大学物理学课件(南开大学)力学
大学物理力学基础课件

机械波的产生与传播条件
机械波的产生
需要波源和介质,波源提供能量,介质传递能量和动量。
机械波的传播条件
介质中相邻质点之间存在相互作用力,且能够传递能量和动量。
机械波的分类
横波和纵波,根据质点振动的方向与波传播方向的关系来区分。
波的干涉、衍射和多普勒效应
量纲分析
量纲分析是研究物理量之间关系的一种方法,通过比较物理量的量纲可以确定 它们之间的关系。在力学中,常用的量纲有长度、质量、时间和力等。
02
质点与刚体运动学
质点运动描述方法
80%
矢量描述法
通过位置矢量、速度矢量和加速 度矢量来描述质点的运动状态。
100%
直角坐标法
在直角坐标系中,通过质点的坐 标位置(x, y, z)及其随时间的变化 率来描述运动。
物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时,在物体内各部分之间产生相互作 用的内力,以抵抗这种外因的作用,并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。
应变的定义
物体在受到外力作用下会产生一定的变形,变形的程度称为应变。
应力与应变的关系
在弹性范围内,应力与应变成正比关系,即符合胡克定律。
弹性模量与泊松比
长度收缩和时间膨胀
相对于观察者运动的物体,其 长度会收缩,时间会变慢。
质能关系式及其意义
质能关系式
E=mc^2,其中E是能量,m是质量,c是光 速。这个公式表明质量和能量之间存在等价 关系。
能量守恒和质量亏损
在核反应等过程中,质量可以转化为能量,同时能 量也可以转化为质量。这种转化遵循能量守恒定律 。
80%
自然坐标法
大学物理-力学课件(全)

牛顿第二定律
总结词
描述力对物体转动效应的定律。
详细描述
力的矩与转动定律指出,力矩是力和力臂的乘积,其方向垂直于力和力臂所在的平面。公式表示为M=FL,其中M表示力矩,F表示作用力,L表示力臂。转动定律则说明,对于定轴转动系统,系统的角加速度与作用于转轴上的合力矩成正比,与转动惯量成反比。
力的矩与转动定律
万有引力定律
04
CHAPTER
弹性力学
能够恢复其原始形状和大小的物体。
弹性体定义
线弹性体、非线弹性体、超弹性体等。
弹性体的分类
杨氏模量、泊松比等。
弹性体的物理属性
拉伸、压缩、弯曲、剪切等。
弹性体的变形
弹性体的基本性质
物体内部相邻部分之间的相互作用力。
弹性体的应力与应变
应力定义
正应力和剪应力。
应力的分类
动量的计算方法
动量与动量守恒定律
在没有外力作用的情况下,一个系统内各个物体的动量总和保持不变。这一定律是经典力学中重要的基本定律之一,适用于宏观低速的物体系统。
动量守恒定律
通过分析系统的受力情况和动量变化情况,根据动量守恒定律可以求出系统内各个物体的动量和速度变化情况。在解决实际问题时,通常需要先对系统进行受力分析和动量分析,然后根据动量守恒定律列方程求解。
应用方法
动量与动量守恒定律
02
CHAPTER
运动学
描述物体位置变化的物理量,表示为矢量,由起点指向终点的有向线段。
位移
描述物体运动快慢的物理量,等于位移对时间的导数,表示为矢量。
速度
位移与速度
加速度
描述物体速度变化快慢的物理量,等于速度对时间的导数,表示为矢量。
南开大学普通物理(力学、电磁学)考研大纲2018年与2019年对比一览表(物理科学学院)

南开大学普通物理(力学、电磁学)考研大纲2018年与2019年对比一览表(物理科学学院)
南开大学普通物理(力学、电磁学)(物理科学学院)2019年考研大纲已经公布,但是考研的同学都清楚何如利用吗?考研大纲是目标院校唯一官方指定的硕士研究生入学考试命题的唯一依据,是规定研究生入学考试相应科目的考试范围、考试要求、考试形式、试卷结构等权威指导性文件。
