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1、概 述,大学物理主要有以下几个部分：1.力学2.热学3.声学4.光学5.电磁学,力 学,（Mechanics）,力学研究机械运动(machanical motion)，分为运动学(kinematics)、动力学（dynamics)。,本篇主要讨论质点力学,质点力学中先讨论运动学，再讨论动力学，最后讨论守恒定律。,第一章 质点的运动规律,1.1 机械运动的一般概念,一、参考系 质点 1.参考系(reference frame) :,为了描述一个物体的运动而选的标准物称为参考系。参考系的选择可视问题性质而任意选定，常选地球为参考系。,同一物体的运动，由于我们选取的参考系不同，对它的运动的描述就不同
2、，这称为运动描述的相对性。 因此，描述运动必须指出参照系。,注意：参考系不一定是静止的。,宇宙中的一切物体都在运动，没有绝对静止的物体，这叫运动的绝对性。,2、质点(particle),在只研究物体的平动时，物体的形状和大小可以忽略，可把物体看成一个只有质量、没有大小和形状的理想的点，这样的点通常称为质点。,质点是一个物理模型，把物体看作质点是有条件的、相对的。应当指出，把物体视为质点的研究方法，在实践上和理论上都是有重要意义的。当我们所研究的物体不能视为质点时，可把整个物体看作由许多质点组成，弄清楚这些质点的运动，就可以弄清楚整个物体的运动。所以，研究质点的运动是基础。,可以作为质点处理的物
3、体的条件：大小和形状对运动没有影响或影响可以忽略。,研究地球公转,地球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影响，作为质点处理。,研究地球自转,地球上各点的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形状不能忽略，这时不能作质点处理。,二、时间和空间,空间(space)反映了物质的广延性，与物体的体积和位置的变化联系在一起。,时间（time）反映物理事件的顺序性和持续性，与物理事件的变化发展过程联系在一起。,爱因斯坦：相对论时空观，时间与空间客观存在，与运动密不可分。,目前的时空观范围：宇宙的尺度1026m(20亿光年)到微观粒子尺度10-15m，从宇宙的年龄1018s(20亿年)到微观粒子的最
4、短寿命10-24s。,物理理论指出,空间和时间都有下限：分别为普朗克长度10-35m和普朗克时间10-43s 。,爱因斯坦,1.2 描述质点运动的物理量,一、位置矢量(position vector)为定量地描述运动，还须在参考系选定之后，在参考系上选择一个坐标系。坐标系通常有，直角坐标系、球坐标系、柱坐标系、极坐标系、自然坐标系。,在直角坐标系中，位置可以用从原点到质点所在位置的矢径来表示，即 位矢：,位矢单位：m,模：,方向余弦：,二、位移(displacement),y,o,Q,x,P,r1,r2,r,这称为质点的运动方程，,位移,在运动方程中把t消去可得到质点的轨道方程。,三、速度 (
5、velocity),速度单位：m/s,瞬时速度,速度方向沿运动曲线的切向，指向质点前进的一方。,速度大小,例1 设质点的运动方程为 ，其中 ， （1）求 s 时的速度。（2）确定质点运动轨迹。,所以t =3s时质点的速度为：,（2）由运动方程 和,消去t 可得轨迹方程为：,由此可知该质点的运动轨迹为抛物线。,解：（1）由题意可得速度矢量为：,四、加速度(acceleration),大小:,瞬时加速度,平均加速度,方向：t0时速度增量的极限方向，在曲线运动中，总是指向曲线的凹侧。,加速度单位为 m/s2,我们看到:已知质点的运动方程 ,可以通过它对时间求一阶导数得到质点运动的速度,对时间求二阶导
6、数得到质点运动的加速度;那么很自然我们会有这样的问题,已知质点运动的加速度和一些初始条件,能否求得质点的速度和运动学方程?如果能,怎么做?,显然,这是一个互逆过程.,运动方程,速度,加速度,?,?,例2 已知质点作匀加速直线运动，加速度为a，求该质点的运动方程。初始条件为:t =0, v =v0, r =r0.,解：已知速度或加速度求运动方程，采用积分法：,对于作直线运动的质点，采用标量形式,两端积分可得到速度,根据速度的定义式：,两端积分得到运动方程,消去时间，得到,例3.有一个球体在某液体中竖直下落,球体的初速度 ,它在液体中的加速度为 .问(1)t时刻后小球的速度大小是多大？(2)此球在t时刻前经历的路程有多长?,解:这是一个一维运动，故而解题过程中省略了矢量符号,(1),(2),讨论1、描述质点运动的状态参量的特性,（2）瞬时性。注意瞬时量和过程量的区别。,状态参量包括：,（1）矢量性。注意矢量和标量的区别。,（3）相对性。对不同参照系有不同的描述。,讨论2、运动的曲线图表示法：,例如在匀变速直线运动中可将x(t), v(t), a(t)用曲线表示，如图：,x,o,x(t1),x(t2),a-t,x-t,v-t,t,o,讨论,
