大学物理(第三版)北京邮电大学 教学PPT 绪论与第一章-质点运动学
大学物理质点运动学(老师课件)
r
rB
r
r r
讨论2：
s AB
比较位移和路程
A
s
B
t 时间内质点运动路径的长度 路程：
r
r AB
位移：是矢量，表示质点位置变化的净效果，与质点 运动轨迹无关，只与始末点有关。 路程：是标量，是质点通过的实际路径的长，与质点 运动轨迹有关。 例如质点运动一周，位 r s 移为零，路程为周长。 r s
v v(t + t ) v(t) a t t
方向： v 的方向
2、(瞬时) 加速度
2 v d d r 2 a lim t 0 t dt dt
加速度等于速度对时间的一阶导数。 方向：v 的极限方向, 指向曲线凹的一侧 一般 a 与 v 方向不同。
质点
没有大小和形状，只具有物体全部质量 的一点。 物理学中有很多抽象模型：
理想化的 物理模型
质点、刚体、理想气体、点电荷、…
把物体当作质点是有条件的、相对的：当物体的大
小和形状对运动没有影响或影响可以忽略。
研究地球
r
S
R 10 m s E 6
8
r 10 m Rs , RE << r
11
RE 10 m
vA
B'
B
A
速度的方向： 质点所在处轨迹的切线指向前进的方向。
e.g. 设
2 r (t ) i t j t k ( SI )
j 2 tk
t 1 t 1
dr dt
j 2k m / s
则t=1s 末的速度
一维情形，设x=6t–t2(SI),则在t=4s末的速度：
大学物理一质点运动学义PPT课件
第1章 质点运动学
(Kinematics of Particles) 力学是描述物体作机械运动时所遵循的规律的学科。
力学分为两部分 、运动学：
描述物体运动状态变化规律，不涉及运动状态变化的原因。 （质点—刚体运动学） 、动力学：
引起物体状态变化的原因及对物体状态变化的影响（质点·刚 体动力学）
一、理想模型：质点
P' P r (t t) r (t) r
位移反映了质点位置的变化。
s O•'
r(t)
P
• s
r
• P’
(1) 位移是矢量（有大小，有方向） 路程是算术量 rs
O • r (t t)
lim r lim s drds
t 0
t 0
(2) 位移与坐标系位置的变化无关
位矢与坐标系位置的变化有关
前期准备 1.课程容量
两个学期，8学时，内容包括力学，振动波动，电磁学，光 学，热学，狭义相对论，近代物理等等 2.作业安排
A，单双号轮换交 B。计入成绩 3.课代表的任务
A。F-416 领作业本) B。收发作业 4.考试安排
笔试闭卷，只考察本学期知识 5.答疑 (F-416)，每天下午
本次课内容
二十世纪最重要的理论进展是“相对论”和“量子力学”。这 两个理论彻底改变了人类对时间、空间、宏观和微观的认知。
在整个20世纪中，物理学和物理学家在人类探索自然 奥秘的科学技术发展中起主导作用。然而，在过去的差 不多十年里，物理学却好像在彷徨，科技发展潮流也随 着大众的兴趣转向了软件工业和生物医学。但是。。。
P(x, y,z)
质点某时刻位置P 由有向线段
OPr r表x i 示 。y j z k O
大学物理课件第章质点运动学
a( x) dv dv dx v dv
dt dx dt
dx
v
x
vdv a(x)dx
v0
x0
v2
v02
2
x
a(x)dx
x0
2021/8/10
第一章 质点运动学
36
物理学
第五版
由 v(x) dx dt
1-1 质点运动的描述
x dx
本章目录
2021/8/10
第一章 质点运动学
5
物理学
1-1 质点运动的描述
第五版
一 参考系 质点
1 参考系 为描述物体运动而选的标准物．
2 质点
