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1、大大 家家 好！好！本学期教学内容第第1章章 运动和力运动和力第第2章章 动量和角动量动量和角动量第第3章章 功与能功与能第第4章章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动注意注意：第：第5章章 狭义相对论基础狭义相对论基础 下学期讲授下学期讲授第一部分第一部分 力力 学学第第6章章 热力学基础知识热力学基础知识第第7章章 气体动理论气体动理论第二部分第二部分 热热 学学第第8章章 机械振动基础机械振动基础第第9章章 机械波机械波第三部分第三部分 机械振动和机械波机械振动和机械波第第10章章 光的干涉光的干涉第第11章章 光的衍射光的衍射第第12章章 光的偏振光的偏振第四部分第四部分 波动光学波动光学第
2、第10章章 光的干涉光的干涉第第11章章 光的衍射光的衍射第第12章章 光的偏振光的偏振教学顺序教学顺序第第1章章 运动和力运动和力第第2章章 动量和角动量动量和角动量第第3章章 功与能功与能第第4章章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动第第7章章 气体动理论气体动理论第第6章章 热力学基础知识热力学基础知识第第8章章 机械振动基础机械振动基础第第9章章 机械波机械波0.1 物理学概貌物理学概貌尺度范围：尺度范围：10-15-1026 m时间范围：时间范围：10-25-1018 s温度范围：？温度范围：？重力学、地震学、地电学、地热学、地磁学重力学、地震学、地电学、地热学、地磁学自学自学第第0 0章
3、章 了解物理了解物理问题：地球总体上来看，是电中性吗？若不是，带正问题：地球总体上来看，是电中性吗？若不是，带正电还是带负电？电还是带负电？0.2 物理学中的数学物理学中的数学自学自学3. 积分积分就是就是求和求和 (简明板述简明板述)4. 不定积分就是让上限不定积分就是让上限(或下限或下限) 为变量的定积分为变量的定积分 (简明板述简明板述)1. 微分微分就是某一数学量的一个要多小就是某一数学量的一个要多小 有多小的变化量有多小的变化量(即：微小增量即：微小增量) (简明板述简明板述)提醒提醒：2. 导数导数就是两个数学量的增量相除就是两个数学量的增量相除 (简明板述简明板述)严格来说微分是
4、一个动作或操作严格来说微分是一个动作或操作合理安排学习时间：合理安排学习时间： 课前预习课前预习 集中精力听课集中精力听课 课后温习课后温习学习方法：学习方法：掌握基本概念掌握基本概念适量地作习题适量地作习题0.3 大学物理教学与中学的比较：大学物理教学与中学的比较：内容多、时间少、进度快，内容多、时间少、进度快，强调强调微积分的运用。微积分的运用。0.4 关于作业、答疑及考试等关于作业、答疑及考试等第第1章章 运动和力运动和力1.1 质点运动的描述质点运动的描述1.2 相对运动相对运动(自学自学)1.3 牛顿运动定律牛顿运动定律1.1 质点运动的描述质点运动的描述质点：无大小和方向性的理想荷
5、质体质点：无大小和方向性的理想荷质体(或质量体或质量体)一般，只有一般，只有平动平动(包括包括振动振动)而无而无自转自转的有大的有大小的质量体，可当作质点处理。小的质量体，可当作质点处理。质量体质量体公转公转时，可当作质点处理；时，可当作质点处理；自转自转时，不可。时，不可。一一. 质点运动学中的基本物理量质点运动学中的基本物理量1. 参考系与坐标系参考系与坐标系2. 时间和空间的计量时间和空间的计量3. 位置矢量和位移位置矢量和位移4. 速度和加速度速度和加速度要完全描述一个质点的运动状态，必须先确定要完全描述一个质点的运动状态，必须先确定一些基本概念：一些基本概念：1. 参考系与坐标系参考
