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1、引言,一、什么是物理学?,概括地说,物理学就是探讨物质结构和物质运动基本规律的学科 。,分子热运动热学,物质基本运动形式:,机械运动力学,电磁运动电磁学,原子运动量子力学,物理学大蟒,二、物理学的研究领域：,空间尺度:,从小到线度 (d)为10-15m的质子(proton),大到线度(d)为1024m的超星系团。,时间标度:,从最不稳定的粒子寿命（Z。)10-25 s直到寿命 长达1039s的质子。注意：宇宙年龄大约1018 s。,三、 物理学的研究方法,提出命题, 物理学是一门理论和实验高度结合的精确,物理的直觉和想象力及洞察力也常常产生重大突破和发现,其研究方法可概括为：,科学，, 对称性
2、分析 守恒量的利用 简化模型的选取 概念和方法的类比,从方法论上讲，物理学的研究方法可分为：, 演绎法：, 归纳法：,基本定律,推理、演算,新理论,归纳实验、观测事实,假设、模型,新理论（分子运动理论、量子理论）,具体地说，物理学还有许多有特色的方法，, 定性和半定量分析 量纲分析 能量分析 ,比如：,四、学习物理学的意义：,物理学是一切自然科学的基础。, 物理学为其他学科创立技术和原理 重大新技术领域的创立总是经历长期的物理酝酿,卢瑟福 a 粒子散射实验(1909)核能利用(40年后) 爱因斯坦受激辐射理论(1917) 第一台激光器(1960),量子力学,费米狄拉克统计,固体能带理论(20年
3、代) 晶体管诞生(1947),集成电路(1962),大规模集成电路 (70年代后期),四、学习物理学的意义：,2.这是一门理工专业的必修课（为专业知识打下物理基础）！,物理学的思想和观点 如 建理想化模型 从物理本质上提出和研究本专业问题 创新能力 在工程技术中引入物理学的新成果,五、学习物理学方法及注意事项, 作业：高质量地及时完成作业（尽量独立完成）。, 严守课堂纪律（不迟到，不随便说话）。, 重视预习和复习，主动培养自学能力。,知识储备：数学知识储备。力学部分（矢量计算和微积分知识）, 逻辑思维能力：注意演算理论推导和习题练习。,在各种形态的物质运动中，机械运动是最简单的一种是物体的位置
4、随时间的一种变动。一个外物体相对另一物体的位置随时间而变化的过程。是最简单最基本的运动。如交通工具的行驶，天体的运行等。,力学的研究对象：,力学,经典力学研究的是宏观物体的低速运动。,力学分类：,本篇讲述的内容主要包括质点力学，部分刚体力学，着重阐明动量、角动量和能量的有关概念及相应的守恒定律。,运动学、动力学、静力学。,物体的机械运动。,运动学(kinematics),动力学(dynamics),静力学(statics)（一门力学分支）,只描述物体的运动，不涉及引起运动和改变运动的原因。,研究运动与相互作用之间的关系。,研究物体在相互作用下的平衡问题(土建工程）。,牛顿力学只涉及宏观物体的低
5、速运动, 是整个物理学的基础, 广泛应用于工程技术,一 参考系 质点,选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同，这就是运动描述的相对性.,坐标系：参考系的数学抽象（直角、极和自然等）.,物体能否抽象为质点，视具体情况而定,质点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型 . 目的是为了突出研究对象的主要性质 , 暂不考虑一些次要的因素 （实际物体可看成有很多质点组成）.,地日间平均距离 r ：1.5 108 km 地球半径 R ： 6.37 103 km r,二 位置矢量 运动方程 位移,1 位置矢量,*,位矢 的值为,确定质点P某一时刻在 坐标系里的位置的物理量称位置矢量, 简称位矢 .,式中
6、、 、 分别为x、y、z 方向的单位矢量.,位矢 的方向余弦,P,2 运动方程,从中消去参数 得轨迹方程,3 位移,经过时间间隔 后, 质点位置矢量发生变化,把 由始点 A 指向终点 B 的有向线段 称为点 A 到 B 的位移矢量 , 简称位移.,位移的大小为,位移,若质点在三维空间中运动,4 路程（ ）: 质点实际运动轨迹的长度.,A) 确切反映物体在空间位置的变化, 与路径无关，只决定于质点的始末位置.,B）反映了运动的矢量性和叠加性.,位矢长度的变化,位移与路程,（B） 一般情况, 位移 大小不等于路程.,（D）位移是矢量, 路程是标量.,（C）什么情况 ？,不改变方向的直线运动; 当
7、时 .,三 速度,1 平均速度,在 时间内, 质点从点 A 运动到点 B, 其位移为,时间内, 质点的平均速度,平均速度 与 同方向.,平均速度大小,或,2 瞬时速度,当质点做曲线运动时，质点在某一点的速度方向就是沿该点曲线的切线方向 .,当 时平均速度的极限值叫做瞬时速度， 简称速度,当 时，,瞬时速率：速度 的大小称为速率,若质点在三维空间中运动,其速度为,平均速率,瞬时速率,1） 平均加速度,与 同方向 .,（反映速度变化快慢的物理量）,单位时间内的速度增 量即平均加速度,2）（瞬时）加速度,四 加速度,加速度大小,加速度,加速度大小,质点作三维运动时加速度为,吗？,问 吗？,因为,所以
8、,例 匀速率圆周运动,所以,而,【例】一质点在Oxy平面内运动，运动方程为：,其中A、w为常量，求质点的轨迹方程以及质点在任意t时位矢、速度和加速度的大小和方向。,【解】,质点运动方程的分量形式为：,联立消去t可得到轨迹方程,这是一个圆的方程，圆心在原点O，半径为A，见下图，可见质点在作圆周运动。,位矢大小为,位矢的方向可用位矢的斜率表示,（1）,质点速度为：,速度的分量为：,故速度的大小即速率为：,质点的速率为常量，即质点作匀速率圆周运动。 质点速度的方向角的斜率为：,（2）,比较（1）式和（2）式，可知速度和位矢的斜率的积为 1，即速度v和位矢r垂直，速度沿圆周的切线方向。,质点的加速度为：,可见加速度方向与位矢相反，即指向圆心。,加速度的大小为：,即加速度的大小也是一个常量。,