➢ 物体能物否体抽大象小为和质形点状，的视变具化体对情其况运而动定．
的影响可忽略时的理地想—日模平型均．间距：
地球 太阳
1.5 ×108 km
地球半径： 6.37 × 103 km
第五版
四 加速度
1 平均加速度 在t 时间内，质
点速度增量为
v vB vA a v
t
a 与v 同方向
y vA
vB
AB
O
x
vA v
vB
2021/8/10
第一章 质点运动学
22
物理学
1-1 质点运动的描述
第五版
2 (瞬时)加速度
a
lim v t0 t
dv dt
d2
r
dt2
a
dvx
i
dv y
物理学
第五版
第一章
质点运动学
2021/8/10
第一章 质点运动学
1
物理学
第五版
本章目录
1-0 教学基本要求 1-1 质点运动的描述 1-2 圆周运动 1-3 相对运动
大学物理教程讲义质点运动学.PPT
1.1 质点运动描述
1.1.5 质点的速度和速率
1.平均速度和瞬时速度
12
1.1 质点运动描述
为什么可以这样定义质 点在t时刻的瞬间速度？如 图1.3所示。当Δt→0时，B 点→B1→B2→B3→ 无限接近 A点，AB趋近于A点的切线. 速度方向沿运动轨迹的切线 方向。
图1.3 平均速度和瞬时速度
图1.7 自然坐标系
23
1.2 圆周运动
24
1.2 圆周运动
图1.8 切向加速度和法向加速度
25
1.2 圆周运动
1.2.２ 圆周运动的角量描述
用自然坐标系表述圆 周运动中质点的位置、路 程的量纲是长度时，我们 将这种表述方法称为线量 表述。同一种运动还可采 用不同的表。
图1.9 圆周运动的角量描述
28
２.角速度
图1.10 角速度的方向
1.2 圆周运动
３.角加速度
同样，可以定义角加速度β来描述角速度的变化快慢.定义逆时 针的右手螺旋方向为正方向。
与角速度一样，角加速度也有正负。 在国际单位制中，角加速度的单位是弧度·秒-2 rad·s-2）
29
1.2 圆周运动
在描述半径为R的圆周运动 时，我们同时建立平面极坐标 系和自然坐标系，如图1.11所 示。以圆心为极点，任意射线 为极轴Ox建立平面极坐标系， 逆时针为极角θ正方向。以极 轴Ox与圆周的交点O′（θ=0） 作为原点，以圆周为坐标轴， 建立自然坐标系，逆时针为自 然坐标s正方向。
经典力学的绝对时空观与人们的感觉经验相协调，容易使人接受.但 是它毕竟只是时空性质的一种假设.近代物理学表明空间和时间与物质的 存在和运动是紧密联系的，绝对时空观只是实际时空性质的一种近似。
大学物理：第一章 质点运动学
Ep
G
mM r
8．功能原理
Aext Aint Ek Ek 0
A A A int
int,cons
int,n-cons
Aint ,cons
（E p
E
p
）
0
Aext Aint,n-cons ( E k E p ) ( E k 0 E p 0 )
机械能:
E Ek Ep
功能原理:
Aext Aint,n-cons E E 0
E mc2
60
61
24
1．力矩
力 F 对参考点 O 的力矩定义为：
M rF
大小：M Fr sin Fd
方向：沿r F 方向
M
O F
d P
2．质点的角动量
质点对参考点O的角动量定义为：
L r p r mv
大小 : L rp sin pd mvd
方向 : 沿r p方向
L
O v
d m
3．质点的角动量定理与角动量守恒定律
59
mv MV M m m0
又有： m
m0
1
v c
2 2
5 4
m0
讨论
（1）质量守恒 → M0=m0+m0 对不对?? 相对论质量守恒！静质量不守恒！
（2）
M0
9 4
m0
1V 2
/ c2
32 2
m0
2m0
静质量为什么会增加??
