大学物理C精品教学：第一章 力学基本定律.pptxVIP

第一章力学基本定律伽利略牛顿注意同一物体的运动，选择不同的参考系，对其运动的描述就会不同参考系不一定是静止的1-1参考系 坐标系 物理模型一、参考系 为了描述一个物体的运动，必须选择另一个物体作为参考，被选作参考的物体称为参考系。研究地球上物体的运动，通常选地球为参考系。二、坐标系 为了定量地描述物体相对于参考系的运动，就必须在参考系上建立适当的坐标系 常用的有直角坐标系。此外，还有自然坐标系、平面极坐标系和球坐标系等。 当参考系选定后，无论选择何种坐标系，物体的运动性质都不会改变。然而，坐标系选择恰当，可使计算简化 没有大小和形状，只具有全部质量的一点。质点物体不变形,不作转动(此时物体上各点的速度及加速度都相同,物体上任一点可以代表所有点的运动)物体本身线度和它活动范围相比小得很多(此时物体的变形及转动显得并不重要)。三、物理模型可以将物体简化为质点的两种情况选择合适的参考系， 以方便确定物体的运动性质；建立恰当的坐标系， 以定量描述物体的运动；提出准确的物理模型， 以突出问题中最基本的运动规律。P(x,y,z)z 位矢 大小Oxy 位矢 方向1-2 运动的描述一、位置矢量 运动方程位置矢量（位矢）：直角坐标系中P(x,y,z)轨道zOxy运动方程：质点运动的空间轨迹成为轨道.轨道方程:B sΔvAГrvΔvrr 12O二、位移位移矢量:在?t时间间隔内位矢的增量直角坐标系中位移大小位移方向A zBΔS A·a )为标量， 为矢量C B·b )Δrr1r2?s 与 的区别? r 与 的区别 yoxΔrr1Δrr2 o元位移的大小元路程路程 ?s 为质点运动的轨道长度P Q O 三、速度平均速度瞬时速度速度是位矢对时间的一阶导数速度方向：沿运动轨迹在该点的切线方向直角坐标系中瞬时速度速度大小平均速度P Q O 速度是矢量，速率是标量。注意:一般情况单向直线运动情况瞬时速率等于瞬时速度的大小平均速率瞬时速率 v1 A·B·v2 ov1Δvv2四、加速度平均加速度瞬时加速度加速度是速度对时间的一阶导数 或位矢对时间的二阶导数直角坐标系中加速度加速度大小加速度位矢速度位移矢量性：、某一时刻的瞬时量不同时刻不同瞬时性：过程量相对性：描述质点运动状态的物理量描述质点运动状态变化的物理量四个量都是矢量，有大小和方向加减运算遵循平行四边形法则不同参照系中，同一质点运动描述不同；不同坐标系中，具体表达形式不同例　一质点在平面上运动，运动方程为x=3t+5,y =t2/2+3t-4.式中t以 s计，x,y以m计．(1)以时间为变量，写出质点位置矢量的表示式；(2)求出=1 s 时刻和=2s 时刻的位置矢量，计算这1秒内质点的位移；(3)计算t=0 s时刻到t=4s时刻内的平均速度；(4)求出质点速度矢量表示式，计算t=4 s 时质点的速度；(5)计算t=0s 到t=4s 内质点的平均加速度；(6)求出质点加速度矢量的表示式，计算t=4s 时质点的加速度(请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)．解：（1）(2)将t=1s,t=2s,代入上式即有(3)(4)(5)(6)例lhs求：船的速率解：lhs单位：rad/s单位：rad/s2角位置R角位移??沿逆时针转动，角位移取正值OX沿顺时针转动，角位移取负值五、圆周运动极坐标系中角速度角加速度 是恒量匀速圆周运动匀角加速圆周运动是恒量一般圆周运动线量速度、加速度角量角速度、角加速度角量与线量之间的关系 加速度可分为切向加速度和法向加速度（或向心加速度），切向加速度和法向加速度的大小分别为 加速转动方向一致减速转动方向相反 说明：切向加速度沿着轨道切向的方向，表示质点速率变化的快慢；法向加速度垂直于圆周的切向方向指向圆心，表示质点速度方向的改变而引起的速度的变化率 角速度也可表示为矢量 规定角速度矢量的方向垂直质点运动的平面，指向由右手螺旋法则确定，即当四指沿质点运动方向弯曲时，大拇指的指向就是角速度的方向 固有特性1-3牛顿运动规律一、牛顿运动定律的表述牛顿第一定律（Newton first law)(惯性定律) 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。包含两个重要概念：惯性和力 牛顿第二定律（Newton second law） 在受到外力作用时，物体所获得的加速度的大小与外力成正比，与物体的质量成反比；加速度的方向与外力的矢量和的方向相同。特点： 瞬时性；迭加性；矢量性牛顿第二定律的另一种形式（牛顿当年发表形式）任一时刻物体动量的变化率总是等于物体所受的合外力。或第三定律（Newton