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1、第1讲 质点运动学基本概念第1讲:质点运动学基本概念内容:绪论、11 1绪论 (20分钟) 2力学的研究对象及其分类 (05分钟) 3参照系,坐标系和质点 (20分钟) 4描述质点运动的四个物理量 (55分钟)要求: 1了解物理学的研究对象及其分类; 2了解力学的研究对象及其分类; 3理解参照系、坐标系和质点的概念; 4掌握描述质点运动的四个物理量;重点与难点: 1描述质点运动的四个物理量; 2微积分(Calculus)的应用。作业:问题:P24:1,2,3,5习题:P25:1,3,8预习:1-2,1-3,1-4绪论一、物理学及其研究对象:1什么是物理学? 自然界是由物质组成的,一切物质都在不
2、停地运动着。在自然界中,既没有不运动的物质,也没有脱离物质的运动。自然界有许多运动形式,如机械运动、电磁运动、分子热运动、原子和原子核运动、化学运动和生物运动等等。所有这些运动既相互联系,又相互区别(在本质上)。物理学就是研究物质运动中最普遍、最基本的运动形式的一门学科。物理学是研究物质的运动形态与相互作用的基本规律的科学。物理学的研究目的在于认识物质运动的普遍规律。物理学是研究自然界基本规律的科学,它的英文单词“Physics”来源于希腊文,原义是自然。中文的含义是“物”(物质的结构、性质)和“理”(物质的运动、变化规律),与现代观点相吻合。2物理学的研究对象: 机械运动 力学(Classi
3、cal Mechanics) 分子热运动 热学(Thermodymics) 电磁运动 电磁学、光学(Electromagnetics、Optics) 原子和原子核运动 原子物理学、原子核物理学(Atomics Physics)物理理论的三部分内容:l 概念:通常是抽象的、不能直接感知;l 假设:关于这些概念(物理量)的数学表示;l 关系:一个或一组方程,用于表示物理量之间的关系。 基本粒子运动: 基本粒子物理学(Fundamental Particle Physics)3物理学的分类: 物理学理论分为五大块:l 经典力学(Classical Mechanics)l 热力学(Thermodyna
4、mics)l 电磁学(Electromagnetics)l 相对论(Relativity)l 量子力学(Quantum Mechanics)按照研究的方法,可分为:理论物理,实验物理和计算物理。4大学物理学课程的任务和目的在大学物理中,物理学的研究内容包括:力学、热学、电磁学、振动与波、光学、相对论与近代物理学等。1)学习物理学的基本原理、基本思想和基本方法;2)学习力学、热学、电磁学、光学和近代物理等基本知识;3)了解物理学的最新进展及其在自然科学中的地位和作用;4)了解物理学知识的广泛应用。5学习物理学的困难1)物理学内容广泛:涵盖力学、热学、光学、电磁学等领域;2)时空跨度大:从经典到近
5、代,从宏观到微观和宇观;3)方法变化大:从中学的常量问题到应用矢量和微积分处理复杂的变量问题。二、学习物理学的意义:进入科学技术的任何一个领域,都必须敲开物理学的大门。三个提高l 科学实验的能力l 抽象思维的能力l 计算能力1物理学是一门科学(素质课)。物理学本身是一门严谨的学科体系,它有系统的理论和方法,学习物理学可以培养我们自身的理论修养、逻辑思维能力和分析问题解决问题的能力,学会科学的思想方法和研究问题的方法。2物理学是基础课。物理学的知识在我们日常生活中随处可见,物理学也是后继专业课程的基础课。上大学的好处:l 大学的课程设置培养人才l 大学的资源设施l 大学的影响3物理学是必修课。物
6、理学也是工科专业的一门必修课。l即:1学习物理学有好处;2需要学习物理学;3必须学习物理学。*大学物理课程的地位、性质和目的大学物理是一门必修公共基础课;通过本课程的学习:(1)使学生较全面系统地获得自然界各种基本运动形式及其规律的知识;(2)培养学生的科学思想和研究方法,使学生在科学实验、逻辑思维和解决问题的能力等方面都得到基本而系统的训练。大学物理教学的目的就是让学生打下坚实的物理基础,提高学生的科学素养,开阔思路及激发其探索和创新精神,增强学生自我更新知识的能力,以适应飞速发展的科技时代的种种要求。在课程的教学过程中,要通过各个教学环节逐步培养学生具有抽象思维能力、逻辑推理能力和自学能力
7、,并特别注意培养学生具有灵活运用所学知识去综合分析问题和解决问题的能力。*课程的学习方法(1)态度上重视,认真听课,不懂就问;(2)做好预习、听课、复习几个环节;(3)完成足够的思考题和习题;三、几点要求: 1课前尽量预习;2上课认真听讲,要求记笔记,不懂的内容要及时问; 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。关于记笔记:最简单的就是把主要的内容抄下来。1)书上的东西不是自己的,只有自己写的东西才有可能是自己的;2)有助于培养自己的思考能力,避免外界干扰;3)复习有依据。 要求记笔记,并用一本质量较好的笔记本记笔记。关于做习题: 美国物理
