大学物理简明教程课件.pptx

1 運動的描述 ?§1.1 參考系 坐標系 物理模型?§1.2 位矢、位移、速度及加速度?§1.3 曲線運動的描述?§1.4 運動學中的兩類問題?§1.5 相對運動* 2 運動學是從幾何的觀點來描述物體的運動，即研究物體的空間位置隨時間的變化關係，不涉及引發物體運動和改變運動狀態的原因. 3一、運動的絕對性和相對性 運動是絕對的: 任何物體任何時刻都在不停地運動著 運動又是相對的: 運動的描述是相對其他物體而言的二、參考系 為描述物體的運動，被選作基準的物體或物體系稱為參考系 。運動學中參考系可任選▲ 太陽參考系（太陽 ─ 恒星參考系）常用的參考系：§1-1 參考系 坐標系 物理模型 4日心系▲ 地心參考系（地球 ─ 恒星參考系）地心系▲ 地面參考系或實驗室參考系地面系▲ 質心參考系三、坐標系 為定量地描述物體的運動,須在參照系上選用一個坐標系。坐標系是參照系的數學抽象 5xyz0(x,y,z)0x?Pr??xyzP0s 0s 0AB 6四、物理模型 　　對真實的物理過程和對象，根據所討論的問題的基本要求對其進行理想化的簡化，抽象為可以用數學方法描述的理想模型。質點模型： 物體自身線度與所研究的物體運動的空間範圍r比可以忽略；或者物體作平動。真實的物體不滿足上述條件則可將其視為質點系。綜上所述：選擇合適的參考系. 以方便確定物體的運動性質；建立恰當的坐標系. 以定量地描述物體的運動；提出較準確的物理模型. 以確定所提問題最基本運動律. 7一.位置向量由原點引向考察點的向量。 0表示為§1-2 位矢、位移、速度及加速度 直角坐標系中xyz0(x,y,z)??? 8運動方程和軌跡方程 質點在運動過程中，空間位置隨時間變化的函數式稱為運動方程。表示為： 直角坐標系中或 運動方程是時間t的顯函數。 質點在空間所經過的路徑稱為軌道（軌跡）從運動方程中消去t，即可得到軌道方程軌道方程不是時間t顯函數 9二、位 移由起始位置指向終位置的一個向量ＯＡＢ位置向量的增量向量增量的模向量模的增量Ｃ位移在直角坐標系中的表示式 10路程△S △t 時間內質點在空間內實際運行的路徑距離ＯＡＢ ? s與 的區別注意?s為標量, 為向量 ? r 與 的區別Ｃ為標量， 為向量 11三、速 度描述質點位置和方向變化快慢的物理量 1.平均速度與平均速率 ＯAB2.瞬時速度與暫態速率 12OABC在直角坐標系中 13四、加速度描述質點速度變化快慢和方向的物理量 稱為機械運動狀態的變化率 OAB平均加速度暫態加速度 14在直角坐標系中 15例:有一質點沿 x 軸作直線運動, t 時刻的座標為x = 5t2 - 3t3 (SI); 試求:(1)在第2秒內的平均速度;(2)第2秒末的瞬時速度.(3)第2秒末的加速度.解: (1) ?x = (5?22 - 3? 23)- (5?12 - 3? 13)= -6(m) ?t=1s(2)(3) 16例: 一人用繩子拉著車前進，小車位於高出繩端h的平臺上，人的速率為 ?0 不變，求小車的速度和加速度（繩子不可伸長）θlθhx 解：人的速度為 車前進的速率 17 18§1.3 曲線運動的描述一、平面自然座標中的描述 由曲線上各點的切線和法線所組成的一系列坐標系稱自然坐標系。ASO/切向單位向量指向物體運動方向法向單位向量指向軌道的凹側0 19P1P2△?ABC△?D切向加速度 20法向加速度 ABC△?DP1P2△?△? 21 22二、圓周運動自然坐標系:勻速圓周運動 (?=常數) 23 極坐標系中:0?1?2??p1p2 角位置*角位移 方向為右手螺旋法則角速度角加速度 24勻速圓周運動(?是恒量)勻角加速圓周運動(?是恒量) 25線量與角量的關係 同一種運動的兩種描述方法，二者必有聯繫。 26例: 以速度為?0平拋一球，不計空氣阻力，求t時刻小球的切向加速度量值 a?，法向加速度量值an和軌道的曲率半徑 ? 。 解：由圖可知 ?x= ?0?yθgana?θ 27§1.4　運動學中的兩類問題一、已知運動方程，求速度、加速度例：已知一質點的運動方程為 r＝3t －4t2 式中r以m計，t以s計，求質點運動的軌道、速度和加速度.解　將運動方程寫成分量式 x＝3t，y＝－4t2消去參變數t得軌道方程： 4x2＋9y＝0，這