大学物理教程1质点运动学教学ppt

1、大学物理教程,第1章 质点运动学,1.1 质点运动描述,参考系与坐标系,1.1.1,1.1 质点运动描述,1.1 质点运动描述,1.1 质点运动描述,质点,1.1.2,1.1 质点运动描述,质点的位置矢量和运动方程,1.1.3,为了定量描述质点的运动，我们在选定的参考系上建立坐标系，则质点的位置就可以用从坐标原点O到质点所在位置P的矢量r来描述，称为位置矢量，简称位矢。,图1.1 直角坐标系中的位矢,1.1 质点运动描述,1.1 质点运动描述,质点的位移和路程,1.1.4,1.1 质点运动描述,1.1 质点运动描述,图1.2 位移与路程,1.1 质点运动描述,质点的速度和速率,1.1.5,1.1 质。

2、第1章 质点运动学,1.1 质点运动学基本概念,一、参考系,运动的相对性决定描述物体运动必须选取参考系,在运动学中，参考系可任选，但以描述方便为原则,不同参考系中，对物体运动的描述不同（如轨迹、速度等）称为运动描述的相对性,参考系：用来描述物体运动而选作参考的物体、或相对静止的物体系。,相对地面匀速直线运动的车厢里，自由下落的小球。不同参考系，运动描述情况。,参考系研究举例,人们常用的几种参考系:,太阳参考系（太阳 恒星参考系）,地心参考系（地球 行星参考系）,地面参考系（实验室参考系）,*质心参考系,二、坐标系,坐标。

3、1,一 时间与空间,在两个作相对运动的参考系中，时间的测量是绝对的，空间的测量也是绝对的,与参考系无关,时间和长度的的绝对性是经典力学或牛顿力学的基础,2,物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系,二 相对运动,3,*,质点在相对作匀速直线运动的两个坐标系中的位移,S系基本参考系系运动参考系,是S系相对S系运动的速度,4,速度变换,位移关系,或,5,绝对速度,相对速度,牵连速度,伽利略速度变换,若,加速度关系,注意： 当物体运动速度接近光速时，速度变换不成立,绝对速度,牵连速度,相对速度,6,7,速度变换,解 地面参考系为 S 系，平板车参考系。

4、1,第1篇 力 学,2,力学是物理的基础 要在中学的基础之上提高 似曾见过面的内容 不可大意 注意基本原理 基本方法 基本规律,3,第1章 质点运动学 1 质点 刚体 质点系 2 描述质点运动的物理量 3 相对运动,4,1 质点 刚体 质点系 质点（形状忽略） 刚体 （形状不能忽略 但形变忽略） 简谐振子（质点之间位置变化规律）,5,二.质点力学是基础,如 N个沙粒组成的物质系统 - 质点系。

5、一、匀速圆周运动,称向心加速度。,1-3 圆 周 运 动,沿半径指向圆心,二、变速圆周运动,在三角形CDE中,取CE上一点F,使CF = CD = vA,则FE = vB - vA,改变了速度方向,改变了速度大小,- 速度方向的变化率,- 速度大小的变化率,1.角坐标 角位移 角速度 角加速度,角速度,角加速度,描述质点转动的位置,描述质点转动位置的变化,描述质点转动的快慢,描述质点转动角速度变化的快慢,三、圆周运动的角量描述：,角坐标,角位移,单位：,单位：,2. 线量和角量的关系,3. 匀变速率圆周运动,与匀变速直线运动类比,四、用自然坐标系表示平面曲线运动中的速度和加。

6、力 学,第一篇,（牛顿力学）,（宏观低速）,（宏观高速）,运动学(kinematics),动力学(dynamics),静力学(statics),只描述物体的运动，不涉及引起运动和改变运动的原因。,研究运动与相互作用之间的关系。,研究物体在相互作用下的平衡问题。,牛顿力学只涉及弱引力场中物体的低速运动, 是整个物理学的基础, 广泛应用于工程技术,第1章 质点运动学,1.2 质点的位移、速度和加速度,1.1 质点的位置,1.3 直线运动,1.4 平面曲线运动 自然坐标系,1.5 相对运动,一、 质点,理想化的物理模型,1.1 质点的位置,物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形。

