《沈阳大学《大学物理上篇》课件-第一章 质点运动学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沈阳大学《大学物理上篇》课件-第一章 质点运动学（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大学物理大学物理力学研究的是物体的行为力学研究的是物体的行为力学力学经典力学：弱引力场中宏观物体的低速运动经典力学：弱引力场中宏观物体的低速运动相对论力学：高速运动领域的物体的行为相对论力学：高速运动领域的物体的行为量子力学：微观领域粒子的行为量子力学：微观领域粒子的行为 经典力学是许多技术领域（土木建筑、交通、机械、制造、经典力学是许多技术领域（土木建筑、交通、机械、制造、航空航天）的基础理论航空航天）的基础理论经典力学的决定论被量子力学打破经典力学的决定论被量子力学打破 混沌运动：决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运混沌运动：决定性动力学系统中出现的一种貌似随机的运动。非线形系统对初值
2、的极端敏感性动。非线形系统对初值的极端敏感性不可预测。又称蝴不可预测。又称蝴蝶效应。蝶效应。经典力学的决定论又被混沌运动打破经典力学的决定论又被混沌运动打破。返回总目录返回总目录经典力学经典力学-研究物体机械运动的科学研究物体机械运动的科学。机械运动机械运动-物体相对位置或自身各部份的相对物体相对位置或自身各部份的相对位置发生变化的运动。位置发生变化的运动。 大学物理目录1返回总目录返回总目录下一页上一页请链接到各节请链接到各节大学物理本章本章教学要求：教学要求： 掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。能借
3、助于直角坐标等描述质点运动和运动变化的物理量。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。能计算质点系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。理解质点在不同参照系中相对运动规律。速度。理解质点在不同参照系中相对运动规律。本章重点：本章重点：掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度，切掌握位矢、位移、速度、加速度、角速度和角加速度，切向加速度和法向加速度等物理量。向加速度和法向加速度等物理量。本章难点：本章难点：物理量的物理量的矢量矢量描写，在直角坐标系中物理量的矢
4、量计算描写，在直角坐标系中物理量的矢量计算大学物理1.1节提要返回目录下一页上一页大学物理返回目录下一页上一页大学物理P(x,y,z)返回目录下一页上一页大学物理位移返回目录下一页位移大小位移大小上一页位移：位置矢量的增量增量：末量减初量大学物理速速度度是是描描述述质质点点位位置置随随时时间间变化的快慢和方向的物理量。变化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。平均速度是矢量，其方向与位移的方向相同。平均速率是标量。平均速度的大小一般并不平均速率是标量。平均速度的大小一般并不等于平均速率。等于平均速率。返回目录下一页上一页瞬时速度的大小等于瞬时速率。瞬时速度的大小等于瞬时
5、速率。大学物理速度返回目录下一页上一页大学物理加速度返回目录下一页上一页131 加速度大学物理返回目录下一页上一页加加速速度度的的方方向向就就是是时时间间 t趋趋近近于于零零时时，速速度度增增量量的的极极限限方方向向。加加速速度度与与速速度度的的方方向向一般不同。一般不同。大学物理质点作曲线运动，判断下列说法的正误。质点作曲线运动，判断下列说法的正误。思考题思考题 BS AoxyzoS返回目录下一页上一页大学物理1 13 32 2 切向加速度和法向加速度切向加速度和法向加速度 在在一一般般圆圆周周运运动动中中，质质点点速速度度的的大大小小和和方方向向都都在在改改变变，即即存存在在加加速速度度。
