运动学基础
运动学基础概念
运动学基础概念运动学是研究物体运动的科学，是物理学的一个分支。
它涉及到描述、分析和预测物体在空间中随时间变化的位置、速度和加速度等物理量。
本文将介绍运动学的基础概念，以帮助读者更好地理解物体运动的规律。
一、物体的位置物体的位置是指物体在空间中所处的位置。
我们通常使用坐标系来描述物体的位置。
一般来说，我们可以使用直角坐标系或极坐标系来描述物体的位置。
在直角坐标系中，我们使用x、y和z轴来分别表示物体在水平、垂直和竖直方向上的位置。
而在极坐标系中，我们使用极径和极角来表示物体的位置。
二、物体的位移物体的位移是指物体在一段时间内从一个位置到另一个位置的变化量。
位移可以用矢量来表示，其大小为两个位置之间的直线距离，方向则是从起始位置指向终点位置的方向。
位移是与路径无关的物理量，只与起始位置和终点位置有关。
三、物体的速度物体的速度是指物体在单位时间内所发生的位移。
在运动学中，速度可以分为瞬时速度和平均速度两种。
瞬时速度是指物体在某一时刻的瞬时位移与瞬时时间的比值，而平均速度是指物体在一段时间内的位移与时间间隔的比值。
速度是一个矢量，具有大小和方向。
四、物体的加速度物体的加速度是指物体在单位时间内速度所发生的变化量。
加速度可以分为瞬时加速度和平均加速度两种。
瞬时加速度是指物体在某一时刻的瞬时速度变化率，而平均加速度是指物体在一段时间内速度变化量与时间间隔的比值。
加速度也是一个矢量，具有大小和方向。
五、匀速直线运动在运动学中，匀速直线运动是指物体在单位时间内位移保持恒定的运动。
在匀速直线运动中，物体的速度保持不变，加速度为0。
其物体位移可以通过位移、速度和时间之间的关系来计算，即位移等于速度乘以时间。
六、匀加速直线运动匀加速直线运动是指物体在单位时间内加速度保持恒定的运动。
在匀加速直线运动中，物体的速度随时间呈等幅线性变化，位移随时间呈二次函数变化。
在匀加速直线运动中，可以通过位移、初速度、时间和加速度之间的关系来计算物体的运动规律，如位移等于初速度乘以时间加上一半的加速度乘以时间的平方。
运动学基础知识总结
运动学基础知识总结运动学是物理学的一个重要分支，研究物体的运动规律和运动状态。
它是物理学中最早研究的领域之一，对于理解各种物理现象和工程应用具有重要意义。
本文将从运动学的基础知识、力和运动、牛顿三定律以及运动学公式四个方面进行总结。
一、基础知识在运动学中，我们首先需要了解运动的概念和描述运动的基本量。
运动是物体在空间和时间上位置发生变化的现象。
我们使用位移、速度和加速度等物理量来描述运动。
位移是一个矢量，表示物体从初始位置到末位置的位移的大小和方向，通常用符号Δx表示。
速度是指物体在单位时间内位移的大小，可以用矢量速度和标量速度两种方式表示。
加速度则是指单位时间内速度变化的大小，也可以用矢量加速度和标量加速度两种方式表示。
二、力和运动力是引起物体运动或改变物体运动状态的原因，可以通过施加力来改变物体的速度和方向。
牛顿第一定律（惯性定律）指出，没有外力作用时，物体将保持匀速直线运动或静止状态。
牛顿第二定律（运动定律）描述了力和运动之间的关系。
它表明，物体所受的力等于物体的质量乘以加速度，可以用公式F = m ×a表示。
其中，F代表力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
牛顿第三定律（作用反作用定律）说明，两个物体之间存在相互作用力，且这两个力大小相等、方向相反。
这意味着，所有的力都是成对出现的，并且存在相互作用关系。
三、运动学公式运动学公式是运动学研究中常用的数学表达式，用于计算和描述物体的运动特性。
以下是一些常见的运动学公式。
1. 平均速度公式：v = Δx / Δt，其中v代表平均速度，Δx代表位移，Δt代表时间间隔。
2. 速度与时间的关系：v = v0 + at，其中v代表速度，v0代表初始速度，a代表加速度，t代表时间。
3. 位移与时间的关系：x = x0 + v0t + (1/2)at²，其中x代表位移，x0代表初始位置，v0代表初始速度，a代表加速度，t代表时间。
第1课时 运动学基础知识
会考复习1【复习目标】1. 了解参考系的概念，懂得判断实际运动中的参考系。
2. 了解质点的概念，能够正确判断实际运动中的物体是否可以看成质点。
