大学物理学电子教案 - 质点运动学基本概念.ppt

大学物理学电子教案 质点运动学——基本概念 绪论 力学内容简介 三个概念： 参考系、坐标系、质点 四个物理量： 位置矢量、位移、速度、加速度 绪论 一、物理学及其研究对象 1．什么是物理学？ 物理学是研究物质运动规律及其相互作用的科学。 2．物理学的研究对象 机械运动 分子热运动 电磁运动 原子和原子核运动 其它微观粒子运动 3．物理学的分类 经典力学（Classical Mechanics） 热力学 （Thermodynamics） 电磁学 （Electromagnetics） 相对论 （Relativity） 量子力学（Quantum Mechanics） 按照研究的方法，可分为： 理论物理 实验物理 计算物理 1 ．系统的学科 2 ．基础课 3 ．必修课 二、学习物理学的意义 三、几点要求： 1．课前尽量预习； 2．上课认真听讲，要求记笔记； 3．课后认真复习，作业要独立完成，按时交作业； 4．一些基本的概念要求记住，重要的公式要求会推导。 打好必要的物理基础 学习科学的思想方法和研究问题的方法 三个提高 科学实验的能力 抽象思维的能力 计算能力 意大利物理学家和天文学家，实验物理学的先驱者，提出著名的相对性原理、惯性原理、抛体的运动定律、摆振动的等时性等。《关于两门新科学的对话和数学证明对话集》总结了他的科学思想以及在物理学和天文学方面的研究成果。 英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人。《自然哲学的数学原理》总结了前人和他自己关于力学以及微积分方面的研究成果，其中含有牛顿运动三条定律和万有引力定律。 否定绝对时空观，创立了狭义相对论和广义相对论。提出了光量子假设和自激发射和受激发射的概念，为激光的出现奠定了理论基础；用广义相对论研究整个宇宙的时空结构，开创了宇宙学研究的新纪元，导致宇宙膨胀理论的建立。 第一部分 力学 1．什么是力学 机械运动是指物体之间或物体各部分之间发生的相对位置的变化。 力学——研究机械运动及其规律的物理学分支。 2．力学的分类 根据研究内容分类 运动学（Kinematics）——研究物体运动的规律 动力学（Dynamics） ——研究物体运动的原因 静力学（Statics） ——研究物体平衡时的规律 根据研究对象分类 质点力学——研究对象为质点 刚体力学——研究对象为刚体 3．数学工具——微积分和矢量 力学的总框架 力学 运动学 动力学 牛顿定律 守恒定律 动量守恒定律 机械能守恒定律 角动量守恒定律 运动学——研究物体位置随时间变化的规律 主要内容有： 三个概念： 参考系、坐标系、质点 四个物理量：位置矢量、位移、速度、加速度 四种运动： 直线运动、曲线运动、斜抛运动、圆周运动 第一章 质点运动学 1-1 质点运动的描述 一、参考系 坐标系 质点 1、参考系 运动的绝对性与相对性 运动的绝对性： 所有的物体都在不停地运动，没有绝对不动的物体 运动的相对性： 描述物体的运动或静止总是相对于某个选定的物体而言的 参考系的定义 为描述物体的运动而选择的标准物称为参考系 说明 参考系的选择是任意的，主要根据问题的性质和研究方便而定。 在描述物体的运动时，必须指明参考系。 若不指明参考系，则认为以地面为参考系。 选不同的参照系，运动的描述是不同的。 以地球为参照系 地球 月亮 以太阳为参照系 太阳 月亮 地球轨道 2、坐标系 引入坐标系的必要性 定量地描述物体相对于参照系的运动。 物理学中常用的坐标系 直角坐标系 x y z O 说明 坐标系的选择是任意的，主要由研究问题的方便而定。坐标系的选择不同，描述物体运动的方程是不同的。 3、质点 质点的引入 任何物体都有大小和形状。物体在运动时它各部分的位置变化是不同的，物体的运动情况是非常复杂的。 质点的概念 当物体的大小和形状忽略不计时，可以把物体当做只有质量没有形状和大小的点——质点。 说明 质点的概念是在考虑主要因素而忽略次要因素引入的一个理想化的力学模型。 一个物体能否当做质点，取决于研究问题的性质。 二、位置矢量、运动方程、位移 1、位置矢量 基本概念 从原点O到质点所在的位置P点的有向线段，叫做位置矢量或位矢。 说明 位置矢量是矢量：有大小和方向； 具有瞬时性； 具有相对性； 单位：米（m） z O x y ? ? ? P(x,y,z) 2、运动方程 质点运动时，它相对坐标原点O的位置矢量r是随时间变化的。因此，r是时间的函数 运动学的重要任务之一，就是找出各种具体运动所遵循的运动方程。 质点运动时，在坐标系中描绘的曲线称为运动的轨迹。 轨迹