普通物理1-1解读.ppt

大学物理电子教案 大学物理电子教案 第一章 质点运动学 第二章 质点动力学 第三章 刚体的定轴转动 一、质点 物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。 质点：具有一定质量而大小或形状可以忽略的理想物体。 一般情况下，物体各部分的运动不相同，在运动的过程中大小、形状可能改变，这使得运动问题变得复杂。 某些情况下，物体的大小、形状不起作用，或者起次要作用而可以忽略其影响——简化为质点模型。 §1-1 质点运动的描述 第一章 质点运动学 研究地球公转 a. 转动物体自身线度与其活动范围相比小得多时可视为质点。 可否视为质点，依具体情况而定： 研究地球自转 地球上各点的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形状不能忽略，这时不能作质点处理。 b. 物体平动时可视为质点。 物体上任一点的运动都可以代表物体的运动。 二、参考系和坐标系 1.为什么要选用参考系 车厢内的人： 竖直下落 地面上的人： 抛物运动 ——运动的描述是相对的 例如： 匀速运动车厢内某人竖直下抛一小球，观察小球的运动状态。 孰是孰非？ 参考系：为描述物体运动而选用的标准物体或物体系。 2.什么是参考系 坐标系：为了定量描述物体的位置与运动情况，在定 的参考系上建立的带有标尺的数学坐标，称 坐标系。 常用的坐标系有直角坐标系(x , y , z)，极坐标系(? , ? )，球坐标系(R , ? , ? )，柱坐标系(R , ? , z)。 x y z O z ? R 参考方向 z O、 ? R x y ? 空间反映了物质的广延性，与物体的体积和位置的变化联系在一起。 时间反映物理事件的顺序性和持续性，与物理事件的变化发展过程联系在一起。 各个时代有代表性的时空观： 墨子：空间是一切不同位置的概括和抽象；时间是一切不同时刻的概括和抽象。 三、空间和时间 莱布尼兹：空间和时间是物质上下左右的排列形式和先后久暂的持续形式，没有具体的物质和物质的运动就没有空间和时间，强调时间和空间的客观性而忽略与运动的联系。 牛顿：空间和时间是不依赖于物质的独立的客观存在，强调与运动的联系忽略客观性。 爱因斯坦：相对论时空观，时间与空间客观存在，与运动密不可分。 目前的时空观范围：宇宙的尺度1026m(20亿光年)到微观粒子尺度10_15m，从宇宙的年龄1018s(20亿年，宇宙年龄)到微观粒子的最短寿命10_24s。 物理理论指出,空间和时间都有下限：分别为普朗克长度10_35m和普朗克时间10_43s 。 将运动方程中的时间消去，得到质点运动的轨道方程。 z o x y P(x,y,z) 运动方程： 轨道方程： 运动方程与轨道方程的关系： 在一定的坐标系中，质点的位置随时间按一定规律变化，位置用坐标表示为时间的函数，叫做运动方程。 四、运动学方程 O P ? 直角坐标描述 ? 定义：从参考点O指向空间P点的有向线段叫做P 点的位置矢量 ，简称位矢或矢径。表示为 位矢——描述质点在空间的位置。 表达式: 大小： 方向： 五、位矢 位移——描述质点位置变动的大小和方向。 △r A B O rA rB 质点沿曲线运动 末位矢 初位矢 位矢增量 位移矢量 位移：从初位置指向末位置的有向线段。 六、位移 直角坐标表示： x z 即 △r A B O rA rB O 讨论： 位移：是矢量，表示质点位置变化的净效果，与质 点运动轨迹无关，只与始、末点有关。 路程：是标量，是质点通过的实际路径的长，与质 点运动轨迹有关。 直线直进运动 曲线运动 比较位移和路程 A B 何时取等号？ ≤ 平均速度： 在直角坐标系中 粗略描述： 位移： 速度——描述质点运动的快慢和方向。 七、速度 精确描述： 瞬时速度：当Δt 趋于0时， B点趋于 A 点，平均速度的极限表示质点在 t 时刻通过 A 点的瞬时速度，简称速度。表示为 瞬时速度定义 直角坐标系中矢量形式： 直角坐标系中分量形式： 方向: 当 时,位移 的极限方向；该位置的切线方向，指向质点前进的一侧。 大小: 平均速率 瞬时速率 （1） （2） （3） 速度与速率的关系 速率是标量 讨论： （1） 平均速度的大小不等于平均速率。 （2） 速度的大小等于速率。 因为 所以 时， 即 故 （3） O 因为 所以 所以 加速度是描述质点速度的大小和方向随时间变化快慢的物理量。 x y z P2 P1 O 八、加速度 加速度——描述质点速