3. 了解时间和时刻的概念，懂得区分实际情景中的时间和时刻。
4. 了解矢量与标量的区别。
5. 了解位移的概念，懂得路程和位移的区别和联系。
6. 了解平均速度、平均速率、瞬时速度、瞬时速率的区别和联系。
7. 了解加速度的物理意义，掌握加速度的定义式。
【复习过程】1) 在时间轴上，时间是 ，时刻是 。
2) 矢量是既有 又有 的物理量，标量只有 没有 。
3) 位移是 指向 的有向线段，位移是（矢量or 标量），位移的方向为 指向 。
4) 路程是 的长度，路程是 （矢量or 标量）。
5) 平均速度是 的比值，公式为 。
平均速度是 （矢量or 标量）6) 平均速率是 的比值，公式为 。
平均速率是 （矢量or 标量） ★平均速率不是平均速度的大小。
7) 瞬时速度是 的速度。
瞬时速度是 （矢量or 标量）8) 瞬时速率是 ，瞬时速率是 （矢量or 标量）9) 总结：凡是“速度”，都是矢量，凡是“速率”，都是标量。
凡带“率”字的物理量，都是标量。
10) 加速度是描述 的物理量，是矢量。
速度变化越快，加速度越 （填“大”或【随堂练习】1. 月亮在云朵中穿行，这句歌词所选取的参照物是（ ）A.地球B.云朵C.太阳D.星星2. 下列情况中的物体，能看作质点的是（ ）Ａ．太空中绕地球运行的卫星 Ｂ．正在闯线的百米赛跑运动员Ｃ．匀速行驶着的汽车的车轮 Ｄ．正在跃过横杆的跳高运动员3. 以下数据中记录时刻的是（ ）Ａ．航班晚点20 min Ｂ．午休从12:30开始Ｃ．一般人的反应时间约0.8s Ｄ．火车离站后的第3 min 内作匀速运动4.以下各组物理量中全部是矢量的是（）A、功平均速度长度B、瞬时速度瞬时速率时间C、平均速率、动能、重力势能D、角速度、线速度、加速度5.小王沿400米跑道慢跑一圈，他运动的位移是，路程是。
运动学基础知识
运动学基础知识运动学是力学的一个分支，研究物体的运动规律，包括物体的位置、速度、加速度及时间等因素。
在学习运动学的过程中，我们需要了解一些基础知识，本文将介绍一些重要的概念和公式。
一、位置和位移在运动学中，位置是指物体所处的地点。
位移是物体从一个位置到另一个位置的改变量。
我们通常用向量来表示位移，向量的大小表示位移的大小，而方向表示位移的方向。
二、速度和速度的计算速度是物体在单位时间内位移的改变量。
平均速度可以用下式计算：平均速度 = 位移 / 时间如果我们将时间间隔无限缩小，得到的就是瞬时速度。
瞬时速度可以用下式计算：瞬时速度 = lim（时间间隔->0）位移 / 时间间隔对于一维运动，物体的速度可以是正数、负数或零，分别表示物体向右运动、向左运动或静止。
三、加速度和加速度的计算加速度是物体在单位时间内速度的改变量。
平均加速度可以用下式计算：平均加速度 = 速度的改变量 / 时间如果我们将时间间隔无限缩小，得到的就是瞬时加速度。
瞬时加速度可以用下式计算：瞬时加速度 = lim（时间间隔->0）速度的改变量 / 时间间隔加速度的方向与速度的改变的方向一致时，加速度为正数；方向相反时，加速度为负数。
如果加速度的大小保持不变，我们称之为匀加速运动。
四、匀加速直线运动在匀加速直线运动中，物体的加速度保持不变。
我们可以根据以下公式计算运动的相关参数：1. 位移与初速度、时间和加速度的关系：位移 = 初速度 ×时间 + 0.5 ×加速度 ×时间²2. 末速度与初速度、时间和加速度的关系：末速度 = 初速度 + 加速度 ×时间3. 位移与初速度、末速度和加速度的关系：位移 =（末速度² - 初速度²）/ (2 ×加速度)五、自由落体运动自由落体是指物体只受重力作用的运动。
在自由落体中，物体的加速度的大小约等于9.8 m/s²，方向指向地面。
运动学基础
两骨之间借结 缔组织囊相连结， 其间具有腔隙， 活动性较大，这 种连接也称关节
关节的基本构造和辅助结构
(1)基本构造：
关节面 关节囊 关节腔
关节头 关节窝 关节软骨
辅助结构：
关节 盘 韧带
关节唇
\
关节的运动
1. 屈和伸
2.内收和外展
3.旋 转
4.环 转
三、骨骼肌
肌依其构造不同可区分为 骨骼肌、平滑肌和心肌 运动系统中叙述的肌均 为骨骼肌，起保护和运 动作用 肌是运动系统的动力部分 可视为一个器官 分布广泛,有600余块,约占 体重的40%