（3）质量守恒：①孤立系统②相对论质量守恒！！
（4）质量守恒的本质即能量守恒！
F Fi m a '
1.3 牛顿第三定律 两物体间的相互作用力总是大小相等而方向相反：
F1 2 F2 1
大学物理：第01章 质点运动学
第一章 质点运动学运动学：描述物体在空间的位置随时间变化的规律。
§1-1 质点 参照系 坐标系 §1-2 描述质点运动的物理量 §1-3 自然坐标系下的速度和加速度 圆周运动 §1-4 相对运动1.质点把所研究的物体视为无形状大小但有一定质量 的点.质点是一种理想的模型. 复杂物体可看成质点的组合.2．参照系研究物体运动状态时选作参照的物体。
对物体运动的描述与参照系有关.3．坐标系为标定物体空间位置而设置的坐标系统.z直角坐标系：P（x, y, z）自然坐标系： 极坐标系： 球坐标系：P(x, y, z)Oy柱坐标系：x1．位置矢量z1.1 定义从坐标原点O指向质点位置P的有向线段.kγ1.2 位置矢量的直角坐标分量 Oiαrβjr = xi + yj + zk x大小：r = x2 + y2 + z 2方向：cosα=x r,cos β=y r, cos γ=z rP(x, y, z) y1.3 运动方程r = x(t)i + y(t) j + z(t)kx = x(t) y = y(t) z = z(t)消去t → F(x,y,z)=0G(x, y, z) = 0——轨道方程2．位移∆r = r′ − r = r (t + ∆t) − r (t)zP ∆s∆rP′rr′Oyx位移与路程：∆r ≠ ∆s3．速度3.1 速度 平均速度：zP ∆s∆rP′v = ∆r = r (t + ∆t) − r (t)rr′∆t∆t瞬时速度:Oylim v =∆r = dr∆t→0 ∆t dtx瞬时速度的大小：v = ds ——瞬时速率dt瞬时速度的方向:沿轨道切线方向3.2 速度的直角坐标分量r = r (t) = x(t)i + y(t) + z(t) jv=dr dt=dx i dt+dy dtj+dz dtk= vxi+ vyj+ vzk大小 : v =vx2+v2 y+vz2 方向 :cos α v=vx v, cos βv=vy v, cos γ a=vz v4．加速度4.1 加速度 平均加速度：zvPP′rr′v′a=∆v ∆t=v (t+∆t) ∆t−v (t )Oy瞬时加速度：xa=lim∆t →0∆v ∆t=dv dt=d 2r dt 2加速度与速度的方向一般不同.v ∆vv′4.2 加速度的直角坐标分量v = v(t) = vx (t)i + vy (t) j + vz (t)ka = dv = dvx i + dvy dt dt dtj + dvz k dt= axi + ay j + azk大小 : a = ax2 + ay2 + az2方向 :cosαa=ax a,cos βa=ay a,cosγ a=az a运动学的两类问题：1.已知运动方程，求质点任意时刻的位置、速度以及加速度r = r (t ) v = drdta=dv dt=d 2r dt 22. 已知运动质点的速度函数（或加速度函数）以及 初始条件求质点的运动方程a = a(t) v = ∫ adt + c1 r = ∫ vdt + c2其中 c1 和 c2 由初始条件：v t=0 = v0 r t=0 = r0确定。
大学物理 质点运动学 1-4相对运动(新)(课堂PPT)
B
o
A S´ u
设：地面参考系为基本参 考系：S 系 ， 相对于S系
运动的小车为运动参考系 x´ S´系。
x
分析：先设两个参考系（基本参考系和
运动参考系）同时要搞清三个速度的划 定：绝对速度、相对速度、牵连速度。
y
v´ y´ S
60°
B
o
A S´ u
= + （绝对速度）
（相对速度）
（牵连速度）
（相对速度）
（牵连速度）
（只适用于低速度宏观的前提）
例题：一个人A在以10m/s 的速率沿水平轨道前进的
小车上控制一架弹射器 ， 此弹射器在与小车前进的反
方向为60°角的方向上射出一颗弹丸 ， 此时站在地面
上的另一个人B 看到弹丸铅直向上运动 。 求弹丸上升
的高度。
（教材P20例题）
y
v´ y´ S
第一章 1－4
相对运动
一. 时空测量的绝对性 二. 运动的相对性 三. 运动速度的相对性 四. 相对运动的例题
人类在低速宏观的日常生活中，如果依赖参考系的不同而描
述某一个运动的情况就不同。例如：在行进的公交车上，乘客
相对于驾驶员静止而相对于车外的物体却是在运动着的。
·
·
a
v
v
一、时间、空间测量的绝对性
·
乙a
A
·
甲a
·
v
乙a
L´
B
L
2. 在地面上的甲测得AB 之间的距离L 和在车 上的乙测得AB 之间的距离L´是相等的。说明长 度的测量也是绝对的，与参考系无关。
一、时间、空间测量的绝对性
3. 时间和长度的绝对性是经典力学（牛顿力学） 的基础。这个结论就称为时空测量的绝对性。