《教学课件PPT质点运动的描述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《教学课件PPT质点运动的描述（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版一参考系质点一参考系质点 为描述物体运动而选的标准物为描述物体运动而选的标准物1 1参考系参考系（1 1）坐标系）坐标系 在选定的参考物上建立固定的坐标系，可精在选定的参考物上建立固定的坐标系，可精确描述物体的运动确描述物体的运动. . 直角坐标系（直角坐标系（ x , y , z ）, 球坐标系（球坐标系（ r, ）,柱坐标系柱坐标系（ , , z ） , 自然坐标系自然坐标系 ( s ).常用坐标系：常用坐标系：11- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学
2、物理学第五版第五版物体大小和形状的变化对其运动的影物体大小和形状的变化对其运动的影响可忽略时的理想模型响可忽略时的理想模型2质点质点 物体能否抽象为质点，视具体情况而定物体能否抽象为质点，视具体情况而定地地日间距：日间距： 1.5 108 km地球半径：地球半径： 6.37 103 km太阳太阳地球地球(2) (2) 物体运动是绝对的物体运动是绝对的, ,但运动的描述是相对的但运动的描述是相对的. . (3) (3) 选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同. .21- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学
3、第五版第五版二二 位置矢量运动方程位移位置矢量运动方程位移1位置矢量位置矢量*方向：方向：大小：大小：确确定定质质点点P某某一一时时刻刻在在坐坐标系里的位置的物理量标系里的位置的物理量.31- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版分量式分量式 从上式中消从上式中消去参数去参数 得质点得质点的的轨迹方程轨迹方程2运动方程运动方程P41- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版3位移位移平面平面运动运动:BA三维三维运动运动:描写质点位置描写质点位置变化变化的物理量的物理量.51- -1
4、质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版4 路程路程( ( ) )从从P1到到P2：路程路程( (3) ) 位移是位移是矢量，矢量，路程是路程是标量标量位移与路程的区别位移与路程的区别( (1) ) 两点间位移是唯两点间位移是唯一的一的( (2) ) 一般情况一般情况 61- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版注意注意的意义不同的意义不同， ，位置矢量大小的增量位置矢量大小的增量位移矢量的大小位移矢量的大小71- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理
5、学第五版第五版三速度三速度1 平均速度平均速度 在在 时间内，质点时间内，质点位移为位移为BAsD描写物体运动快慢和位置变化方向的物理量描写物体运动快慢和位置变化方向的物理量. 平均速度平均速度 与与 同方向同方向.81- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版2瞬时速度（简称瞬时速度（简称速度速度）若质点在若质点在三维三维空间中运动，其速度空间中运动，其速度91- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版当当 时时, ,速度速度方向方向 切线向前切线向前速度速度大小大小速度速度 的值的值
6、 速率速率101- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版（1）求求 时的速度时的速度（2）作出质点的运动轨迹图作出质点的运动轨迹图 例例1 1 设质点的运动方程为设质点的运动方程为 其中其中式中式中x，y的单位为的单位为m( (米米) )，t 的单位为的单位为s( (秒秒) )，111- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版解解 ( (1) ) 由题意可得由题意可得时速度为时速度为速度速度 与与 轴之间的夹角轴之间的夹角已知：已知：121- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第
7、一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版（2）运动方程运动方程0轨迹图轨迹图246- 6- 4- 2246消去参数消去参数 可得轨迹方程为可得轨迹方程为131- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版ABl 例例2如图如图A、B 两物体由一长为两物体由一长为 的的刚性细杆相连，刚性细杆相连，A、B 两物体可在光滑轨道两物体可在光滑轨道上滑行如物体上滑行如物体 A以以恒定的速率恒定的速率 向左滑向左滑行行, 当当 时时, 物物体体B的速率为多少？的速率为多少？141- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运
8、动学物理学物理学第五版第五版 解解两边求导得两边求导得ABl151- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版即即 沿沿 轴正向轴正向当当 时，时，1.73=BvvABl161- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版1 平均加速度平均加速度B与与 同方向同方向 反映速度反映速度大小大小和和方向方向随时间变化快慢随时间变化快慢的物理量的物理量四四 加速度加速度A171- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版2 ( (瞬时瞬时) )加速