• 5.运动对心血管系统的影响 • 心输出量增加-运动量和耗氧量正比。 • 使心率加快 正常人运动时的最高心率=220升高。
• 6、运动对呼吸系统的影响 促进和改善呼吸系统的结构。 有效的提高呼吸功能。 增加肺活量、呼吸频率减低、呼吸深度加大 • 7、运动对消化系统的影响 促进肠胃的消化和吸收
按形态分为：长骨：四肢 短骨： 四肢末端 扁骨： 腔 卢盖骨、胸骨、 肋骨 不规则骨：椎骨 籽骨：髌骨、豌豆骨
长骨
扁骨
短骨
不规则骨
长骨
短骨
骨的功能
• • • • • 支撑形体 保护内脏 进行运动 造血功能 贮存功能
二、骨连结
• 骨与骨之间借致密结缔组织、软骨 相连结，称骨连结。按连接形式的 不同可分为直接连结和间接连结两 种
骨骼肌——随意肌
平滑肌
心肌
心肌、平滑肌—— 不随意肌
（一）肌的基本构造和分类 每块肌都由肌腹和肌腱两部构成。 肌腹由肌纤维构成，具有收缩舒张功能。 肌腱由胶原纤维构成，阔(扁)肌的肌腱 又称腱膜。
肌腱
肌腹
肌腱
大学物理运动学
炮弹射击时，需要考虑重力、空气阻力等因素对炮弹运动的影响，通过将炮弹的运动分解为水平方向和垂直方向的直线运动，可以更精确地计算炮弹的落点位置。
运动的合成与分解的应用实例
THANKS
感谢您的观看。
速度是描述物体运动快慢和方向的物理量。
速度表示物体在单位时间内通过的位移量，可以用位移与时间的比值来计算。速度具有矢量性，包括大小和方向两个要素。
速度
详细描述
总结词
总结词
加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。
详细描述
加速度表示物体速度变化的快慢程度，可以用速度的变化量与时间的比值来计算。加速度的大小和方向可以分别表示速度大小的变化和速度方向的变化。
定理
匀速直线运动的公式和定理
在高速公路上行驶的汽车，其运动状态可以近似为匀速直线运动。
汽车行驶
火车在铁轨上行驶时，其运动状态也可以近似为匀速直线运动。
火车行驶
飞机在平流层飞行时，其运动状态可以近似为匀速直线运动。
飞机飞行
匀速直线运动的应用实例
03
CHAPTER
匀加速直线运动
总结词
匀加速直线运动是速度随时间均匀变化的直线运动，具有初速度、加速度和运动方向一致的特点。
详细描述
总结词
匀加速直线运动的应用实例包括自由落体运动、竖直上抛运动和汽车启动等。
详细描述
自由落体运动是地球上常见的一种匀加速直线运动，其加速度为地球的重力加速度。竖直上抛运动是物体在竖直方向上的匀加速直线运动，其加速度为负的地球重力加速度。在汽车启动时，由于汽车的发动机产生的牵引力逐渐增大，汽车做的是加速度逐渐增大的变加速直线运动，但通常可以近似为匀加速直线运动。这些实例表明匀加速直线运动在日常生活和工程应用中具有广泛的应用价值。
第一章运动学
第一章 运动学第1节 质点运动的基本概念一.质点运动的基本概念1．位置、位移和路程：位置指运动质点在某一时刻的处所，在直角坐标系中，可用质点在坐标轴上的投影坐标（x,y,z ）来表示。
在定量计算时，为了使位置的确定与位移的计算一致，人们还引入位置矢量（简称位矢）的概念，如图所示，在直角坐标系中，位矢r 定义为自坐标原点到质点位置P(x,y,z)所引的有向线段，故有222z y x r ++=,r 的方向为自原点O 点指向质点P 。
位移指质点在运动过程中，某一段时间t ∆内的位置变化，即位矢的增量t t t r r s _)(∆+=，它的方向为自始位置指向末位置。
在直角坐标系中，在计算位移时，通常先求得x 轴、y 轴、z 轴三个方向上位移的三个分量后，再按矢量合成法则求合位移。
路程指质点在时间内通过的实际轨迹的长度，它是标量，只有在单方向的直线运动中，路程才等于位移的大小。
2．平均速度和平均速率：平均速度是质点在一段时间内通过的位移和所用时间之比：t s v ∆=平，平均速度是矢量，方向与位移s 的方向相同。
平均速率是质点在一段时间内通过的路程与所用时间的比值，是标量。
3．瞬时速度和瞬时速率：瞬时速度是质点在某一时刻或经过某一位置是的速度，它定义为在时的平均速度的极限，简称为速度，即ts v t ∆=→∆0lim 。
瞬时速度是矢量，它的方向就是平均速度极限的方向。
瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。
