大学物理课程教案.doc

力学基础教案 一 力学基础（分成8讲，共计16学时） 经典力学的基础,包括质点力学和刚体力学定轴转动部分.着重阐述动量,角动量,和能量等概念及相应的守恒定律. 狭义相对论的时空观是当今物理学的基本概念,它和牛顿力学联系紧密.为此,把狭义相对论归入经典力学的范畴. 第01章 质点运动学（4学时） 第02章?质点运动定律（1学时） 第03章 动量守恒和机械能守恒（3学时） 第04章 刚体的定轴转动（4学时） 第05章 万有引力场（部分内容穿插到第03章） 第18章 相对论（4学时） 第01章 质点运动学（4学时） [教学内容] §1-1 质点运动的描述 §1-2 加速度为恒矢量时的质点运动 §1-3 圆周运动 §1-4 相对运动 [基本要求] 1．掌握位置矢量、位移、加速度等描述质点运动及运动变化的物理量.理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性. 2．理解运动方程的物理意义及作用.掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法 3．能计算质点在平面内运动时的速度和加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度 . 4．理解伽利略速度变换式, 并会用它求简单的质点相对运动问题 [重点]： 1．掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量，明确它们的相对性、瞬时性和矢量性。 2．确切理解法向加速度和切向加速度的物理意义；掌握圆周运动的角量和线量的关系，并能灵活运用计算问题。 3．理解伽利略坐标、速度变换，能分析与平动有关的相对运动问题。 ? [难点]： 1．法向和切向加速度 2．相对运动问题 ? 第01-1讲 §1-1质点运动的描述 §1-2 加速度为恒矢量时的质点运动（内容打乱当例子讲） [教学过程] 一、参考系 为了确定物体的位置而选作参考的物体称为参考系。要作定量描述，还应在参考系上建立座标系。 二、位矢与位移（为简化，讨论二维情况） 位置矢量（位矢）， 大小 方向 ①运动方程 运动方程 分量式 ②轨道方程（质点运动轨迹的曲线方程）： 位移矢量（位移）： [注]：一般情况下，路程位移，极限时， 三、速度 平均速度：，方向： 瞬时速度： ， 方向余弦：， 。。。， 。。。 速率，是质点路程对时间的变化率： [例1]：（课本P7，例1）设质点运动方程为， ， 求（1）时的，（2）运动轨迹。 解：（略） [例2] （课本P7，例2）、由刚性杆连接，在光滑轨道上滑行。若以恒定的速率向左滑， 问：当时的速度？ [例3]（课本习题1-3）如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过岸上h高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速率v0收绳，绳不伸长、湖水静止，求小船的运动速度u。 四、加速度，是质点速度对时间的变化率： 计算式： [例3]：已以知一质点作匀加速直线运动，加速度为。求：它的运动方程。 解： ① 又 ② 故 [小结] 运动学问题有两类：①已知运动学方程求速度、加速度（微分法） ②已知加速度（或速度）和初始条件，求速度、位移。 [例4] 斜抛运动（课本p12-13内容） 第01-2讲 §1-3 圆周运动 §1-4 相对运动 [教学过程] 一、自然坐标系： 沿轨道上某点，取切向和法向为两轴 二、圆周运动的法向加速度与切向加速度 先求：显然是速率的变化量，故，方向：切向。 （时，与同向，故切向！） 再求：由相似形得 即： 当即时，弦长=弧长。 故 方向：时，，故“法向” 推广至一般曲线： 说明：由速率变化引起，由速度方向变化引起。 三、圆周运动的角量描述（这是课本第4-1节的内容，为了减少第04章的压力，调整到第1-3节来） 课本，自己阅读掌握： 线量 角量 关系 匀变速率圆周运动 [例4]（课本P19例）：飞机在高空点时的水平速率为1940，沿近似圆弧的曲线俯冲到点，速率2192，经历时间为3，设圆弧半径为3.5，俯冲过程可视为匀变速率圆周运动，不计重力加速度的影响， 求：（1）点加速度 （2）经历的路程。 三、相对运动 1相对运动 时空观： 经典力学中，时间与空间的测量与参考系无关，即绝对。而质点、和轨迹与参考系的选择有关，即相对。 经典运用伽利略变换： [例5]甲在车上发射弹丸，乙在地上看是竖直的