zhì)點的運動學描述1位置描述質(zhì)點在空間中的位置2速度描述質(zhì)點位置隨時間的變化率3加速度描述質(zhì)點速度隨時間的變化率質(zhì)點的動力學描述牛頓第二定律描述了物體受力后的運動規(guī)律，即物體加速度的大小與合外力的大小成正比，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。牛頓第三定律描述了相互作用力的關系，即兩個物體之間的相互作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。動量定理描述了物體動量的變化與它所受的沖量的關系，即物體動量的變化等于它所受的沖量。能量守恒定律描述了能量守恒的原理，即在一個封閉的系統(tǒng)中，能量的總量保持不變，能量只能從一種形式轉化為另一種形式，而不會消失或憑空產(chǎn)生。勢能和動能勢能物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量，也稱為位置能。例如，舉起一個重物，它就獲得了勢能。動能物體由于其運動而具有的能量，也稱為運動能。例如，一輛高速行駛的汽車就具有較大的動能。功和功率功力在物體上所做的功等于力的大小乘以物體在力的方向上移動的距離。功率功率是指物體做功的快慢，等于功與做功時間之比。能量守恒定律系統(tǒng)總能量能量守恒定律闡述了在一個孤立系統(tǒng)中，總能量保持不變，它不會被創(chuàng)造或毀滅，但可以從一種形式轉化為另一種形式。能量守恒例如，在機械系統(tǒng)中，動能和勢能可以相互轉換，但總機械能保持不變。動量和沖量動量一個物體動量的定義為物體的質(zhì)量和速度的乘積。沖量沖量是指物體所受到的力的作用時間和力的乘積。動量守恒定律定義在一個封閉的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總動量保持不變。公式系統(tǒng)的總動量等于所有物體的動量的矢量和。應用在火箭發(fā)射、碰撞和爆炸等現(xiàn)象中起重要作用。平面運動的動力學描述1動量定理質(zhì)點的動量變化等于它所受的沖量。2角動量定理質(zhì)點繞定點的角動量變化等于它所受的力矩的沖量。3動量守恒定律在一個孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總動量保持不變。4角動量守恒定律在一個孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總角動量保持不變。剛體的平衡條件1合力為零物體所受外力的矢量和為零，即所有外力的合力為零。2合力矩為零物體所受外力的合力矩為零，即所有外力的合力矩為零。3靜止或勻速直線運動處于平衡狀態(tài)的物體保持靜止或做勻速直線運動，即其速度和角速度均為零或保持不變。剛體的平面運動1平移所有點具有相同的加速度2旋轉繞固定軸旋轉3復合運動平移和旋轉的組合剛體的轉動運動1角速度和角加速度描述剛體轉動運動快慢和變化快慢的物理量。2轉動慣量反映剛體抵抗轉動運動改變的能力。3轉動動能剛體由于轉動而具有的能量。4角動量守恒定律在不受外力矩作用下，剛體的角動量保持不變。質(zhì)心和質(zhì)心運動定義質(zhì)心是系統(tǒng)中所有質(zhì)量的平均位置。運動質(zhì)心的運動由系統(tǒng)中所有質(zhì)量的總動量決定。平衡質(zhì)心的運動可以用于分析系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定性。相對運動和相對加速度參考系描述運動需要參考系，不同參考系觀察到的運動情況可能不同。相對速度相對速度是指一個物體相對于另一個物體的速度，可以由兩個物體的絕對速度計算得到。相對加速度相對加速度是指一個物體相對于另一個物體的加速度，可以由兩個物體的絕對加速度計算得到。非慣性系下的牛頓第二定律1慣性系在慣性系中，牛頓第二定律成立：合外力等于質(zhì)量乘以加速度。2非慣性系在非慣性系中，牛頓第二定律需要修正，需要考慮慣性力。3修正后的牛頓第二定律合外力等于質(zhì)量乘以加速度，加上慣性力。慣性力和離心力慣性力是物體在非慣性系中，由于慣性而產(chǎn)生的虛假力。離心力是物體在圓周運動中，由于慣性而產(chǎn)生的指向圓心外的虛假力?？剖狭πD參考系科氏力出現(xiàn)于旋轉參考系中，是物體由于參考系旋轉而產(chǎn)生的慣性力。方向垂直科氏力的方向垂直于物體的運動方向和旋轉軸。影響顯著在地球上，科氏力對大尺度運動（如氣流和洋流）有顯著影響。萬有引力定律基本概念萬有引力定律描述了宇宙中任何兩個物體之間存在的引力相互作用。定律公式該定律指出，兩個物體之間的引力與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比。重力加速度和重力勢能重力加速度重力加速度是由于地球引力產(chǎn)生的加速度，在地球表面附近，其大小約為9.8m/s2。重力勢能重力勢能是物體由于其在重力場中的位置而具有的能量。它與物體質(zhì)量、重力加速度和高度有關。彈簧振動和簡諧振動1彈簧振動彈性物體在平衡位置附近做周期性的振動2簡諧振動物體在回復力與位移成正比的情況下做周期性的振動3簡諧運動的特征振動周期和頻率不變，振幅可以改變自由振動和迫振動自由振動系統(tǒng)在無外力作用下，僅受自身彈性力和阻尼力的作用而產(chǎn)生的振動。迫振動系統(tǒng)在受到周期性外力的作用下發(fā)生的振動。區(qū)別自由振動的頻率由系統(tǒng)本身決定，而迫振動的頻率由外力決定。阻尼振動能量損失由于摩擦力等因素，振動系統(tǒng)會逐漸損失能量。振幅衰減隨著能量損失，振幅逐漸減小，振動最終會停止。阻尼系數(shù)描述阻尼大小的物理量，反映能量損失的快慢。共振現(xiàn)象頻率匹配當外力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時，會發(fā)生共振現(xiàn)象。振幅增大共振會導致系統(tǒng)振幅大幅增加，甚至超過系統(tǒng)承受能力。能量積累共振會使系統(tǒng)不斷積累外力提供的能量，導致系統(tǒng)振動加劇。振動的能量分析動能振動系統(tǒng)中的動能與速度的平方成正比。勢能振動系統(tǒng)中的勢能與位移的平方成正比?？偰芰空駝酉到y(tǒng)的總能量是動能和勢能之和，在無阻尼情況下保持守恒。經(jīng)典理論力學總結經(jīng)典理論力學是物理學的基礎，它研究物體在力的作用下的運動規(guī)律，是理解自然現(xiàn)象的重要理論基礎?；靖拍盍?、質(zhì)量、加速度、動量、能量等基本概念是經(jīng)典力學的核心。三大定律牛頓三大定律是經(jīng)典力學的基石，解釋了物體運動的本質(zhì)。應用廣泛經(jīng)典力學在工程、航天、機械、建筑