《(理学)大学物理系列二：质点运动学ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(理学)大学物理系列二：质点运动学ppt课件（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第一章,质点运动学,Particle Kinematics,教学基本要求,一 掌握位置矢量、位移、速度，加速度(线量和角量)等物理量的意义及其相互关系；能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度；能计算质点做圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度（正运算）。,二 了解由加速度及初始条件求运动方程（逆运算）。,1.1 质点运动的描述,第一章,质点运动学,一 参考系 坐标系,1. 参考系（reference system）,2. 坐标系（coordinate system）,为描述物体的运动而选择的标准物叫做参考系.,运动具有绝对性，而对运动的描述却是相对的。,要定量
2、描述物体的位置与运动情况，需在参照系上建立相对静止的坐标系。,坐标系和参考系是任意选择的,3. 物理模型（physical model）,质点（particle）,在某些情况下，物体的大小、形状对研究的运动不产生影响，或其影响可以忽略，把这样的物体简化为质点。,质点是理想模型，并非真实存在；,物体能否被视为质点是有条件的相对的。,二 位矢 运动方程 位移,1. 位置矢量（position vector）,由坐标原点到物体所在位置的矢量叫做位置矢量，简称位矢或矢径。,直角坐标系中，位置矢量可表为：,大小：,方向：,2. 运动方程（motion equation ）,位矢与时间的关系称为运动方程,
3、矢量式：,标量式：,质点在空间的运动路径称为轨道，将运动方程中的时间t 消去，得质点运动的轨道方程。,例如：,轨道方程：,3. 位移（displacement ）,以平面运动为例，取平面直角坐标系。设 时刻质点在A点， 时刻质点在B点。,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 ，位移矢量也简称位移。,位移的大小为,若质点在三维空间中运动， 则在直角坐标系 中其位 移为,路程（ ）: 质点实际运动轨迹的长度.,又,位移的物理意义,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.,三 速度（velocity）,
4、1. 平均速度,描写质点运动的快慢和方向的物理量。,平均速度是矢量，其方向与位移的方向相同。,2. 瞬时速度,当 时平均速度的极限值叫做瞬时速度, 简称速度,当 时,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。,在直角坐标系中,大小：,方向：,3. 速率,平均速率,瞬时速率,当 时,四 加速度（acceleration）,1. 平均加速度,描写质点速度变化的快慢和方向的物理量。,2. 瞬时加速度,与 同方向,在直角坐标系中,大小：,方向：,例1,解：,例1,解：,1、已知运动方程，求速度、加速度,2、已知加速度和初始条件，求速度和运动方程,运动学中的两类问题,一质点沿
5、x轴作直线运动，其位置坐标与时间的 关系为 x=10+8t-4t2,求： （1）质点在第一秒内和第二秒内的平均速度。 （2）质点在t=0、1、2秒时的速度。,解：,例2,(1),代入 得：,例3,解：,一质点沿x轴运动，已知加速度为 。初始条件为 时， 。求运动方程。,1.2 圆周运动,第一章,质点运动学,方向描述,作相互垂直的单位矢量,切向单位矢量,法向单位矢量,指向轨道的凹侧,指向物体运动方向,切向加速度,法向加速度,一 自然坐标系(natural coordinate system),法向加速度、由速度方向变化引起,切向加速度、由速度大小变化引起,加速度总是指向曲线的凹侧,二 圆周运动,
6、匀速圆周运动,向心加速度,三 圆周运动的角量描述,1. 平面极坐标,设一质点在 平面内 运动，某时刻它位于点 A .矢 径 与 轴之间的夹角 为 . 于是质点在点 A 的位 置可由 来确定 .,以 为坐标的参考系为平面极坐标系 .,2. 圆周运动的角量描述,角速度,角加速度,单位：rad/s,单位：rad/s2,匀速圆周运动,是恒量,匀角加速圆周运动,是恒量,一般圆周运动,3. 角量与线量的关系,对于作曲线运动的物体，以下几种说法中哪几种是正确的： （A）切向加速度必不为零； （B）法向加速度必不为零（拐点处除外）； （C）由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零； （D）若物体作匀速率运动，其总加速度必为零； （E）若物体的加速度 为恒矢量，它一定作匀变速率运动 .,由楼窗口以水平初速度v0射出一发子弹，取枪口为原点，沿v0为x轴，竖直向下为y轴，并取发射时t=0.试求： (1)子弹在任一时刻t的位置坐标及轨道方程； (2)子弹在t时刻的速度，切向加速度和法向加速度。,解：(1),例4,(2),与切向加速度垂直,与速度同向,变速直线运动,匀变速直线运动,匀速直线运动,一般曲线运动,根据下列质点加速度情况判断质点的运动：,根据下列质点加速度情况判断质点的运动：,变速圆周运动,匀变速圆周运动,匀速圆周运动,匀速曲线运动,
