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大学物理力学简介PPT课件

目录

引言

质点和刚体运动学

动力学基础

弹性力学基础

流体力学基础

相对论力学简介

01

引言

Chapter

03

科学技术发展

物理力学的发展推动了科学技术的进步，为新材料、新能源等领域提供了理论支持。

01

基础学科

物理力学是物理学的基础分支，为其他物理学科提供基本理论和研究方法。

02

工程应用

物理力学在工程领域具有广泛应用，如机械、土木、航空航天等。

通过实验观测和测量，获取物理力学现象的数据和规律。

实验研究

运用数学工具，建立物理力学现象的理论模型，进行定量分析和解释。

理论分析

利用计算机进行数值模拟，模拟物理力学现象的过程和结果，为实验和理论分析提供辅助手段。

数值模拟

02

质点和刚体运动学

Chapter

速度描述质点运动的快慢和方向，加速度描述速度变化的快慢和方向。

描述质点运动需选择合适的参照系和坐标系，如直角坐标系、极坐标系等。

忽略物体形状和大小，只考虑其质量的理想化物理模型。

位置矢量描述质点在空间中的位置，位移描述质点位置的变化。

参照系与坐标系

质点的定义

位置矢量与位移

速度与加速度

1

2

3

质点沿直线以恒定速度运动，加速度为零。

匀速直线运动

质点沿直线运动且加速度恒定，速度均匀变化。

匀变速直线运动

在忽略空气阻力的条件下，物体仅受重力作用而做的匀变速直线运动。

自由落体运动

在受力或运动过程中，形状和大小保持不变，且内部各点相对位置不变的物体。

刚体的基本运动形式

包括平动、转动和复合运动。平动时刚体内各点运动情况相同；转动时刚体绕某固定轴线作旋转运动；复合运动则是平动和转动的叠加。

刚体运动的描述

描述刚体运动需选择合适的参照系和坐标系，并引入转动中心、转动半径、转动角度等概念。同时，还需了解角速度、角加速度等描述刚体转动的物理量。

刚体的定义

03

动力学基础

Chapter

牛顿第二定律（加速度定律）

物体加速度的大小与作用力成正比，与物体质量成反比，方向与作用力方向相同。

牛顿第三定律（作用与反作用定律）

任何两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。

牛顿第一定律（惯性定律）

物体在不受外力作用时，其运动状态不会发生改变。

动量定理

物体动量的变化率等于作用在物体上的合力。

动量守恒定律

在一个封闭系统中，没有外力作用时，系统总动量保持不变。

物体角动量的变化率等于作用在物体上的合力矩。

角动量定理

在没有外力矩作用的情况下，系统总角动量保持不变。

角动量守恒定律

在一个封闭系统中，没有能量损失或增加，能量只能从一种形式转化为另一种形式，总能量保持不变。

在只有重力或弹力做功的情况下，物体机械能（动能和势能之和）保持不变。

机械能守恒

能量守恒定律

04

弹性力学基础

Chapter

应力

物体内部单位面积上所受的力，表示物体内部某一点的受力状态。

平衡方程

描述物体内部各点的受力平衡条件，是弹性力学的基本方程之一。

几何方程

描述物体变形与位移之间的关系，是弹性力学的另一个基本方程。

物理方程

描述应力与应变之间的关系，反映了物体的弹性性质。

01

02

03

04

结构设计

弹性力学为结构设计提供了理论基础，可以帮助工程师进行结构分析和设计。

强度计算

弹性力学中的应力分析和强度理论可以用于计算物体的承载能力和寿命。

材料选择

弹性力学可以帮助工程师了解不同材料的弹性性质，为材料选择提供依据。

振动分析

弹性力学中的振动理论可以用于分析物体的振动特性和减振设计。

05

流体力学基础

Chapter

流体是指能够流动的物质，具有易变形、无固定形状、受力后内部产生应力的特点。

流体的定义和性质

流体处于静止状态时，作用在接触面上的压力称为流体静压力，其大小与流体的密度和高度有关。

流体静压力

根据流体静力学原理，可以推导出流体静力学基本方程，用于计算流体中任一点的压力。

流体静力学基本方程

流体运动的描述

流体运动可以分为层流和湍流两种形态，层流时流体分层流动，互不干扰；湍流时流体内部存在剧烈的涡旋和掺混。

流体动力学基本方程

根据牛顿第二定律和质量守恒定律，可以推导出流体动力学基本方程，用于描述流体的运动状态。

流体运动的能量守恒

流体在运动过程中，遵循能量守恒定律，即动能、势能和内能之和保持不变。

伯努利方程是流体动力学中的一个重要方程，描述了流体在重力场中作稳定流动时的能量守恒关系。

伯努利方程可以应用于许多实际问题，如计算流速、流量、压力等，是工程设计和科学研究中的重要工具。

伯努利方程

伯努利方程的应用

粘性流体是指具有粘性的流体，其内部存在摩擦力，使得流体在运动时受到阻力。

粘性流体的定义和性质

根据牛顿内摩擦定律和质量守恒定律，可以推导出粘性流体的运动方程，用于描述粘性流体的运动规律。

粘性