医学物理学-力学基本定律课件

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1、力学基本定律第一章掌握质点、参照系、位移、速度、加速度、角速度和角加速度等概念。掌握牛顿运动定律、转动定律。掌握力学中的守恒定律。理解力、动量、能量、转动惯量和角动量。理解惯性系和非惯性系、保守力与非保守力。了解对称性的概念及与对称性守恒定律的关系。教学基本要求第一节质点的运动一、位移运动方程1.质点忽略物体的形状和大小，把它看成一个质量与它相同的点称为质点。2.位矢用来确定质点在空间位置的矢量称为位置矢量,简称位矢。如果质点t时刻在直角坐标系中的三个分量分别是xi，yj，zk，则其位矢可表示为3.位移（dis

2、placement）位移△r是矢量，有大小和方向。质点在一段时间△t=[(t+△t)-t]内位置的改变量称为位移△r其大小为△r≠r(t)P10P2r(t+△t)△r△s质点运动方程的矢量表示式质点运动方程的直角坐标系表示式质点的运动就是它的位置随时间的变化，也就是它的位矢随时间的变化。4.运动方程质点运动方程的标量表示式二、速度加速度1.速度velocity①平均速度（meanvelocity）位移△r和发生这段位移所经历的时间△t的比称为质点在这一段时间内的平均速度是矢量，它的方向就是位移的方向BOA②瞬时

3、速度，简称速度velocity，位移对时间的变化率称为速度速度的方向就是沿着该时刻质点所在处运动轨道的切线而指向运动的前方直角坐标系中，速度的分量表示式速度与速率不同。速度是矢量，速率是标量。速度是位移对时间的变化率。速率是路程对时间的变化率。③速率（speed）速度的大小称为速率BAO△s2.加速度（acceleration）①平均加速度②瞬时加速度,简称加速度速度的变化△v和所经历的时间△t的比称为质点在这一段时间内的平均加速度或BA直角坐标系中,加速度的分量表示式a的方向和v的方向一致时，v的方向不变而量

4、值改变，质点将作直线运动。a的方向与v的方向不相同也不垂直时，质点作曲线运动。切向加速度改变速度的量值，法向加速度改变速度的方向。a的方向和v的方向垂直时，v的方向变化而量值不变，质点将作圆周运动。加速度是矢量。不论是速度的大小，还是方向发生变化，或者二者都发生变化，都会有加速度。如果质点作匀加速直线运动，假设在t=0时刻，质点的位移是r0，速度是v0，可得任意t时刻质点的位移r和速度v分别为积分积分描述质点运动的四个基本物理量具有三个特点：矢量性注意矢量和标量的区别。瞬时性注意瞬时量和过程量的区别。相对性对不

5、同参照系有不同的描述。【例1】河水向东流速为20km/h,船相对河水向北偏西30o航行，航速为40km/h。此时向西刮风，风速为20km/h。求在船上观察烟囱冒出的烟的飘向（即风相对船的速度方向)以及速度大小。解:由矢量叠加原理可知v船地=v船水+v水地v风地=v风船+v船地v风船=v风地－v船地v风船=40km/h烟的飘向：向南偏西30o东西北南v船水6040v水地20v船地30v风船第二节牛顿运动规律一、牛顿运动定律1.牛顿第一定律（Newton’sfirstlaw）物体如果不受外力的作用，它将保持原有

6、的静止状态或作匀速直线运动。牛顿第一定律也叫惯性定律。第一定律描述的是力处于平衡时物体的运动规律。力是改变物体运动状态的原因。2.牛顿第二定律（Newton’ssecondlaw）物体所受合外力等于物体动量对时间的变化率物体受到合外力F作用时，物体的加速度a与它所受的合外力F成正比，与物体的质量m成反比，加速度a的方向与合外力F的方向相同。或3.牛顿第三定律（Newton’sthirdlaw）物体A以力FA作用在物体B上，则物体B也必然同时以一个等大反向的力FB作用在物体A上。二、力学单位的国际单位制和量纲若一

7、组物理量彼此独立，且其它物理量均是这些物理量的某种规律的组合，这些物理量称为基本量。1.基本量第三定律不涉及物体的运动，与参照系无关，无论在惯性系还是非惯性系中均成立。物理量量纲单位符号长度L米m质量M千克kg时间T秒s电流强度I安培A热力学温度开尔文K发光强度J坎得拉cd物质的量N摩尔mol选择不同的基本单位，就组成了不同的单位制。目前国内外通用的单位制叫国际单位制，即SI。（SI）7个基本量信息表2.单位制SI中的力学基本单位3.量纲（dimension）一个物理导出量用若干个基本量的乘方之积表示出来的表达

8、式，称为该物理量的量纲。物理量量纲单位符号长度L米m质量M千克kg时间T秒sdimv=L·T-1速度的量纲例2力的量纲dimF=M·L·T-2只有量纲相同的物理量才能相加减和用等号联接～：指数物理量Q的量纲表示式dima=L·T-2dimp=M·L·T-1加速度的量纲?动量的量纲?问题动能的量纲?dimEk=M·L2·T-2不同的单位制，如果基本量的选择不同，则同一物理量的量纲也不同。