4．加速度：加速度是描述物体运动速度变化快慢的物理量，等于速度对时间的变化率，即t v a ∆∆=，这样求得的加速度实际上是物体运动的平均加速度，瞬时加速度应为tv a t ∆∆=→∆0lim。
加速度是矢量。
5．匀变速直线运动：质点运动轨迹是一条直线的运动称为直线运动，而加速度又恒定不变的直线运动称为匀变速直线运动，若a 的方向与v 的方向一致称为加速运动，否则称为减速运动。
匀变速直线的运动规律为： 20021at t v s s ++= )(20202s s a v v t -=-二、解题指导：例1：如图所示，物体A 置于水平面上，A 前固定一滑轮B ，高台上有一定滑轮D ，一根轻绳一端固定在C两段绳子的夹角为ɑ时，A 的运动速度。
运动学基础
ad d vtττvτ2naττannaτan
切向加速度:
a
d v dt
s
表示速度矢量大小的变化率；
法向加速度:
an
v 2
表示速度矢量方向的变化率；
点的速度与加速度
描述点的运动的弧坐标表示法
讨论1：
弧坐标中的加速度表示：
点沿着一螺旋线自外向 内运动。点所走过的弧长 与时间的一次方成正比。 请判断点的运动性质：
s
弧坐标中的加速度表示：
P'
P
/2
dτ
d
lim τ lim 2τ
0
0
sin
2
sin
lim
2
0
1
当 0时，
2 的极限方向垂直于 ，亦即n方向。
dτ n d
点的速度与加速度
描述点的运动的弧坐标表示法
s
弧坐标中的加速度表示：
P'
P
/2
d dsd 1
dt
dt
ds
vτ
其中：
d 1 曲率 ds
平移刚体上各点的加速度
平移的特点
平移的特点
应该注意，平移刚体内的点，不一定沿直线运动，也 不一定保持在平面内运动，它的轨迹可以是任意的空间曲 线。
—运动副
高副—通过点、线接触
低副—通过面接触
移动副 转动副
6.2 点的运动
描述点的运动的矢量法
z
O
x
位置矢量为变矢量
P
P´
r = r (t) ---点的运动方程
r r´ r P
点P在运动过程中，其位置矢量 的端点描绘出一条连续曲线
y ----位矢端图(运动轨迹)
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
点的速度与加速度 描述点的运动的弧坐标表示法
弧坐标中的速度表示：
几点讨论
v vττ
若 s 0 则 vτ 0，即点沿着s+的方向运动； 反之点沿着s－的方向运动；
• v vττ
中 v 和 分别表示速度的大小与方向。
点的速度与加速度
—— 最一般的情形为三维变速曲线运动 （3）刚体的运动形式
点的运动形式
平移 — 刚体运动过程中，其上的任意直线始 终平行于这一直线的初始位置。
定轴转动 — 刚体运动过程中，其上（或其延展 部分）有一直线始终保持不动。
平面运动 — 刚体运动过程中，其上各点到某一固定平面的距离 始终保持不变。
定点运动—刚体运动过程中，其上某一点始终 保持不动。 一般运动 — 自由刚体在空间的运动。
ax x , ay y , az z y
点的加速度矢量在直角坐标轴上的投影 等于点的相应坐标对时间的二阶导数。
点的速度与加速度 描述点的运动的弧坐标表示法
条件：点的轨迹已知
+
原点：O
O
-
点的速度与加速度 描述点的运动的弧坐标表示法
条件：点的轨迹已知
+
s
P
原点：O
弧坐标：
O
s=s(t)
运动方程:
第六章 运动学基础
1.运动学的主要内容
运动学是从几何观点描述物体的机械运动,只阐明运动过程的几何特 征及其各运动的要素之间的关系,而不涉及运动的物理原因。
运动学的任务是： 研究物体在空间的位置随时间变化的几何性质。如： （1）、物体机械运动规律的描述方法； （2）、物体运动形式及有关特征； （3）、点的轨迹、速度、加速度，刚体的角速度、角加速度，以及相互
构件与运动副
两构件组成有确定 相对运动的可动联接
—运动副
高副—通过点、线接触
低副—通过面接触
移动副 转动副
B
A C E
D
构件与运动副
组成机构的各 相对运动实体
固定件 —支承运动构件的构件
– 构件 主动件 —驱动力作用的构件
从动件 —随主动件运动而运动的构件
两构件组成有确定 相对运动的可动联接
—运动副
3.能进行能量转换或完成有效的机械功