6、系与坐标系相对性是运动的固有属性，它要求：相对性是运动的固有属性，它要求：描述质点运动时，必须给定一个参照物，即描述质点运动时，必须给定一个参照物，即参考系参考系。坐标系坐标系是参考系的量化，是为了定量描述是参考系的量化，是为了定量描述质点质点(或物体或物体)运动状态的方便而引入的。运动状态的方便而引入的。常用坐标系：常用坐标系：直角坐标、极坐标、柱坐标和自然坐标等。直角坐标、极坐标、柱坐标和自然坐标等。2. 时间和空间的计量时间和空间的计量 自学自学x z y质点运动学：描述质点质点运动学：描述质点(或物体或物体)的位置随时间的变化。的位置随时间的变化。 3. 位置矢量和位移位置矢量和位移运
7、动的叠加运动的叠加(或合成或合成)原理原理位置矢量位置矢量 jki0P z( t ) y( t )x( t )运动方程运动方程(或运动函数或运动函数)F(x,y,z)=0轨迹方程轨迹方程1) 位置矢量位置矢量(或位矢或位矢)2) 位移位移 P2 P1x y z 0路程路程称为位移称为位移平均速度平均速度瞬时速度瞬时速度 P2 P1x y z 0平均速率平均速率方向方向: P1点的切线方向点的切线方向4. 速度与加速度速度与加速度1) 速度速度瞬时速率瞬时速率速度的叠加：速度是各速度的叠加：速度是各分速度之矢量和分速度之矢量和速率速率且且平均加速度平均加速度瞬时加速度瞬时加速度 P2 P1x y
8、 z 02) 加速度加速度加速度的合成加速度的合成加速度的大小加速度的大小且且描述质点运动的三个物理量：描述质点运动的三个物理量：微分关系微分关系积分关系积分关系+初始条件初始条件小结：小结：+初始条件初始条件在在 三个量中，若已知其中某一量，三个量中，若已知其中某一量，在给定初始条件后，可通过微分或积分可求出另外两在给定初始条件后，可通过微分或积分可求出另外两个量。个量。例例1：一质点运动方程为：一质点运动方程为求求(1 )轨迹方程轨迹方程; ( 2 )x= -4时（时（t0)粒子粒子的速度、速率、加速度。的速度、速率、加速度。抛物线抛物线解：解：（1）（2）例例2. 一质点沿轴运动，其加速
9、度一质点沿轴运动，其加速度a=4t，当，当t=0时，物体时，物体静止于静止于x=10m处。试求质点的速度和位置函数。处。试求质点的速度和位置函数。解：解：例例3. 在在离离水水面面高高为为h的的岸岸边边，有有人人用用绳绳拉拉船船靠靠岸岸，船船在在离离岸岸s米米处处，如如图图1-2所所示示，当当人人以以v0米米/秒秒恒恒定定的的速速率率收收绳绳时时，试试求求船船的的速速度度、加速度的大小。加速度的大小。解：船沿解：船沿s 运动，运动，v是是s 的时间变化率：的时间变化率：hsV0L1) 匀加速运动匀加速运动(直角坐标系下直角坐标系下)初始条件初始条件二、给定坐标系下运动的描述二、给定坐标系下运动
10、的描述为为常矢量常矢量大小不变大小不变方向不变方向不变匀加速运动的二个特例匀加速运动的二个特例* * 匀变速直线运动匀变速直线运动* * 抛体运动抛体运动 不仅为常矢量，而且，其方向和初速度方向不仅为常矢量，而且，其方向和初速度方向相同相同(在一条直线上在一条直线上)。只需用一维坐标描述只需用一维坐标描述初始条件初始条件如自由落体如自由落体y0* * 匀变速直线运动匀变速直线运动x0x0实际有些自由落体受空气阻力很大，如雨点最实际有些自由落体受空气阻力很大，如雨点最终匀速运动，此时速率称终匀速运动，此时速率称收尾速率收尾速率(10m/s)。* * 抛体运动抛体运动运动叠加和运动的独立性运动叠加
11、和运动的独立性运动在运动在确定的平面内进行确定的平面内进行yx0已知：已知：可得：可得： 不仅为常矢量，而且，其方向和初速度方向不仅为常矢量，而且，其方向和初速度方向不同不同(不在一条直线上不在一条直线上)。实际子弹和炮弹受空气阻力很大，弹道导弹则在重实际子弹和炮弹受空气阻力很大，弹道导弹则在重力加速度变化的范围运动，但基础是以上的运动学。力加速度变化的范围运动，但基础是以上的运动学。抛物线抛物线yx0射高射高射程射程2) 圆周运动圆周运动(极坐标下极坐标下)线速度线速度Rx0角位置角位置角位移角位移线加速度线加速度 线量描述线量描述线位移线位移线位移线位移弧长弧长R匀速圆周运动，匀速圆周运动
