《医用物理学：第一章 力学基本定律1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《医用物理学：第一章 力学基本定律1（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章第一章 力学基本定律力学基本定律本章习题：P301-2、1-10、1-13、1-14、1-16Mechanics万有引力定律决定了我们的存在与延续；牛顿定律控制着我们的一举一动；胡克定律支配着弹性材料的力学行为；纳维斯托克斯定律控制着流体的运动与行为；热力学定律控制着我们的能量转化过程；化学动力学规定了我们的物质转换规律；电动力学告诉我们电磁过程的规律。力是不可回避的生存因素精子游动寻找卵子；胎儿生产中所受的强烈挤压；新生儿啼哭与婴儿肺扩张和气体充盈的关系；血液流动与生命活动的关系；脑胶质瘤生长与脑功能的关系；青光眼为什么会致盲?生命过程中的力学规律研究物体的运动规律及其动力学因素； 研
2、究物体间的相互作用以及作用过程中物体运动量的交换和变化规律；寻求物体运动过程中或相互作用过程中的守恒量及相应的守恒条件。 力学的内容本章重要内容矢量的运算质点的运动刚体的运动1.1 单位和量纲单位和量纲1.2 物理量及其表述物理量及其表述1.3 运动描述运动描述1.4 牛顿运动定律牛顿运动定律1.5 刚体定轴转动刚体定轴转动物理学是一门定量的科学，它的概念、定律、定理和结论需要以准确的语言用数学形式表述出来，从而形成完整的理论体系第一节 单位和量纲物理学通过物理量间的数量关系物理量间的数量关系刻划自然的规律。物理量的大小多少，即规定一定的单位，用该单位与研究客体相比所得的倍数。物理公式就是这些
3、物理量或倍数之间的相互关系。量纲式：表示一个物理量的单位与基本量单位关系的式子量纲法则之一：只有量纲相同的量，才能彼此相等、相加或相减只有量纲相同的量，才能彼此相等、相加或相减量纲的应用：MIT公开课公开课经典力学经典力学第一讲第一讲“十的力量十的力量”：http:/ 物理量及其表述一一. 物理量物理量 （physical quantity）标量标量（scalar）：只有大小没有方向的物理量矢量矢量（vector）：既有大小又有方向且只有一个方向的物理量张量张量（tensor）：既有大小又有方向，且不止一个方向的物理量，方向的个数称为张量的阶平行四边形法则平行四边形法则三角形法则三角形法则二二
4、. 矢量及其运算矢量及其运算右手螺旋法则右手螺旋法则二二. 矢量及其运算矢量及其运算矢量的乘积标积标积（点积）（点积）矢积矢积（叉积）（叉积）二二. 矢量及其运算矢量及其运算矢量的乘积标积标积（点积）（点积）矢积矢积（叉积）（叉积） 质点、刚体是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型，目的是为了突出研究对象的主要性质，暂不考虑一些次要的因素。物理模型物理模型质点（masspoint）：只有质量，没有大小和形状的点刚体（rigidbody）：在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体。（任意两质点间距离保持不变的特殊质点组）参考系（ReferenceSystem）：为为描述物体运动而描述物体运动而
5、选定的参考物体。选定的参考物体。坐标系（CoordinateSystem）：为了为了定量地描写定量地描写物体运动而在参考系上所定义的标度系统物体运动而在参考系上所定义的标度系统。1.3 运动运动描述描述（质点）（质点）1.4 牛顿运动牛顿运动定律定律（质点）（质点）1.5刚体刚体定轴转动定轴转动（特殊的质点组）（特殊的质点组）OyxzP第三节 运动描述OyxzP 质点运动过程中,其位置随时间的改变可以表示为：AB二二. 位移（位移（displacement）AB推广推广：在三维空间中，：在三维空间中，位移的位移的大小：大小：二二. 位移（位移（displacement）A)反映物体在空间位置的