6、采采用用自自然然坐坐标标系系，可可以以更更好地理解加速度的物理意义。好地理解加速度的物理意义。 在在运运动动轨轨道道上上任任一一点点建建立立正正交交坐坐标标系系, ,其其一一根根坐坐标标轴轴沿沿轨轨道道切切线线方方向向, ,正正方方向向为为运运动动的的前前进进方方向向；一一根根沿沿轨轨道道法法线线方方向向，正正方方向向指指向向轨轨道道内内凹凹的一侧。的一侧。切向单位矢量切向单位矢量法向单位矢量法向单位矢量显然，轨迹上各点处，自然坐标轴的方位不断变化。显然，轨迹上各点处，自然坐标轴的方位不断变化。1.1 1.1 自然坐标系自然坐标系返回目录下一页上一页一般不是常矢量大学物理返回目录下一页上一页大
7、学物理返回目录下一页上一页思考：如果已知质点运动方程思考：如果已知质点运动方程是否可以求出质点的切向加速度与法向加速度？是否可以求出质点的切向加速度与法向加速度？大学物理对例1-7解的讨论返回目录下一页上一页大学物理例：一质点沿半径为例：一质点沿半径为R的圆周运动，质点所经的圆周运动，质点所经过的弧长与时间的关系为：过的弧长与时间的关系为：其中其中b、c是大于零的常量，求从是大于零的常量，求从t=0开始到达切开始到达切向加速度与法向加速度大小相等时所经历的时间向加速度与法向加速度大小相等时所经历的时间解：解：由题意由题意解得：解得：返回目录下一页上一页大学物理圆周运动的角量描述 角量与线量的关
8、系s返回目录下一页上一页大学物理返回目录下一页上一页s大学物理1.3节质点运动学的基本问题返回目录下一页上一页一维运动公式：略去下标：大学物理一维运动公式：略去下标：大学物理质点作匀加速直线运动，加速度为正。质点作匀加速直线运动，加速度为正。质点作匀加速直线运动，加速度为负。质点作匀加速直线运动，加速度为负。质点作变加速直线运动，加速度为正。质点作变加速直线运动，加速度为正。质点作变加速直线运动，加速度为负。质点作变加速直线运动，加速度为负。质点的运动学方程为质点的运动学方程为x=6+3t-5t3(SI),且且t0，判断正，判断正误误:提示：返回目录下一页上一页大学物理绳拉船例题之解返回目录下
9、一页上一页大学物理例1-7求解讨论YxXOy返回目录下一页上一页大学物理例题(已知加速度求位移)返回目录下一页上一页大学物理解法2返回目录下一页上一页大学物理【例例1-51-5】 考虑空气阻力对物体垂直上抛过程的影响考虑空气阻力对物体垂直上抛过程的影响。设物体垂直上抛的初速度为，空气阻力产生的加速度为，其中为常数，负号表示阻力产生的加速度与物体的运动方向相反。求物体上升过程中的速度。解解: 在垂直上抛过程中，物体始终受到重力和空气阻力的作用，速度随时间变化的方程为 分离变量，改写上式：大学物理一一 时间与空间时间与空间 在两个相对作直线运动的参考系中，在两个相对作直线运动的参考系中， 时间的测
10、时间的测量是绝对的，空间的测量也是绝对的，量是绝对的，空间的测量也是绝对的， 与参考系无与参考系无关，关， 时间和长度的的绝对性是经典力学或牛顿力学时间和长度的的绝对性是经典力学或牛顿力学的基础的基础 .AB 小车以较低的速度小车以较低的速度 沿水平轨道先后通过沿水平轨道先后通过点点 A 和点和点 B . 地面上人测得车通过地面上人测得车通过 A、B 两点间两点间的距离和时间与车上的人测量结果相同的距离和时间与车上的人测量结果相同 .大学物理 研研究究火火车车在在其其轨轨道道上上运运动动，一一小小球球在在车车厢厢内内运运动动，以以火火车车或或者者静静止止的的地地面面为为参参考考系系来来研研究究
