大学物理教程讲义第一章质点运动学省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

YOUR SITE HERE,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,大学物理教程,第1页,第,1,章 质点运动学,1.1,质点运动描述,1.2,圆周运动,1.3,相对运动,第2页,1.1,质点运动描述,参考系与坐标系,1.1.1,1.,经典力学中时间与空间,力学研究对象是物体机械运动,.,所谓机械运动是指物体空间位置随时间改变,.,在经典力学范围内，空间和时间不依赖于物质存在和运动时空背景，称为绝正确时空观，但空间和时间需要借助物质存在和运动去度量,。,经典力学绝对时空观与人们感觉经验相协调，轻易使人接收,.,不过它毕竟只是时空性质一个假设,.,近代物理学表明空间和时间与物质存在和运动是紧密联络，绝对时空观只是实际时空性质一个近似,。,第3页,1.1,质点运动描述,2.,参考系,物体运动是绝正确，不过描述物体运动却是相正确，即在含有不一样运动状态参考对象看来，同一个物体运动状态是不一样,。,从站在路边人角度去看和从骑自行车人角度去看，一辆在公路上行驶汽车运动状态是不一样,。,但我们认为，在含有相同运动状态（相对静止）参考对象看来，一个物体运动状态是相同,。,为了描述物体运动，我们选择与一个确定参考对象相对静止全部物体作为一个系统，称为参考系,。,在一个确定参考系中，物体运动状态是能够确定,。,第4页,1.1,质点运动描述,3.,坐标系,在选定参考系后，为定量描述物体运动，我们取参考系中任意一点作为坐标原点建立坐标系,。,惯用坐标系有直角坐标系、极坐标系、柱坐标系、球坐标系等，另外还有描述曲线运动自然坐标系,。,第5页,1.1,质点运动描述,质点,1.1.2,在研究力学问题时，我们经常需要对研究对象进行模型化，最基本力学模型是质点,。,所谓质点，是指忽略对象大小和形状，并将全部质量集中在一个几何点上模型,.,把物体看成质点来处理是有条件、相正确，而不是无条件、绝正确,.,比如,研究地球绕太阳公转时，因为地球到太阳平均距离约为地球半径,10,4,倍，则地球上各点对于太阳运动能够看作相同,。,第6页,1.1,质点运动描述,质点位置矢量和运动方程,1.1.3,为了定量描述质点运动，我们在选定参考系上建立坐标系，则质点位置就能够用从坐标原点,O,到质点所在位置,P,矢量,r,来描述，称为位置矢量，简称位矢,。,图,1.1,直角坐标系中位矢,第7页,1.1,质点运动描述,第8页,1.1,质点运动描述,质点位移和旅程,1.1.4,第9页,1.1,质点运动描述,第10页,1.1,质点运动描述,图,1.2,位移与旅程,第11页,1.1,质点运动描述,质点速度和速率,1.1.5,1.,平均速度和瞬时速度,第12页,1.1,质点运动描述,为何能够这么定义质点在,t,时刻瞬间速度？如图,1.3,所表示,。,当,t,0,时，,B,点,B,1,B,2,B,3,无限靠近,A,点，AB,趋近于,A,点切线,.,速度方向沿运动轨迹切线方向,。,图,1.3,平均速度和瞬时速度,第13页,1.1,质点运动描述,2.,平均速率和瞬时速率,若质点在时间间隔,t,内发生旅程为,s,，则定义,t,时间内平均速率为,第14页,1.1,质点运动描述,例,1.2,如图,1.4,所表示，质点做半径为,R,匀速率圆周运动，周期为,T,，求以下过程中质点平均速度和平均速率,。,（,1,）四分之一周期从,A,到,B,；,（,2,）半个周期从,A,到,C,。,图,1.4,例,1.2,图,第15页,1.1,质点运动描述,质点加速度,1.1.,普通情况下，质点沿某一轨迹运动时，其速度随时间改变,.,如图,1.5,所表示，在质点运动过程中，某一时刻,t,质点位于,A,点，经过,t,时间间隔后位于,B,点,。