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大学物理
质点运动学/01
本章导读3物体之间或同一物体各部分之间相对位置的变化称为机械运动(简称运动),它是自然界中最简单、最基本的运动形式。物理学中研究机械运动的规律及其应用的学科称为力学。在力学中,研究物体的运动状态随时间变化规律的学科称为运动学。质点是最简单、最理想的力学模型。
1.1质点运动的描述1.1.1质点研究物体的运动,首先要确定物体的位置。在某些情况下却可以不考虑物体的大小和形状,从而使问题简化。例如,一列火车由北京开往天津,当我们讨论火车的运行速度或运行时间这类问题时,由于列车的长度比北京到天津的距离小得多,所以就可以不考虑列车的长度。在这些情况下,我们可以把物体看作一个有质量的点,或者说,可以用一个有质量的点来代替整个物体,这样的点就称为质点。
1.1质点运动的描述1.1.2参考系与坐标系参考系:要描述一个物体的运动,需要以某个物体作为参考,这个被选作参考的物体称为参考系。通常,研究地面上的物体运动时,以地面作为参考系。在不指明参考系时,通常是以地球为参考系的。要想定量地描述物体的运动,就必须在参考系上建立适当的坐标系。坐标系分类:直角坐标系、极坐标系、自然坐标系、球坐标系、柱坐标系
1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移1.位置矢量定义:在选定的直角坐标系里,用一个由原点指向质点的矢量表示质点在空间的位置,该矢量称为位置矢量,简称位矢,用符号r表示。,,质点的位矢与参考点的选择有关。
1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移2.运动方程,,
1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移3.轨迹方程定义:如果从运动方程中消去时间t,则可得到x,y,z之间的关系式,称为质点的运动轨迹方程。4.位移定义:即从物体的初位置指向末位置的有向线段。位移既有大小,也有方向,故为矢量。,,?
1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移4.位移,,
1.1质点运动的描述1.1.4速度速度:物理学中用速度表示运动的快慢。物体的位移与发生这一位移所用时间的比值,称为物体运动的速度。速度不但有大小,而且有方向,也是矢量。速度的大小称为速率。,,
1.1质点运动的描述1.1.5加速度加速度:为了描述速度变化的快慢,这里引入加速度的概念。加速度是描述质点运动速度的大小和方向随时间变化快慢的物理量,通常用字母a来表示。1.平均加速度,,
1.1质点运动的描述1.1.5加速度2.瞬时加速度,,
1.1质点运动的描述1.1.6运动学的两类问题一类是已知质点的运动方程,求解任意时刻质点的速度和加速度的问题;另一类是已知质点的加速度和初始条件,求任意时刻质点的速度和运动方程的问题。,,,,
1.2直线运动质点直线运动是一维运动,因而我们只需选取运动的直线作为坐标轴即可。,,,,
1.2直线运动1.匀速直线运动,,,,2.匀变速直线运动
1.2直线运动例题讲解1,,,,
1.2直线运动例题讲解2,,,,
1.2直线运动例题讲解3,,,,
1.3圆周运动1.3.1圆周运动的线量描述,,,,两个单位矢量切向单位矢量:沿质点所在点的轨道切线方向;法向单位矢量:垂直于在同一点的切向单位矢量而指向曲线的凹侧。质点的速度:
1.3圆周运动1.3.1圆周运动的线量描述,,,,
1.3圆周运动1.3.1圆周运动的线量描述,,,,
1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述,,,,质点做圆周运动时,除了用线量描述之外,还可以用角量来描述。角坐标:(代数量)从OM起沿逆时针方向的角坐标为正,反之为负。
1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述,,,,
1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述,,,,
1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述,,,,
1.3圆周运动1.3.3匀角速圆周运动和匀角加速圆周运动,,,,
1.3圆周运动1.3.3匀角速圆周运动和匀角加速圆周运动,,,,
1.3圆周运动1.3.4向心力,,,,物体做匀速圆周运动时,力在速度方向上的分力等于零,即它的方向是与速度方向垂直,指向圆心的。向心力:使物体做匀速圆周运动的力。在光滑水平桌面的O点固定一根钉子,把绳的一端套在钉子上,另一端系一个小球,当小球在桌面上绕着O点做匀速圆周运动时,它所受到的绳子拉力就是它的向心力,方向沿着半径指向圆心。
1.3圆周运动1.3.4向心力,,,通过实验来研究向心力的大小与哪些因素有关:向心力演示器质量不同,两球的运动半径R和角速度w相同质量越大,所需的向心力就越大质量相同,运动半径相同角速度越大,所需的向
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