8、学家费曼:习题能够充实课堂讲授。使讲过的概念更加实际和更加完整和更加易于记忆。作业要求:完成一定数量的作业习题是为了熟练掌握、灵活运用基本物理概念和原理,提高分析解决问题的能力。长期坚持认真地做好每一道习题还有助于培养严谨的科学作风,提高清晰的论证和表述能力。为了同学们高标准地完成物理作业,提出如下基本要求:1按时交作业;2要写“已知”、“求”、“解”或抄题或题号;3使用定理、定律要注明对象与条件;4要有必要的图示;5先给出文字解,再代入数据,给出数值解(保留三位有效数字);6字迹工整、清晰,不要乱涂、乱改、乱画,保持作业本干净。(1)认真复习;(2)弄清题意;(3)画示意图;(4)明确根据;
9、(5)先求文字解;(6)对结果进行必要的讨论。赵凯华:怎样学习物理学?1)勤于思考:用自己的语言陈述物理学的概念、定义、公式中的符号和本身的物理意义,自己推公式,掌握它们成立的条件,关键步骤和推导的技巧;2)悟物穷理:多提问题,建立自己的物理图象。 在大学物理的学习中,除了学习物理学事实、定律、方程和解题技巧外,还必须努力从整体上掌握物理学,要了解各个分支间的联系。在学习中,对于基本物理定律的优美、简洁、和谐以及辉煌应有所体会,要学习鉴赏物理学的普适程度,了解其适用范围;还要学习区别理论和应用,物理思想和普适程度,一般规律和特殊事实,主要效应与次要效应,传统推理与现代推理等。四、 计划:大学物
10、理包括理论课和实验课,教学大纲规定理论课128学时,实验课56学时。实验课由实验室负责。本学期理论课:64学时,讲力学、热力学、电学内容,其中 力学: 32学时,包括习题课:4学时 热力学: 14学时,包括习题课:2学时 电学: 16学时,包括习题课:2学时 机动: 2学时课程学习方法:l 讲课l 习题讨论课l 作业l 自学、写小论文l 答疑l 期中测验、期末考试五、成绩计算:考试成绩:70%闭卷考试 平时成绩:10作业、课堂表现 小论文: 20要求有自己的观点平时成绩主要以平时作业完成情况、课堂纪律和回答问题情况以及中期考查情况综合定量评定。具体是:(1)采用固定座位,分班对号就座;课堂违纪
11、一次扣1分;迟到、早退1次扣0.5分;旷课1节扣1分;(2)缺交一次作业扣1分;迟交作业一次扣0.5分;欠作作业1题扣0.5分;(3)10分扣完为止。六、教材与参考书教材:物理学(第四版)(上、中、下)、马文蔚,高等教育出版社参考书: 1物理学学习指南、马文蔚,高等教育出版社 2大学物理学(力学、热学、电磁学)、张三慧主编,清华大学出版社3基础物理学、陆果,高等教育出版社 4大学物理学、卢德馨,高等教育出版社5大学物理习题讨论课指导,沈慧君,王虎株,清华大学出版社6漆安慎力学基础7)赵凯华电磁学、学习指南8南开大学 大学普通物理网上教学系统,9同济大学 工科大学物理学习辅导系统,10装备指挥设
12、备技术学院 大学物理网络教学系统,第一部分 力学一、什么是力学(Mechanics)?物理学研究自然界中最基本的现象和规律, 一切物理现象都是物质运动的表现。在物质的各种运动形式中,最简单、最基本的一种运动是物体之间或物体各部分之间相对位置的变化,称为机械运动(Mechanical Motion)。机械运动是一切物理运动中最简单的运动;机械运动的例子很多,如车辆的行驶、机器的转动、星体的运动等。质点的曲线运动是机械运动中最基本的形式。力学就是研究机械运动及其规律的科学。力学是其他学科的基础。二、力学的分类:根据研究内容的不同,力学分为静力学、运动学和动力学三部分。 运动学(Kinematics
13、)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。 运动学研究的是如何描述物体的运动,以及各运动学量之间的关系,它不涉及引起和改变运动的原因;动力学研究的是物体运动与物体间相互作用的内在联系;静力学研究的是物体在相互作用下的平衡问题。根据研究对象的不同,力学又可分为质点力学和刚体力学。 质点力学研究对象为质点:1,2,3章 刚体力学研究对象为刚体:4章三、数学工具微积分和矢量牛顿和莱布尼兹在研究经典力学的过程中,同时创立了微积分(Calculus),可见在处理力学问题中微积分的重要性。此外,矢量(Vector)在力学中也是一个重要的数学工具。四、本部分内容:第一章 质点运动学第二章 牛顿定律第三章 动量守恒定律和能量守恒定律第四章 刚体的转动第五章 万有引力场第十八章 相对论 第五章不讲。第一章 质点运动学运动学是研究物体位置随时间变化规律的力学内容。本章主要内容有:1 三个概念:参考系、坐标系、质点2 四个物理量:位置矢量、位移、速度、加速度3 四种运动:直线运动、曲线运动、斜抛运动、圆周运动 本章的内容绝对不是高中物理内容的简单重复,它包含许多新的物理思想和数学方法,一定要重视。 包括4节:1