9、度加速度181- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版加速度加速度大小大小加速度加速度方向方向曲线运动曲线运动 指向凹侧指向凹侧直线运动直线运动说明：说明：矢量性矢量性 瞬时性瞬时性 相对性相对性191- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版求导求导求导求导积分积分积分积分质点运动学两类基本问题质点运动学两类基本问题 一一由质点的运动方程可以求得质点在由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度；任一时刻的位矢、速度和加速度； 二二已知质点的加速度以及初始速度和已知质点
10、的加速度以及初始速度和初始位置初始位置, 可求质点速度及其运动方程可求质点速度及其运动方程201- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版例例3 3：已知质点的运动方程是：已知质点的运动方程是 ， 式中式中R R 、 是常数是常数. .（1） 运动学方程的分量式是运动学方程的分量式是求求: : （1）质点轨道方程；）质点轨道方程； （2 2）质点的速度和加速度）质点的速度和加速度. .解：解：211- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版 由由 中中消去消去时间参量时间参量t，得到轨迹
11、方程得到轨迹方程（2 2）将将 对时间求导对时间求导221- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版231- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版例例4 4：设设质质点点沿沿x轴轴作作匀匀变变速速直直线线运运动动，加加速速度度 不不随随时时间间变变化化，初初位位置置为为x0，初初速速度度为为 . . 试试用用积积分分法法求求出出质质点的速度公式和运动方程点的速度公式和运动方程. .解：解：因为质点做直线运动因为质点做直线运动, ,所以所以对上式两边做积分运算对上式两边做积分运算, ,2
12、41- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版得得将初始条件带入上式将初始条件带入上式, , 确定积分常数确定积分常数所以速度公式所以速度公式为为由速度定义由速度定义, , 有有所以所以251- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版对上式两边积分运算对上式两边积分运算: :得得将初始条件带入上式将初始条件带入上式, , 确定积分常数确定积分常数运动方程运动方程为为261- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版 例例5有一个球体在某
13、液体中竖有一个球体在某液体中竖直下落直下落, 其初速度其初速度 ，它在，它在液体中的加速度为液体中的加速度为 ，问：，问：( (1) )经过多少时间后可以认为小球已经过多少时间后可以认为小球已停止运动；停止运动； ( (2) )此球体在停止运动前经历的路程此球体在停止运动前经历的路程有多长？有多长？271- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版解解281- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版10291- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理
14、学第五版第五版 如图一抛体在如图一抛体在地球表面附近，从原点地球表面附近，从原点O以初速以初速 沿与水平面沿与水平面上上Ox轴的正向成轴的正向成 角抛角抛出如略去抛体在运动出如略去抛体在运动过程中空气的阻力作用，过程中空气的阻力作用，求求抛体运动的轨抛体运动的轨例例6PO迹方程和最大射程迹方程和最大射程301- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版解解按已知条件，按已知条件，t=0时，有时，有PO311- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版解得：解得：轨迹方程为：轨迹方程为：321
15、- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版由于空气阻力，实际由于空气阻力，实际射程小于最大射程射程小于最大射程求最大射程求最大射程当当真空中路径真空中路径实际路径实际路径331- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版例例7 7：湖中有一条小船，岸边有人通过绳子跨过离水面湖中有一条小船，岸边有人通过绳子跨过离水面高高h h的滑轮拉船靠岸，设绳的原长为的滑轮拉船靠岸，设绳的原长为 ，人以匀速，人以匀速 拉拉小船，试描述小船的运动小船，试描述小船的运动. .解：解：设设t=0t=0时刻，绳长
16、为时刻，绳长为t t时刻，绳长为时刻，绳长为t t时刻，小船的位置坐标为：时刻，小船的位置坐标为：这就是小船的运动方程。这就是小船的运动方程。341- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版所以小船的速度为：所以小船的速度为：351- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版小船的加速度为：小船的加速度为：小船是沿小船是沿x x轴的负方向（即向岸靠拢的方向）作变加轴的负方向（即向岸靠拢的方向）作变加速直线运动，离岸越近（速直线运动，离岸越近（x x越小，越小， 越大），加速度越大），加速度
17、和速度的值越大。和速度的值越大。361- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版讨论：讨论：在计算速度和加速度的大小时，先求出在计算速度和加速度的大小时，先求出再求出再求出或者先计算或者先计算速度和加速度的分量，再合成求出结果，即速度和加速度的分量，再合成求出结果，即哪种方法正确？为什么？哪种方法正确？为什么？371- -1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物理学物理学第五版第五版速度的大小（速率）：速度的大小（速率）：加速度的大小：加速度的大小：一般：一般：第二种方法正确，符合矢量的运算法则。第二种方法正确，符合矢量的运算法则。38