考研大纲作为唯一官方的政策指导性文件在专业课备考中的作用是不言而喻的。
然而,各大高校的考试大纲均在9月中旬左右才公布,对参照前一年的考研大纲已经复习大半年的莘莘学子来说可谓姗姗来迟。
借此,我们天津考研网特别推出考研大纲的对比、变化情况的系列专题,及时反映相关的考研动态,以此来消除学子们的复习误区;使学子们尽早捕捉到官方的细微变化。
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以上是南开大学普通物理(力学、电磁学)2018年与2019年考研大纲的对比情况,从对比文件可以看出,南开大学普通物理(力学、电磁学)的考研大纲没有变化。
所以,报考目标院校目标专业的研友们可以按照原计划复习备考。
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即
r
位矢:
r x i y j z k
o
模:
| r| x2y2z2
kz
p
x
i
方向余弦:co s x,co s y,cos z
r
r
r
位矢单位:m
二、位移(displacement)
t时刻,
r1 这r1(称t) 为质点的运动方程,
在运动方程中把t消去可得到质点的轨道方程。
tt r2r2( tt)
dx dl 两边对时间t 求导数, 得 2x 2l
dt dt d l u绞车拉动纤绳的速率, 纤绳随时间在缩
dt
短, 故 d l 0 ; d x v 是小船向岸边移动的速率。
dt
dt
l
22
x h
负号表示小船速
v u
u
x
x 度沿x 轴反方向。
小船向岸边移
d2x dv u2h2
a
动的加速度为
解:(1)由题意可得速度矢量为:
vd rd x(t)id y(t)j i 1tj
d t d t d t
2
所以t =3s时质点的速度为: v(3)i1.5j
(2)由运动方程 x(t) t和2 y(t)(1/4)t22
消去t 可得轨迹方程为: y 1 x2 x 3 4
由此可知该质点的运动轨迹为抛物线。
四、加速度(acceleration)
t
例1:通过绞车拉动湖中小船拉向岸边, 如图。如 果绞车以恒定的速率u拉动纤绳, 绞车定滑轮离水面 的高度为h, 求小船向岸边移动的速度和加速度。
解:以绞车定滑轮处为坐标原点, x 轴水平向
右, y 轴竖直向下, 如图所示。
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应用实例
天体运动中行星绕太阳的角动量守恒,刚体定点转动的 角动量守恒等。
06
功能原理和机械能守恒定律
功能原理内容解释
功能原理定义
系统所受外力的功等于系统动能的变化量。
公式表示
$W\_{ext}=\Delta E\_k$
物理意义
外力做功导致物体动能改变,是能量转化和 传递的基本规律之一。
机械能定义及分类
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目
CONTENCT
录
• 力学基本概念 • 运动学基础 • 牛顿运动定律及应用 • 动量定理与动量守恒定律 • 角动量定理与角动量守恒定律 • 功能原理和机械能守恒定律
01
力学基本概念
质点与刚体
质点
具有一定质量,但没有形状和大小的理想化物理模型。质点模型 忽略了物体的形状和大小,只考虑其质量,便于研究物体的运动 规律。
动量定理表述及证明过程
动量定理表述
物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化 量。
动量定理证明过程
通过牛顿第二定律和运动学公式推导得出。
动量守恒条件及应用实例
动量守恒条件
系统所受合外力为零或不受外 力作用。