7、第一章 质点运动学,11 质点运动的描述,力学-研究物体机械运动的科学。,机械运动-宏观物体的位置或自身各部份的的位置发生变化的 运动。,机械运动的基本运动形式：,1平动- 物体上任一直线恒保持平行的运动；,2定轴转动-各点绕一固定轴作圆周运动的运动,质点-把实际物体看成只有质量而无大小形 状的力学研究对象。,理想化的物理模型,(b) 车做匀速直线运动时，地面上的人观察到皮球做抛物线运动。,(a) 车做匀速运动时车上的人观察到皮球做直线运动。,参考系（frame of reference, reference system）,3.常用参考系: 太阳参考系（太阳 恒星参。

8、1.3.3 圆周运动,一 平面极坐标,在平面上取定一点O，称为极点。从O出发引一条射线Ox，称为极轴。平面上任一点P的位置就可以用线段OP的长度以及从Ox到OP的角度来确定，有序数对（，）就称为P点的极坐标，记为P（，）；称为P点的极径，称为P点的极角。,圆周运动的角量描述,(一）在极坐标系中可用一组角量描述：,角位置变化：角位移 ( rad ),角位置变化快慢：角速度 (rad/s),角位置：极角 (rad),代入,即,角位置变动快慢：角速度 (rad/s),代入,角速度变化快慢：,角加速度 (rad/s2),即,角速度变动快慢：,角加速度 (rad/s2),设:,匀变速圆周运动,。

9、1,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,一 参考系 质点,为描述物体运动而选的标准物,1 参考系,2 质点,2,二 位置矢量 运动方程 位移,1 位置矢量,3,从上式中消去参数 得质点的轨迹方程,2 运动方程,4,3 位移,平面运动:,三维运动:,5,4 路程( ),从P1到P2：,(3) 位移是矢量，路程是标量,位移与路程的区别,(1) 两点间位移是唯一的,6,注意,7,三 速度,1 平均速度,在 时间内，质点位移为,8,2 瞬时速度（简称速度）,若质点在三维空间中运动，其速度,9,当 时,速度方向 切线向前,速度大小,速度 的值 速率,10,一运动质点在某瞬时位于。

10、大学物理,天津工业大学,物理系,大学物理,张耀方（Daisy）,QQ群：348431093,进群后请修改群名片格式：班级+姓名，例“光信01-某某”,给开始学习大学物理的同学们：,在科学上没有平坦的大道，只有那些在崎岖小路上不畏劳苦攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。马克思,提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解 决问题也许是一个数学上或实验上的技能而已，而提出 新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却 需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。爱因斯坦,这两段话告诉我们，学习的过程本身充满了艰辛，需要勇气和。

11、1,第一章 运动的描述 1-1 参考系 坐标系 物理模型 1-2 运动的描述 1-3 相对运动,首 页,上 页,下 页,退 出,2,1.1.1 运动的绝对性和相对性,1-1 参考系 坐标系 物理模型,世界上万物都处在不停地运动中，大到日、月、星体，小到各种微观粒子（分子、原子、质子、电子），没有不运动的物质，也没有物质不运动，所以物质运动是绝对的。,物体运动的绝对性，对运动描述的相对性。,3,运动描述的相对性：即选不同的参考系，运动的描述是不同的。,例如，在匀速直线运动的火车上所作的自由落体运动，,火车上的观察者：物体作匀变速直线运动；,地面上的。

12、1,大学物理 A(1),第一册 力学,2,第1章 质点运动学,Kinematics of particles,2005年春季学期 陈信义编,3,演示实验1单摆 2混沌摆,4,运动学(kinematics),动力学(dynamics),静力学(statics),只描述物体的运动，不涉及引起运动和改变运动的原因。,研究运动与相互作用之间的关系。,研究物体在相互作用下的平衡问题。,牛顿力学只涉及弱引力场中物体的低速运动, 是整个物理学的基础, 广泛应用于工程技术,5,矢量（vector）及其运算：,矢量：有大小、方向，并有下述运算规则,6,3、标量积：,7,不交换！,【思考】下列运算“合法”吗？,一个要用到的公。

