大学物理第一章PPT课件

v ρ
en
a
ddvt e
vde dt
dv dt
e
v2
en
a
dv dt
an
v2
切向加速度大小 法向加速度大小
讨论：变速直线运动和匀速圆周运动两特例的加 速度．
１）变速直线运动时
dv a dt e
a
dv dt
e
v2
en
切向加速度只反映速度大小的变化
２）匀速圆周运动时
v2 a r en
原子核理论、核能利用
教材：大学物理（上、下）
参考教材：
《普通物理学》程守洙
《大学物理学》张三慧
《物理学基础》 哈立德
……
……
第一篇 力学
第1章 质点运动学
第1节 质点 参考系
Reference Frame and Particles 1. 质点: 忽略物体的大小和形状，而将其抽象为一
个有质量而无大小和形状的几何点。 注意： 理想模型， 适用条件
２．自然坐标系
把坐标建立在运动轨迹上的坐标系统。
切向坐标轴：
轨迹前进的切向为正，
Q
e en
单位矢量为 e
s
法向坐标轴：
轨迹的法向凹侧为正， 单位矢量为 en
en
P
源自文库
e
v
e
en
思考：为什么？
速度：v
v
e
ds dt
e
加速度：
a a e a n enaan
dv dt
d(ve ) dt
ddvt e
y
aＭ
r
b
o
x
消去t ,得运动轨迹方程：
x2 y2 1 a2 b2
Ｍ点的轨迹是一椭圆．
例. 直杆ＡＢ两端可以分别在两固定而相互垂直
的直线导槽上滑动，已知杆的倾角按 t
随时间变化．其中 为常量．
(２)证明Ｍ的加速度始终指向椭圆中心． y
证：已知Ｍ的运动方程是
x a c o t,s y a s itn
lim v
t0
lti m0rt ddrt
方向: 大小:
沿v质点dr运 动d的S切线,
dt dt
并指向运动的前方。
2. 加速度
速度增量 v v (t t) v (t)
平均加速度
a
v t
· · z
a
v(t v(t)t)vb
v(tt)
0
y
x 加速度 (瞬时加速度)
alti m 0 vt ddvt
d2r dt2
dr （A） d t
（B）dd
r t
o
r(t)
x
x
（C） d r
（D） (dx)2 (dy)2
dt
dt dt
复习
描述质点运动的有关物理量：
位矢、位移、速度、加速度
直角坐标系
rrer xiyjzk
varddddrtrvtbv ra a d dx x tii x aiyd d jyt ja y jzk d dzt kzk vxivy jvzk
aＭ
r
b
o
x
Ｍ的加速度的ｘ和ｙ轴分量分别为
a x d d 2 2 x t2 a co t,sa y d d 2 2 y t2 a sitn
故有 a 2 ( a co ti a s si t j) n 2r
讨论 一运动质点在某瞬
时位于位矢 r(x,y)的
y
y
端点处，其速度大小为
rr(t1)er
· · P( t1 )
r( t1 )
Q( t2 )
——P点在 t1 时刻的位置
r( t2)
说明： a. 有向线段
O
y
x
起点——坐标原点
终点——物体位置
b. rr(t) 运动方程
c. 终点集合 质点运动轨迹
2. 位移
t时刻： 质点在a 点 t +t时刻：质点在b 点
ra
rb
a.
1）t里质点的位移：
2010 石墨烯材料的研究
从巴黎到北京的电动火车
同步电影院
电动脚踏车
这样建房子 留声机收听讯息
什么是物理学？
物理学是研究物质的基本结构和物质 运动的普遍规律的一门基础学科。
物理学的作用？
如何学好物理？
量子力学！
固体物理 激光
放射性
晶体管、集成电路问世 微电子工业、计算机工业
光纤通信、光盘存储 光电子技术
注意： 加速度的方向永远指向轨迹凹进的一侧.
第4节 常用坐标系
Common coordinate system
z
1. 直角坐标系
z( t )
P( t1 )
r ( t) x i y j z k
vd dx ti d dyt j d dztk
r( t )
k
j
i
vxivyjvzk
x( t ) O
y( t ) y
vde dt
a
e
an
a
en
O Δ
s P2
P1
e e (t t)-e (t)
大小： t 0, 0
有 e e
方向： e e
d det lit m 0 et lit m 0 ten
de dt
lim t0 t
en
s
de dt
lims t0 ρt
en
1 ds ρ dt en
cos
ax a
cos
ay a
cos
az a
例. 直杆ＡＢ两端可以分别在两固定而相互垂直
的直线导槽上滑动，已知杆的倾角按 t
随时间变化．其中 为常量．
(1)试求杆上某点M的运动方程和轨迹方程．(a、b已知)
解： 沿导槽作直角坐标系，坐
标原点Ｏ到Ｍ的位矢
rxiyj
a co ti s b sitjn
x
v
v v v x 2 v y 2 v z 2(d d x t)2 (d d y t)2 (d d z t)2 dd
S t
方向余弦:
c o svx,c o svy,c o sv z
v
v
v
aaxiayjazk
a的大小和方向
大小：
a aa x 2 a y2 a z2
方向： （方向余弦）
什么是物理学？
物理学是研究物质的基本结构和物质 运动的普遍规律的一门基础学科。 物理学的作用？ 2006 发现黑体形态和宇宙
微波背景辐射扰动现象 2007 发现 “巨磁电阻”效应
如何学好物理？
2008 次原子物理的对称性自 发破缺机制 及对称性破 缺的来源
2009 光纤 及电荷藕合器件图 像传感器CCD 的发明
Δ rrbra
ra
注意： r r
.
o
位矢增量的大小 位矢大小的增量
2）t里质点的路程： Ｓ
注意： r S 但 d r = dS
S
r .b
r rb
第3节 速度 加速度
Velocity and Acceleration
1. 速度
平均速度
v
r t
注意：|v||rt|St
速度 (瞬时速度)
v
2. 参考系: 在描述一个物体的运动时，选作参考的 其他物体称为参考系。也称参照系。
注意：参考系的选择原则上是任意的。 参考系不同，对运动的描述可能是不同的。
3. 坐标系：参考系的数学抽象。
第2节 位置矢量 位移
Position Vector and Displacement
z
1. 位置矢量(位矢)