动量守恒应用实例
碰撞问题、爆炸问题等。在这 些问题中,可以通过动量守恒 定律求解物体的速度、位移等 物理量。
、位移等物理量。
注意事项
当存在非保守力(如摩擦力 )做功时,机械能不守恒, 需要考虑能量损失和转化。
THANK YOU
感谢聆听
03
牛顿运动定律及应用
牛顿三定律内容
第一定律
任何物体都要保持匀速直线运 动或静止状态,直到外力迫使 它改变运动状态为止。
第二定律
物体的加速度跟物体所受的合 外力成正比,跟物体的质量成 反比,加速度的方向跟合外力 的方向相同。
南开大学 《大学物理(电磁学、光学部分)》考试大纲 考试内容 复习参考书 考研辅导

《大学物理(电磁学、光学部分)》考试大纲一、考试目的本考试是全日制生命信息物理学、测试计量技术及仪器专业硕士学位研究生的入学资格考试之专业基础课,各语种考生统一用汉语答题。
各招生院校根据考生参加本考试的成绩和其他三门考试的成绩总分来选择参加第二轮,即复试的考生。
二、考试的性质与范围本考试是测试考生大学物理(电磁学、光学部分)的尺度参照性水平考试。
考试范围包括本大纲规定的大学物理(电磁学、光学部分)内容。
三、考试基本要求1.具备大学物理方面的基础和背景知识。
2.熟练掌握大学物理(电磁学、光学部分)的内容和应用知识。
四、考试形式本考试采取主观试题,单项技能测试与综合技能测试相结合的方法,强调考生的大学物理基础知识尤其是电磁学、光学部分的知识。
试题分类参见“考试内容一览表”。
五、考试内容本考试包括两个部分:电磁学、光学。
总分150分。
I.电磁学1.考试要求要求考生对电磁学知识具有充分的了解,掌握电磁学的相关知识内容。
包括:静电场、直流与交流电、磁场、电磁感应与电磁波2.题型要求考生针对给出的题目进行解答,要求有过程有步骤有结果。
II.光学1.考试要求要求考生对光学知识具有充分的了解,掌握光学的相关知识内容。
包括:光学基础知识(光的产生与传播、基本光学元件、成像等)、干涉、衍射、偏振。
2.题型要求考生针对给出的题目进行解答,要求有过程有步骤有结果。
答题和计分要求考生用钢笔或圆珠笔做在答题卷上。
【育明教育】中国考研考博专业课辅导第一品牌育明教育官方网站:1《汉语写作与百科知识》考试内容一览表序号题型题量分值时间(分钟)1电磁学4-6个解答题70-80分2光学4-6个解答题70-80分共计:1501802014年有多名学员以优异成绩考上南开大学的行政管理,环境工程,传播学,金融学,翻译硕士等各个专业,可以说这些专业是我们育明教育的王牌专业,希望广大学子能够来育明实地查看,加入我们的辅导课程,你会发现在这里复习考研将会是你事半功倍,复习效果更上一层楼!针对以上信息,有任何疑问或希望来育明教育进行实地了解的考生们,可以联系我们南开大学的首席咨询师林老师,扣扣为2831464870,祝各位考研成功!【育明教育】中国考研考博专业课辅导第一品牌育明教育官方网站:2【育明教育】中国考研考博专业课辅导第一品牌育明教育官方网站:32015年育明教育考研攻略一、《育明教育:五阶段考研复习攻略》把考研作为一种娱乐,而不是被娱乐。
大学物理学课件(南开大学)力学

撞击时间为0.01s,板施于球的平均冲力大小和方向:
m2.5g t 0.0 v 1 1 1 m 0 s ,v ,2 / s 2 m 0
Ix0 .06 N; 1s Iy0 .00 N7s
I Ix 2Iy 26.1 41 0 2Ns
*系统动量守恒,但每个质点的动量可能变化。 * 动量守恒可在某一方向上成立。 * 动量守恒定律在微观高速范围仍适用。
a
18
例3.11 一个有1/4圆弧滑槽的大物体质量为M,停在
光滑的水平面上,另一质量为m的小物体自圆弧
顶点由静止下滑。
求:当小物体滑到底时,大物体
mR
M在水平面上移动的距离?