13、力学: 研究物体机械运动规律的一门学科 。,运动学：如何描述物体的运动,力学分类,动力学：物体的运动原因,静力学：物体在相互作用中的平衡问题,机械运动: 物体的位置变化和形状发生变化 。,质点运动学,第1章,11 质点 参照系和坐标系,1.1.1 质点的概念（理想模型）,2 实际物体可看成质点的条件：当物体的形状 和大小对运动没有影响或其影响可以忽略。,1 定义：没有大小和形状，但具有一定质量的点。,3 实际物体可以无条件地看成质点组。,1.1.2 参照系和坐标系,人相对地面运动,1 参照系MVI_0869.AVI,常用参照系-地面参照系。,参照系原则上可。

14、一质点作匀速圆周运动，半径为 r ，角速度为 。,以圆心O 为原点。建立直角坐标系Oxy ，O 点为起始时刻，设t 时刻质点位于P（x , y），用直角坐标表示的质点运动学方程为,位矢表示为,自然坐标表示为,例1,解,求,用直角坐标、位矢、自然坐标表示的质点运动学方程。,求,解,h,x,坐标表示为,例2,如图所示，以速度v 用绳跨一定滑轮拉湖面上的船，已知绳初长 l 0，岸高 h,取坐标系如图,依题意有,质点运动学的基本问题之一，是确定质点运动学方程。为正确写出质点运动学方程，先要选定参考系、坐标系，明确起始条件等，找出质点坐标随时间变化的函。

15、1,力学是物理的基础 要在中学的基础之上提高似曾见过面的内容 不可大意 注意基本原理 基本方法 基本规律,第1篇 力 学,2,力学理论框架 质点力学(模型) 牛顿运动定律(总结性的) 质点系 解决物体系的一般方法 (普遍) 刚体 (模型) 一般物体的一级简化 (特殊的质点系),用刚体问题检验您对质点系运动规律的理解,能解决质点系的力学问题大学物理,3,第1章 质点运动学主要内容1 质点 刚体 质点系 2 描述质点运动的物理量3 相对运动,质点（形状忽略）刚体 （形状不能忽略 但形变忽略）简谐振子（质点之间位置变化规律）,质点系如N个沙粒组成的物质系。

16、 质点运动的描述 位置 位移 速度 加速度及其相互关联 1 1矢量 Vectors 1 定义 矢量 既有大小又有方向的量 e g 标量 只有大小没有方向的量 S 路程 t 时间 m 质量 A 功 e g Note 矢量与标量都归属于张量 t。

17、1,华中师范大学物理学院大学物理学电子教案 配合张三慧编著大学物理学B版(第三版)使用,第1篇 力 学,2,经典物理学,相对论,量子力学,量子场论,物理学按研究物体的尺度及运动速度划分,3,力学是研究机械运动及其规律的学科 机械运动是一个物体相对于另一个物体的位置，或一个物体内部的一部分相对于其他部分的位置随时间的变化过程。,经典力学（牛顿力学）：低速，宏观物体 运动学描述物体的运动； 动力学物体运动与物体相互作用的关系。 静力学物体在相互作用下的平衡问题。,相对论力学：以高速运动物体为研究对象。,4,第一章 质点运动学,1-1。

18、第一章质点运动学 本章内容 质点运动的描述 descriptionofparticlemotion 第一节 1 1 particlereferencesystem 质点参考系 质点 参考系 为确定物体的位置和描述物体运 动而被选作参考的物体或物体群 坐标系 如直角坐标系 球坐标系 自然坐标系等 图示 参考系 地面 高空飞机 视为质点 第二节 时间与时刻 位置矢量 运动学方程 z X Y O 位移 。