6、变化，与路径无关，只决定于质点的始末位置。B)反映了运动的矢量性和叠加性。二二. 位移（位移（displacement）位移的物理意义位移的物理意义2. 位移是矢量，路程是标量。二二. 位移（位移（displacement）讨论讨论三三. 速度（速度（velocity）速度的方向速度的方向？三三. 速度（速度（velocity）瞬时速度（instantaneousvelocity）质点在某一点的质点在某一点的速度方向速度方向就是就是沿该点曲线的沿该点曲线的切线方向切线方向。三三. 速度（速度（velocity）练习练习yOzxP1P2速度改变量为则质点的平均加速度平均加速度为四四. 加速度（加
7、速度（acceleration）反映速度变化快慢的物理量 瞬时加速度瞬时加速度(instantaneousacceleration)P1yOzxP2四四. 加速度（加速度（acceleration）反映速度变化快慢的物理量Patana四四. 加速度（加速度（acceleration）因为所以而例：例：匀速率圆周运动O讨论讨论例：例：求加速度为恒矢量时质点的运动方程。积分可得：写成分量式：解：解：积分可得：写成分量式为：两类两类计算计算问题问题：由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度已知质点的加速度以及初始速度和初始位置，可求质点速度及其运动方程质量是物体惯性大小的量度。一一
8、. 牛顿运动定律牛顿运动定律第四节 牛顿运动定律牛顿第一定律牛顿第一定律：任何物体都保持其静止或直线运动状态，除非有外力作用使其改变那个状态。提出：惯性(inertia)的概念和力是使物体运动状态发生改变的原因。一一. 牛顿运动定律牛顿运动定律第四节 牛顿运动定律功是力的空间积累效应 力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与位移大小的乘积。（功是标量，过程量）O 做功做功必须具备两个条件：必须具备两个条件：必须对物体施加力；必须使物体在力的作用方向上发生移动。二二. 功（功（work）恒力恒力的功的功AB二二. 功（功（work）变变力力的功的功AB二二. 功（功（work）变变力力的功的功
9、举例：举例：弹性力作功弹性力作功0xxFSlope = k外力作功：外力作功：二二. 功（功（work）变力的功变力的功AB二二. 功（功（work）重力做功重力做功三三. 保守力、非保守力、势能保守力、非保守力、势能三三. 保守力、非保守力、势能保守力、非保守力、势能为了描述保守力做功只与物体的位置有关，与路径的选取无关这种性质，引入势能(potentialenergy)的概念。注意注意：（1 1）势能零点）势能零点；（2 2）势能由系统内物体之间的相对位置）势能由系统内物体之间的相对位置决定；决定；（3 3）势能）势能是整个物体系统共有的，不能看作某个物体所是整个物体系统共有的，不能看作某
10、个物体所独有。独有。BA四四. 动能（动能（kinetic energy）和动能定理）和动能定理则上式称为动动能能定定理理。动能定理描述物体在始末两态之间，合外力对物体所做的功等于物体动能的改变量合外力对物体所做的功等于物体动能的改变量。四四. 动能（动能（kinetic energy）和动能定理）和动能定理 对于一个物体系统整体来说，它受到系统外部力和系统内部物体之间的保守力和非保守力共同作用。因此，在计算力对系统所做的功时，应该把它们全部考虑在内，即五五. 功能原理、机械能守恒功能原理、机械能守恒五五. 功能原理，机械能守恒功能原理，机械能守恒机械能守恒： 外力与系统内非保守力做功的总和为零六六. 动量、冲量、动量定理和动量守恒定律动量、冲量、动量定理和动量守恒定律动量守恒定律：动量守恒定律：如果物体系统不受外力或所受合外力等于零，则物体系统的总动量保持不变，即六六. 动量、冲量、动量定理和动量守恒定律动量、冲量、动量定理和动量守恒定律动量定理：动量定理：运动物体所受合外力的冲量等于物体动量的改变量，即力在力在单位时间单位时间内对物体所内对物体所做的做的功功，描述，描述做功的快慢。做功的快慢。瞬时功率：功率的单位（瓦特）：七七. 功率（功率（power）补充习题补充习题：