解:选如图坐标系,在m下滑 过程中,M和m组成的系统在 水平方向上合外力为零,因此
M
dm MdM x
在外t 时力刻的总影动响量。Mv沿x方向
t
t dt
在t +dt时刻总动量: d( v m u ) ( M d)v m (d v )
dm dM 由动量守恒定律:
d( v M u ) ( M d)v M ( d v ) M v
略去二阶无穷小量 dMdv ud M M v d 0
以上讨论均在实验室参照系(惯性系)中。
a
9
§2 动量 动量定理及动量守恒
一、2.1动量动(量描动述量质定点理运动状态,矢量)P mv
大小:mv 方向:速度的方向
单位:kgm/s 量纲:MLT-1
二、冲量(力的作用对时间的积累,矢量)I
t2
Fdt
大小:|
t2
Fdt
|
方向:速度变化的方向
大学物理讲义力学.ppt

kg
– 长度Length
m
– 时间Time
s
• 量纲运算与方程校验
– 正确的方程必有正确的量纲
– 但正确的量纲不一定表示正确的方程
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质点运动学
• 质点的位移 • 相对运动 • 速度 • 加速度 • 伽利略变换 • 平面曲线运动
– 抛体运动 – 圆周运动
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质点运动学:基本概念
当 F=0 则 P= C 动量守恒
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• 角动量
角动量
p
L r p p mv
L r
• 角动量守恒定律
– 若作用在质点上的力对某定点的力矩为零,则质点对 该点的角动量在运动过程中保持不变
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刚体力学基础
• 刚体定轴转动定律 • 转动惯量 • 刚体转动中的功和能 • 刚体的角动量 • 角动量守恒定律
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刚体定轴
• 刚体:形状与大小不变的物体
• 刚体运动
– 平动:可简化为刚体内任一质点的运动
– 转动:刚体内各质点绕同一直线作圆周运动
• 转动轴
• 转动平面
转动平面
转动轴
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刚体定轴转动时的角运动方程
• 定轴转动时,刚体上任一质元的角位置可以用角 位置运动方程唯一确定
• 角位移 (t)
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参考资料
• 朱峰主编,《大学物理》 清华大学出版社,2004 • 程守洙,江之永主编,胡盘新,汤毓骏,宋开欣修订,
《普通物理学》(第五版),高等教育出版 社,1998 • D. M. Bourg, 游戏开发物理学,O’Reilly/电子工业 出版社,2004 • D. M. Bourg and G. Seemann, 游戏开发中的人工智 能, O’Reilly/东南大学出版社,2006 • Serway and Jewett, Physics for Scientists and Engineers, 6 Ed • MIT OpenCourseWare, Physics
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但对一个质点系,质心的位置是固定的、唯一的。
.
3
直角坐标系中的分量式为:
质量离散分布时:
xc
i mi xi M
质量连续分布时:
xc
xdm M
yc
i mi yi M
yc
ydm M
zc
i mi zi M
zc
zdm M
如果物体具有一个对称中心,
则质心与对称中心重合;
若有一个对称轴,则质心
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
必在该轴上。 .
求:(1)乒乓球得到的冲量; (2)若撞击时间为0.01s,求板
施于球的平均冲力的大小和方向。
解:取挡板和球为研究对象,由于
作用时间很短,忽略重力影响。设 挡板对球的冲力为 F
则有:I F d = m tv 2 m v 1 .
y v2
30o x 45o n
v1
12
取坐标系,将上式投影,得乒乓球得到的冲量
.
2
一、质心—质点系的质量中心
考虑由质量分别为 m1、m2、… mn 的 N 个质点
组矢成 量的 分质 别点 为系r1、 ,每r2.个..质.rn .点.相;对其于质任心一相点对O于的O位点置的
定义为:
mi ri
rC
i
M
M mi 为质点系的总质量。
m1
c r1C
r1
r2C
rC
m2
i
r2
质心的位矢随坐标系的选取而变化, O
m ( 1x 1'x 1 ) m ( 2x2x'2 ) .
8
m ( 1x '1 x 1 ) m ( 2x 2x '2 )
设船的质心移动的
x1 x '1
距离为d,即
x
(x2x'2) d
o x2 cb ' cb
( x'1x1) ld
x '2
代入上式可得船移动的距离:
( x2x'2) dm 1m 1 m 2l5 5 0 200 4 00.8m
t1
t1
单位:Ns 量纲:MLT-1
三、动量定理 将力的作用过程与效果〔动量变化〕
联系在一起
.