11、小小球球的的运运动动情情况。况。 运运动动是是绝绝对对的的，但但是是运运动动的的描描述述具具有有相相对对性性，在在不不同同参参考考系系中中研研究究同同一一物物体体的的运运动动情情况况结结果果会会完完全不同。全不同。观察小球与火车的运动情况：观察小球与火车的运动情况：运动描述的相对性运动描述的相对性 伽利略坐标变换伽利略坐标变换大学物理物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系二二 相对运动相对运动 不不同同参参考考系系对对同同一一个个运运动动描描述述的的结结果果不不同同，其其结果之间是否有某种联系呢？结果之间是否有某种联系呢？大学物理*速度变换速度变换位移关系
12、位移关系P质点在相对作匀速直线运动的两个坐标系中的位移质点在相对作匀速直线运动的两个坐标系中的位移S 系系 系系 大学物理 伽利略速度变换伽利略速度变换若若则则 注意注意当当 接近光速时，伽利略速度变换不成立！接近光速时，伽利略速度变换不成立！加速度关系加速度关系绝对速度绝对速度相对速度相对速度牵连速度牵连速度大学物理 例例 如图示，一实验者如图示，一实验者 A 在以在以 10 m/s 的速率沿水的速率沿水平轨道前进的平板车上控制一台射弹器平轨道前进的平板车上控制一台射弹器, 此射弹器以与此射弹器以与车前进方向呈车前进方向呈 度角斜向上射出一弹丸度角斜向上射出一弹丸 . 此时站在地此时站在地面
13、上的另一实验者面上的另一实验者 B 看到弹丸铅直向上运动看到弹丸铅直向上运动, 求弹丸上求弹丸上升的高度升的高度 .A B速度变换速度变换解解 地面参考系为地面参考系为 S 系系 平板车参考系为平板车参考系为 系系大学物理弹丸上升高度弹丸上升高度解解 地面参考系为地面参考系为 系，平板车参考系为系，平板车参考系为 系系A B大学物理运动学小结注意机械运动的矢量性、瞬时性、相对性矢量性:用叠加原理把运动分解和合成瞬时性:必须用微积分方法求(加)速度相对性:选取适当坐标系使问题简化.大学物理1.4节 相对运动-位置关系返回目录下一页上一页图112相对运动大学物理1.6.1伽利略变换 大学物理速度关
14、系返回目录下一页上一页大学物理加速度关系返回目录下一页上一页大学物理例例：一一货货车车在在行行驶驶过过程程中中，遇遇到到5m/s竖竖直直下下落落的的大大雨雨，车车上上仅仅靠靠挡挡板板平平放放有有长长为为l=1m的的木木板板。如如果果木木板板上上表表面面距距挡挡板板最最高高端端的的距距离离h=1m，问问货货车车以以多多大大的的速速度度行驶，才能使木板不致淋雨？行驶，才能使木板不致淋雨？lh解解：车车在在前前进进的的过过程程中中，雨雨相相对对于于车车向向后后下下方方运运动动，使使雨雨不不落落在在木木板板上上，挡挡板板最最上上端端处处的的雨雨应应飘飘落落在在木木板板的的最最左端的左方。左端的左方。
15、45 返回目录下一页上一页大学物理附录：向量（矢量）知识简介附录：向量（矢量）知识简介教材中也可用黑体a表示：返回目录下一页（模）（模）式中式中 是是 在在 轴上的坐标，又称为分量或投影量轴上的坐标，又称为分量或投影量上一页大学物理与x轴负向的夹角为 ，则与x轴正向的夹角为 ，则矢量图A2 矢量的分量表示关于矢量的投影量(又称分量，是一个标量）在x轴方向的投影为矢量在y轴方向的投影为矢量矢量在x轴方向的投影为矢量相当于用垂直于轴的光照射矢量，矢量的影子在轴上的长度，或矢量终点坐标。大学物理那么：矢量的大小（模）为：那么：矢量的大小（模）为：返回目录下一页上一页大学物理矢量相加（减）矢量相加（减）平行四边形法则平行四边形法则三角形法则三角形法则返回目录下一页上一页大学物理返回目录下一页上一页大学物理返回目录下一页上一页大学物理由于 的方向可能随时间变化，因此，一般来讲，单位矢量 不为常矢量，单位矢量 对时间的导数 一般并不等于零。 在直角坐标系中：在直角坐标系中：返回目录下一页上一页大学物理返回目录上一页 初始条件为求已知设大学物理因此有， 上式不定积分的结果有一个常量，由初始条件 决定大学物理第一次作业1、习题一选2，填 22、习题一选1, 3， 4 ,5，填 1，3，5，计1，2，5
