第一章质点运动时间空间jiang.ppt

1-1 质点运动的描述之一 一 运动描述的相对性 Brain Storm 三、 运动的叠加性 四、 运动方程和轨迹方程 五、 例题 Homework 1-2 质点运动的描述之二 匀速率直线运动——加速度为零 匀加速直线运动——加速度为常矢量且与速度方向一致 抛体运动——加速度也是常矢量，初速度与加速度可以不一致。可写成一个统一的运动方程 匀速圆周运动——加速度是大小不变的向心加速度 变速圆周运动——除向心加速度，还有切向加速度 任意变速曲线运动，在轨迹的任意点可找出一个曲率圆 一、 圆周运动的角量描述 二、 角量和线量的关系 三、 切向加速度和法向加速度 *四、 相对运动 1-3 经典时空及其局限性 一、 惯性参考系 二、 伽利略变换和经典时空观念 四、 洛伦兹变换 五、 狭义相对论原理 *1-4 相对论时空观念 一、 相对论时空观的几个重要结论 二、 同时的相对性 三、 长度的收缩 四、 时间的膨胀 Homework 预习要点 领会切向加速度和法向加速度的概念及物理意义；理解切向加速度、法向加速度和总加速度的关系. 领会圆周运动中角位移、角速度和角加速度的概念以及它们之间的关系. 了解线量和角量的关系. *3. 认识同一质点在不同坐标系中的位置矢量关系式、 速度关系式和加速度关系式. 几种基本的运动 3. 角速度：描述质点转动快慢和方向的物理量. 1. 角位置: A B 4. 角加速度： 2. 角位移：质点转过的角度 ，单位rad（弧度）. 对于匀加速圆周运动 速度与角速度的关系式 A B 切向加速度: 法向加速度: 圆周运动加速度 由于速度大小变化产生的加速度； 由于速度方向变化产生的加速度。 角量和线量 讨论下列几种运动情况： 1. 匀速直线运动； 2. 匀变速直线运动； 3. 匀速率圆周运动； 4. 变速曲线运动； 同一物体的运动，在不同参考系中，对其描述不同. :相对速度, :牵连速度. 一个动点M, 两个参考系, 绝对参考系K,相对参考系K’ , K’系相对K系以速度 作平动. :绝对速度, *加速度关系 有 说明在相对作匀速直线运动的参考系中观察同一质点的运动时，所测得的加速度是相同的. 如果两个参考系作相对匀速直线运动，即 为常量， 则 , 适用范围: 宏观低速即 v 远小于 C 。 预习要点 什么是惯性参考系? 了解伽利略坐标变换建立的依据以及经典时空观念的基本内容. 狭义相对论的产生有怎样的历史背景? 狭义相对论的两条基本原理是什么? 了解洛伦兹变换.了解相对论时空观念的主要结论。 2. 车厢参考系： 小球加速度为 小球静止，小球的加速度为零，而它受的合力为零，这符合牛顿第二定律. 相对于作加速运动的车厢参考系，牛顿第二定律不再成立. 在车厢中光滑桌面上有一个钢球,车厢以加速度向右前进. 1. 地面参考系： 定义：适用牛顿运动定律的参考系叫做惯性参考 系；反之，叫做非惯性参考系 . 惯性系的性质 相对于一惯性系作匀速直线运动的参考系都是惯性系. 反之，相对于一惯性系作加速运动的参考系一定是非惯性参考系. 惯性系的判断 判断是否是惯性系，要根据实验观察. 严格的惯性系是关于参考系的一种理想模型. 太阳参考系是一个很好的惯性系，通常近似取地面参考系为惯性参考系. 时间与空间 在两个相对作直线运动的参考系中， 时间的测量是绝对的，空间的测量也是绝对的， 与参考系无关， 时间和长度的的绝对性是经典力学或牛顿力学的基础 . A B 小车以较低的速度 沿水平轨道先后通过点 A 和点 B . 地面上人测得车通过 A、B 两点间的距离和时间与车上的人测量结果相同 . 1. 伽利略坐标变换 考察两个相对作匀速直线运动的参考系，两者的坐标轴分别相互平行. 时, 一个参考系静止— K系，另一个参考系沿Ox轴以速度 运动—K’系， 伽利略坐标变换公式: 二边同时求导，得 称伽利略速度相加定理 再对二边同时求导，得 同时性是绝对的 在K系同时发生的两个事件，在K’系中也是同时发生的. 2. 经典时空观 时间间隔是绝对不变量 在K系和K’系中时间量度相同. 空间间隔是绝对不变量 在K系和K’系中量度同一物体的长度是相同的. 即 即 同理 所以 3. 经典相对性原理 由坐标变换公式对时间求二阶导数 经典力学定律在伽利略变换下形式不变. 经典（力学相对性原理）：力学现象对于一切惯性系来说，都遵守同样的规律；或者说，在研究力学规律时，一切惯性系都是等价的. 适用范围: 宏观低速即 v 远小于 c 。 当物体的速度可与光速相比拟时，遵