机器
机器必然包含一个以上的机构 机构传递运动；机器进行能量交换或利用机械能作功。
构件与运动副 固定件 —支承运动构件的构件 组成机构的各 – 构件 主动件 —驱动力作用的构件 相对运动实体 从动件 —随主动件运动而运动的构件
机构必须有一个固定件，至少有一个主动件
显然，速度v和加速度a也都是变矢量。
点的速度与加速度
描述点的运动的直角坐标法
zP
v
不受约束的点在空间有 3个自由度，在直角坐标
系中，点在空间的位置由
rz a
3个方程确定：
k iO
j
x
xy
x = f1(t)
y
y = f2(t)
z = f3(t)
点的速度与加速度
描述点的运动的直角坐标法
r xi y j z k
-
点的速度与加速度
描述点的运动的弧坐标表示法
弧坐标中的速度表示：
v d r ds d r s
dt dt ds
其中: dr ＝τ ds
d r lim r 1
ds t0 s
运动轨迹在P点处的切向单位矢量
ds dt
＝s＝vτ
v vττ
点的速度在切线轴上的投影等于弧坐标对时间的一阶导数。
j
x
xy
y
vx
dx dt
x ,
vy
dy dt
y ,
vz
dz dt
z
点的速度矢量在直角坐标轴上的投 影 等于点的相应坐标对时间的一阶导数。
点的速度与加速度 描述点的运动的直角坐标法
zP
v r x i y j z k vx i vy j vz k
v
rz a
k iO
j
x
xy
a v xi y j z k ax i ay j az k
z
v
P
P´ v
r r´v´
t 瞬时: 速度 v(t)
t＋ t 瞬时:速度 v(t ＋ t )
v´
或v(t)＋ v(t)
t 时间间隔内速度的改变量
v(t)＝ v(t ＋ t )－ v(t)
O
y 点在 t 瞬时的加速度：
x
a lim v d v v t0 t dt
a d 2 r r dt 2
v
P r
P´
r(t) r
(t＋t)
t 瞬时: 矢径 r(t) t＋ t 瞬时: 矢径 r (t ＋ t )
或r(t)＋ r(t)
位移: r(t)＝ r (t＋t)－r(t)
速度:
y
v lim r d r r
t0 t dt
方向沿轨迹切线方向，指向点的运动方向。
点的速度与加速度
描述点的运动的矢量法
建立物体的运动方程 分析点的运动速度、加速度和刚体的角速度、角加速度等 研究物体运动的分解与合成规律
2. 运动学模型及其运动形式
(1) 运动学模型
研究卫星轨道时，卫星
可以看作一个点。
研究卫星运动姿态时，卫 星不再是一点，而应看作刚体 。
（2）点的运动形式 点的运动可分为直线运动和曲线运动。 曲线运动
高副—通过点、线接触
低副—通过面接触
移动副 转动副
6.2 点的运动
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
描述点的运动的矢量法
z
O
x
位置矢量为变矢量
P
P´
r = r (t) ---点的运动方程
r r´ r P
点P在运动过程中，其位置矢量 的端点描绘出一条连续曲线
y ----位矢端图(运动轨迹)
点的速度与加速度 描述点的运动的矢量法
z
O x
3. 学习运动学目的
学习运动学除了为学习动力学打基础外，另一方面又有 其独立的意义，为分析机构的运动打好基础。
单个物体，如子弹、保龄球 运动物体
机构，如曲柄连杆机构 本章内容：
1 机构运动简图
2 点的运动
3 刚体基本运动
引论
6.1 机构运动简图
机械—能完成一定机械运动的装置
机构
1.多个实体的组合 2.各实体间具有确定的相对运动
zP
v v dr (dx i dy j dz k) (x di y dj z dk )
dt dt dt dt
dt dt dt
rz a
在Oxyz定参考系中: di dj dk 0
dt dt dt
v dx i dy dt dt
j dz k dt
vxi vy j vzk
k iO
间的关系等。
（1）几个概念
参考体 机械运动表现为物体在空间的位置随时间的变动。物体的位 置只能相对地描述，只能说出一个物体相对于另一个物体的位置。这后 一物体被作为确定前一物体位置的参考体。 参考系 固连于参考体上的任何一组坐标系，称为参考坐标系或参考系。
运动学的主要内容
（2）运动学研究内容