,第16页,1.1,质点运动描述,图,1.5,速度及其改变量,第17页,1.1,质点运动描述,第18页,1.1,质点运动描述,直角坐标系中运动学两类问题,1.1.7,1.,第一类问题,第19页,1.1,质点运动描述,2.,第二类问题,第20页,1.1,质点运动描述,例,1.6,一人在阳台上以投射角,=30,和速度,v,0,=20 m,s,1,向台前地面投出一小球，球离手时距离地面高度为,h=10 m.,试求：球投出后何时着地？在何处着地？着地时速度大小和方向怎样？,图,1.6,例,1.6,图,第21页,1.1,质点运动描述,第22页,1.2,圆周运动,自然坐标系,切向速度和法向加速度,1.2.1,圆周运动是一类特殊平面曲线运动,.,质点作圆周运动时，因为其轨道曲率半径处处相等，而速度方向一直在圆周切线上,。,自然坐标系是以质点运动轨道为坐标轴一维坐标系,.,如图,1.7,所表示，在轨道曲线上,。,图,1.7,自然坐标系,第23页,1.2,圆周运动,第24页,1.2,圆周运动,图,1.8,切向加速度和法向加速度,第25页,1.2,圆周运动,圆周运动角量描述,1.2.,用自然坐标系表述圆周运动中质点位置、旅程量纲是长度时，我们将这种表述方法称为线量表述,。,同一个运动还可采取不一样表,。,图,1.9,圆周运动角量描述,第26页,1.2,圆周运动,.,角位置和角位移,在平面极坐标系中，圆周运动中质点位置能够由极角唯一确定，我们称极角为角位置,。,普通要求逆时针方向为正方向，则从极轴初始位置开始，逆时针方向角位置都是正；顺时针方向角位置都是负,。,角位置单位是弧度（,rad,）,。,第27页,1.2,圆周运动,.,角速度,角速度实际是矢量，有大小和方向,。,质点作平面圆周运动时，其角速度方向遵照右手螺旋法则，可知其方向为垂直运动平面，且沿大拇指竖直轴正方向，如图,1.10,所表示,.,不过，在圆周运动中，角速度矢量方向，只有两个方向，沿着轴向上或向下,。,图,1.10,角速度方向,第28页,1.2,圆周运动,.,角,加,速度,一样，能够定义角加速度来描述角速度改变快慢,.,定义逆时针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，角加速度单位是弧度秒,-2,（,rad,s,-2,）,第29页,1.2,圆周运动,4.,角量描述与线量描述关系,在描述半径为,R,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,所表示,。,以圆心为极点，任意射线为极轴,Ox,建立平面极坐标系，逆时针为极角正方向,。,以极轴,Ox,与圆周交点,O,（,=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,。,图,111,角量与线量关系,第30页,1.2,圆周运动,第31页,1.3,相对运动,描述一个物体运动时，采取不一样参考系会有不一样结果,。,若已知物体相对某一参考系,S,运动，现在希望知道该物体相对另一参考系,S,运动，而,S,又相对,S,在运动时，那么就要讨论在两个不一样参考系,S,和,S,中，描述质点,P,运动时内在联络,。,本节仅讨论最简单情况，,S,相对,S,做平动，即两个参考系坐标轴一直保持平行,。,第32页,1.3,相对运动,图,1.12,两个参考系中质点运动,第33页,1.3,相对运动,第34页,1.3,相对运动,例,1.9,电车以速率,v,0,=10 m,s,1,向东行驶，风裹着雨使雨有,7 m,s,1,向西分速度,.,坐在行驶电车中，人能够看到雨与竖直方向成,45,角下落,.,求雨相对地面速率为多少？,如图,1.13,所表示,.,则雨相对于地面速率,第35页,1.3,相对运动,图,1.13,例,1.9,图,第36页,1.3,相对运动,例,1.10,河两岸相互平行，一船由,A,点朝与岸垂直方向匀速驶去，经,10 min,抵达对岸,C,点，若船从,A,点出发仍按第一次渡河速率不变，但垂直抵达彼岸,B,点，需,12.5 min,。,已知,BC=l=120 m,，求：,（,1,）水流速率,v,；,（,2,）渡河时船速率,u,；,（,3,）河宽,L.,第37页,1.3,相对运动,图,1.14,例,1.10,图,第38页,1.3,相对运动,第39页,1.3,相对运动,第40页,Thank You!,第41页,