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1、大学物理学,绪论,一、物理学的研究对象,1、物质的基本结构,2、物质间的相互作用,引力作用、电磁作用、强相互作用、弱相互作用,3、物质最基本、最普遍的运动形式 及转化规律,二、学习的主要内容,经典物理：力学、热学、电磁学、波动学,近代物理：狭义相对论、量子物理,三、物理学的地位和作用,1 自然科学和工程科学的基础,3 物理教育是一种素质教育,（1）知识方面：对物理学的内容和方法、工作语言、概念和物理图象、其历史、现状和前沿等方面从整体上都有一个全面的了解。,（2）能力方面：应用知识能力；获取信息的能力；洞察能力；创新能力；表达能力等。,（3）科学精神：正确的科学观，高尚的科学精神；对人类社会高
2、度的责任感； 学术上的交流合作精神等。,四 学习大学物理应注意的几个问题,、大学学习特点是进度快、内容多，要培 养自学能力；,、重视基本概念的理解。“用自己的语言表达出来”；要培养独立思考的能力；,、认真完成作业，培养自己分析问题和解决问题能力。,第一章 质点运动学,1-1 参考系 质点,定义：为描述物体的运动而选的标准物或物体组（如地球参考系）。,一、 参考系(Reference frame）,二 、质点（material point),质点是具有一定的质量而没有大小和形状的物体。,质点是理想模型。抽象条件为：,、形状大小不起作用，如平动；,、“物体线度”远小于“研究的距离” 如地球在太阳系
3、的公转,位置矢量：用来确定质点P位置的矢量。,表示质点P的位置：,（1）选取参考系；,（2）建立坐标系；,1-2 位置矢量、运动方程、位移,一、 位置矢量 （position vector）,定义：设t时刻物体在位置P，从原点O指向质点P点的有向线段称为位矢。,（3）确定单位矢量,注意：,位置矢量是矢量，它不仅有大小而且有方向,大小：,方向：,平面运动：,直线运动：,二、运动方程,或分量式：,2、轨道方程 运动质点在空间所经过的路径，叫做轨道。描述轨道的方程叫 轨道方程。,1、运动方程：质点P运动时，位矢 的大小和 方向均随时间而变化，故位矢 是时间t的函数,三、位移（displacement
4、）,位移是描述质点位置矢量改变的物理量。与质点运动状态变化相对应。,位移定义为：,在直角坐标系中：,注意：a） 和 是两个不同的概念； 注意 与 的区别,b）位移和路程是两个不同的概念。,1-3 速度和加速度,一、速度,1、平均速度,平均速度： 与 的比值为质点在 内的平均速度。公式为：,上式表明平均速度是矢量，方向与 相同。,2、瞬时速度,当 趋于0时， 也趋于0，则： 趋于一极限值，此极限值称为t时刻的瞬时速度，简称为速度。,讨论：,a）直角坐标中：,b）方向是该时刻轨道切线方向，并指向质点前进的方向；,c）速率：速度大小的值。,速度分量为：,加速度是描述速度随时间变化规律的物理量。,二、
5、加速度,1、平均加速度,质点做曲线运动， t时刻在A点速度为 ， 时刻到达B点速度为 时间内增量为,定义：,反映的是 时间内速度变 化的平均快慢程度。,、瞬时加速度,上式说明加速度为位矢的二阶时间导数。,令 ， 的极限值就是质点在点处的瞬时加速度。公式为：,注意：,1）瞬时加速度是矢量，方向与速度改变方向相同。,2）速度的大小、方向二者之一发生变化，瞬时加速度不等于零,在直角坐标系中：,例：设质点的运动方程为,（）计算在到这段时间间隔内的平均速度；,解：（）由平均速度的定义式，在 内的平均速度为：,其中,解（）：由题意知，速度的分量式为：,故t=3s时速度分量为,故t=3s时速度为,而在t=3
6、s时的速率为：,（）求时的速度和速率；,由运动方程可分别作x-t，y-t和y-x图。,（）作出质点运动的轨迹图。,例2如图所示A、B两物体由长为l的刚性细杆相连， A、B两物体可在光滑轨道上滑行。如物体A以恒定 速率v向左滑行，当 时，B的速度是多少？,（1）,物体B的速度为：,（2）,解 按图所选的坐标轴，A的速度为：,x、y是时间的函数，两端求导得：,则B的速度为：,因为,即：,当 时，,1-4 运动学第二类问题,（1）对于 由加速度的定义：,一 速度公式,第一类问题：已知 ，求 第二类问题：已知 ，求 。,分量式为：,（2）直线运动中，对于,对方程两端积分求解。,（3）对于 a=a(x)
7、,两端积分得：,二 运动方程,分量式为：,两边积分,由,解：a 是 t的函数，由相应的公式得：,则：,位置矢量为：,根据积分公式，得,三、 抛体运动,平抛运动,位置矢量为：,分量式：,轨道方程：,是一抛物线。,斜抛运动,已知 条件,任意时刻的速度：,任意时刻的位置：,消去得轨道方程：可知也是一条抛物线。,一定时对应的最大射程,）飞行总时间对应，,得：,）射程 ：（时对应的的值）,由,）上升最高时所需时间 对应,）上升最大高度，对应 时的值,得：,由,p连线与基准方向（轴） 之间的夹角定义为角坐标。 是的函数。,1-5 圆周运动,1、圆周运动角量描述,（1）角坐标,随时间的变化率。,单位：弧度秒，rad/s。,（2）角速度：,是矢量，在圆周运动中，可看成是代数量。,单位：rad,角速度 随时间的变化率：,单位：,（）角加速度：,2、 切向、法向加速度（线量加速度）,自然坐标系： 切线方向上的单位矢量； 法线方向上的单位矢量；,已知，,则：,1）匀速圆周运动：,3）对一般曲线运动: 用,讨论：,2）变速直线运动:,同一质点，可用角量，也可用线量，二者必有联系。,3 角量与线量之间的关系,4 积分公式,章小结,一、基本物理量,位置矢量,位移,瞬时速度,加速度,二、运动学两类问题,三、抛体运动和圆周运动,角速度、角加速度：,切向、法向加速度：,