12、， 角量描述角量描述角速度角速度角加速度角加速度角位移角位移Rx0角位置角位置角位移角位移线位移线位移当质点作匀角加速度运当质点作匀角加速度运动时，若初始条件为动时，若初始条件为t=0时时,=0, =0 线量与角量的关系线量与角量的关系Rx0角位置角位置角位移角位移线位移线位移3) 自然坐标下的平面曲线运动自然坐标下的平面曲线运动是线速率，线速度沿切线方向是线速率，线速度沿切线方向(即即 方向方向)见课本见课本P29 (1.33)式式实际上，前述的几种运动都是平面曲线运动的特例。实际上，前述的几种运动都是平面曲线运动的特例。直线运动，所有的直线运动，所有的R 匀速圆周运动，匀速圆周运动， ，所
13、有点的，所有点的R均相等且指向均相等且指向共同的共同的“心心”圆心。圆心。如：如：R1、 R2为曲率半径为曲率半径R1R21.2 相对运动相对运动 自学自学1.3 牛顿运动定律牛顿运动定律一一. 牛顿运动定律及其适用范围牛顿运动定律及其适用范围1. 牛顿第一定律牛顿第一定律 任何物体都将保持静止的或作匀速直线运动的状态，任何物体都将保持静止的或作匀速直线运动的状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.力是物体运动状态改变的原因。力是物体运动状态改变的原因。物体都有保持其运动的状态不变的性质，即物体都有保持其运动的状态不变的性质，即惯性惯性。牛顿第一定律
14、表明：牛顿第一定律表明：因而牛顿第一定律又称为因而牛顿第一定律又称为惯性定律惯性定律。2. 牛顿第二定律牛顿第二定律力的叠加原理力的叠加原理运动运动(用动量用动量p=mv描述描述)的的变化变化与所加的动力成与所加的动力成正比，并且发生在该力所沿的直线的方向上正比，并且发生在该力所沿的直线的方向上牛顿定律成立时，牛顿定律成立时，m不随不随时间变化。时间变化。3. 牛顿第三定律牛顿第三定律(作用力与反作用力作用力与反作用力)作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在不同物体上作用力与反作用力大小相等、方向相反，作用在不同物体上牛顿第二定律和第三定律只在惯性系成立牛顿第二定律和第三定律只在惯性系成立
15、. 适用于宏观、低速领域。适用于宏观、低速领域。或者在直角坐标系中：或者在直角坐标系中：4. 牛顿运动定律及其适用范围牛顿运动定律及其适用范围二二. 力学中几种常见的力力学中几种常见的力1) 万有引力和重力万有引力和重力m2) 弹性力弹性力正压力正压力支持力支持力有有形形变变当当 或或 时，时，绳两端的拉力相同绳两端的拉力相同在弹性限度内，弹性力遵循胡克定律：在弹性限度内，弹性力遵循胡克定律：xxxxx0弹弹簧簧的的 弹弹力力滑滑动动摩摩擦擦力力静静摩摩擦擦力力相对运动相对运动相对静止相对静止,有滑动趋势有滑动趋势 3) 摩擦力摩擦力三、惯性系与非惯性系三、惯性系与非惯性系自学自学四、应用牛顿
16、定律解题四、应用牛顿定律解题例例1、皮带运输机，已知：静摩擦系数、皮带运输机，已知：静摩擦系数m求求皮带向上匀速传送砖块时，砖块所受的静摩擦力。皮带向上匀速传送砖块时，砖块所受的静摩擦力。认认物体物体看运动看运动查查受力受力列列方程方程xyx 方向方向:沿沿x 轴正方向轴正方向例例2、求线摆下、求线摆下 角时珠子的速率和线的张力角时珠子的速率和线的张力OLm认认物体物体看运动看运动查查受力受力列列方程方程切向：切向：法向：法向：例例3. 质质量量为为m=10Kg，长长l=40cm的的链链条条，放放在在光光滑滑的的水水平平桌桌面面上上，其其一一端端系系一一细细绳绳，通通过过滑滑轮轮悬悬挂挂着着质质量量为为m1=10Kg的的物物体体，如如图图2-5所所示示，开开始始时时l1=l2=20cml3，速速度度为为零零。设设绳绳不不伸伸长长，轮轮、绳绳的的质质量量和和轮轮轴轴及及桌桌沿沿的的摩摩擦擦不不计计，求求当当链链条条全全部部滑滑到到桌桌上时，系统的速度和加速度。上时，系统的速度和加速度。l1L3 m1gl2解：设解：设t时刻桌上链条长为时刻桌上链条长为x，则由牛顿第二定律得：则由牛顿第二定律得：m(l-x)g/l利用利用 即得到前面式子即得到前面式子三式相加，三式相加， 得：得：
