1、,大学物理学,武汉工程大学理学院,力 学,第一篇,力学是研究物体机械运动规律的一门学科。机械运动即物体位置随时间的变动。例如：天体的运行，大气和河水的流动，各种交通工具的行驶，各种机器的运转等等。,机械运动是物质运动最简单、最基本的初级运动形态。几乎在物质的一切运动形式中都包含有这种最基本的运动形式，因而力学是学习物理学和其他学科的基础，也是近代工程技术的理论基础。特别是机械、建筑、水利、造船，甚至航空航天技术中，力学起着基础理论的作用。,经典力学:研究宏观物体的低速运动的客观规律。,第一章 质点运动学,一个形状和大小可以不计但具有一定质量的物体称为质点.,单纯地描述质点在空间的运动情况，即说
2、明它的运动特征，如质点的位置、速度、加速度、轨道等。这部分内容称为运动学。,讨论运动产生的原因和运动状态变化的原因，即说明运动的因果规律，如牛顿运动定律、动量定理、动能定理以及守恒定律等。这部分内容称为动力学。,11 质点运动的描述,一、参考系和坐标系:,1.运动的绝对性,万事万物都处在永恒不息的运动中，物质与运动不可分。如一幢教学大楼是运动的，宏观上它是随着地球的公转而运动，微观上大楼内的分子也是在不停息的运动。,2.描述运动的相对性,对同一运动，选取的参照系不同，可能得到不同的描述。如站在路边的人认为路边的小草是不动的，而坐在车上的人却认为它是动的，这是因为他们选的参照系不同。,地面参考系
3、,3.参考系和坐标系,(1)参考系：在说明物体的运动时，必须指明所选取的参考系。研究地面上物体的运动，通常都选地面或在地面上静止的物体作参考系。,(2)坐标系:参考系选定后，为了能定量地描述物体的位置和它的运动，还必须在参考系上建立一个适当的坐标系。,二、质点和质点系,1.质点-有质量的点,(1)定义：忽略物体的大小和形状，将其视为没有形状和大小，只具有其全部质量的一个几何点。,(2)将物体视为质点是有条件的。,物体作平动（即物体上每个点运动的情况一样，如在公路上行驶的汽车；物体在作转动时就不能将其视为质点，如门绕轴转动，地球自转）,当 时可将物体视为质点，不能仅由物体的绝对大小来判断，如研究
4、绕太阳公转的地球可将其视为质点。,2.不能视为质点的物体可将其视为质点系,将不能视为质点的物体无限细分成若干部分，将每一份视为质点，整个物体就可视为质点系。通过研究各质点的运动规律，便可以了解整个物体的运动规律。,3.质点和质点系是从客观实际中抽象出来的理想模型,以后还要学习到刚体、线性谐振子、理想气体、点电荷、电流元等理想模型。突出主要因素，忽略次要因素，建立理想模型，这是经常采用的一种科学思维方法。,三、质点运动的矢量描述,1. 确定质点的空间位置位置矢量（位矢）,中学：,大学：,位矢（定义） 从坐标原点指向质点所在处的有向线段。,质点离坐标原点 的距离。,例：区别以下两位矢：, 说明质点
5、永远静止在那一点, 说明质点随时间运动,运动方程的矢量式,已知位矢可得到的信息：,位移（定义） 从起始位置指向终止位置的有向线段。,根据三角形法则：,是时间 内的路程，是标量。,与 的区别：,与 的区别：,对同一始末位置：,在 的极限情况下，它们 的微分是相等,方向,?,路程与位移的区别,路程是t内走过的轨道的长度，而位移大小是质点实际移动的直线距离，它和位矢均为矢量，路程用s表示，当t0时，,注意：,注意：,根据速度的定义有：,平均速度反映的是一段时间速度的情况,考虑某一瞬间的速度：,大小：,方向：沿轨迹的切向,单位：,下面讨论平均速率和瞬时速率：,平均速率（定义） 路程与时间的比值.,故某点的瞬时速率：,速度与速率的比较：,平均速率不等于平均速度的大小,（1）,（2）,瞬时速率等于瞬时速度的大小,根据加速度的定义有平均加速度为：,x,r(t+t ),r(t),y,z,P2,P1,0,平均加速度描述运动比较粗略，故要考虑瞬时加速度,某一瞬间的加速度：,大小：,方向：,单位：,具矢量性，瞬时性，相对性,