10
I
t2
Fdt
t1
F
dP
dt
dPF dt
P2
dP
t2
Fdt
P1
t1
P 2P 1I= tt12F dt
IF d= t P 在坐标下可有分量表达式
质点所受合外力的冲量,等于该质点动量的增 量。这个结论称为动量定理。
质心运动定理:系统的总质量和质心加速度
的乘积等于质点系所受外力的矢量和。
质心的运动,就好象一个质量等于系统的总质量
的质点,在施于这系统的外. 力作用下的运动
6
例3.6 设有一弹丸,从地面斜抛上去,在飞行到最高点处 爆炸成质量相等的两个碎片,其中一个碎片竖直自由下落, 另一个碎片水平抛出,它们同时落地。试讨论第二个碎片 的落地点?
解:考虑弹丸系统,仅受 重力,在水平方向不受力, 所以质心轨迹是抛物线。 O '
m1
o xC
m2 x
x2
选第一个碎片落地点为原 点(方便),如图坐标
x1 0
xc
m1x1m2x2 m1m2
1 2x2
m1 m2
O'Oxc
O 'Ox23xc .
7
例3.6’ 一质量为m1=50kg的人站在一条质量为m2=200kg, 长度为l=4m的船的船头上。开始时船静止,试求:当人 走到船尾时船移动的距离。假定水的阻力不计。
f f ' F 1 外 F 2 外 m 1d d 2 r 2 1 t m 2d d 2 r 2 2 t
.
1
质点系(组)是指由若干个质点组成的系统
* N个质点的系统
由于内力总是成对出现 的,所以矢量和为零。
i
Fi外
i
mi d d2r t2i
下面说明质点系运动可以看成两部分: 质心的平动; 质点系的各个质点相对质心的运动。
m R
2
yc R
质量对称分布 所以 xC=0
注意:质心不在铁丝上。.
5
二、质心运动定理
v c d d r c tM 1i m id d r i tM 1i m iv i
rc
i miri M
M i v F c iF 外 i d d m iP im v tii M d d2 P r2 d tid v c质总速t 点质度M 系量的a 的与乘c总它积动的。F 量 质等 心于 的M 它 运的 动ac
* 注意:动量为状态量,冲量为过程量。
F为恒力时,可以得出I=F t
F作用时间很短时如 (碰撞),可用力的平均值来代替。
I P . F t
11
例3.8’质量为2.5g的乒乓球以10m/s 的速率飞来,被板推挡后,又以 20m/s的速率飞出。设两速度在垂直 于板面的同一平面内,且它们与板 面法线的夹角分别为45o和30o,
I x F x d m v t 2 c3 o ( 0 m s v 1 c 4 o ) F 5 x s t
I y F y d m t v 2 s3 i m n 0 v 1 s4 i n F 5 y t
4
例3.7 一段均匀铁丝弯成半径为R的半圆形,求
此半圆形铁丝的质心。
y
解:选如图坐标系,取长为dl 的铁丝,质量为dm,以λ表示
质量线密度,dm= dl。分析得
质心应在y轴上。
dl
c d
R
x
o
yc
ydm ydl
m
m
yR sin ;d lR d
y cm 10 R sin R d m 2R 2 因为在x方向
解:考虑船和人的系统, 在水平方向上不受力,所
x1 x '1
x
以质心速度不变,初始态 o 质心静止,人在走动过程
x2 cb ' cb
中质心的坐标值不变。
x '2
初态:xc
m1x1 m2x2 m1 m2
末态:x'c
m1x'1m2x'2 m1 m2
xc x'c m 1 x 1 m 2 x 2 m 1 x '1 m 2 x '2
以上讨论均在实验室参照系(惯性系)中。
.
9
§2 动量 动量定理及动量守恒
2.1 动量 动量定理
一、动量 (描述质点运动状态,矢量)Pmv
大小:mv 方向:速度的方向
单位:kgm/s 量纲:MLT-1
二、冲量(力的作用对时间的积累,矢量)I
t2
Fdt
大小:|
t2
Fdt
|
方向:速度变化的方向
1.5 从质点到质点系统、质心、 质心运动定理
质点系(组)是指由若干个质点组成的系统。
* 两个质点的系统
m1
f F2外
F1外
m2
m 1F 1 外 f ddv m 1 t m 2 F 2 外 f 'ddv m 2 t
f ' F 1 外 f F 2 外 f ' d d 1 v m 1 t d d 2 v m 2 t