大学物理运动学讲解讲义课件

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1、第1篇力学第1章运动学第2章动力学第3章力学的守恒定律第4章相对论力学初步力学：研究机械运动的规律及其应用的学科称为力学。力学的任务：对形形色色机械运动进行实验研究，并把实验数据总结成运动定律。在力学中研究运动描述的方法，即描述运动物体的位置随时间变化的部分，成为运动学；而研究物体在运动过程中和周围其他物体的相互作用，以及这些作用对物体运动所产生的影响的部分成为动力学。根据运动物体的性质、运动特性和所需解决的问题的内容，力学又可分为质点力学、刚体力学、流体力学等。基本条件1.时空观2.理想化模型3.参照系＋坐标系经典时空观相对论时空

2、观质点质点系非刚体系刚体描述方法定义反映运动性质的物理量运动方程＋运动曲线坐标速度加速度第1章运动学本章内容：1.1时空的基本属性1.2物质世界的层次1.3实物的简化模型1.4质点运动的描述1.5刚体定轴转动的描述1.6理想流体的定常流动1.7相对运动§1.1时空的基本属性1.1.1时间均匀性假设时间平移对称性当时间的计算起点移动时，物理规律的具体表达形式不会改变，物理规律对时间的平移变换具有不变性．因此，不同的时刻在物理上是等价的，时间具有平移对称性．某一研究对象(体系、事物;物理规律)对其状态进行某种操作（使其从一个状态变到另一

3、个状态的过程），若两状态等价(相同)，就说该研究对象对该操作具有对称性。时间的均匀性假设:时间是一维的，并在确定的空间均匀地流逝着．时间的测量与空间方位无关时间平移对称性:时间：反映物理事件的顺序性和持续性，与物理事件的变化发展过程联系在一起。1.1.2空间均匀性和各向同性空间平移与旋转对称性物理规律对于空间的任何点的任何旋转操作具有不变性，称之为空间旋转对称性．对空间坐标的原点做任何平移操作时，物理规律的具体表达形式不会改变，即空间具有平移对称性．空间的均匀性和各向同性假设：空间平移对称性:物理空间：是指有长、宽、高三维规定的空间

4、体的具体空间。反映了物质的广延性，与物体的体积和位置的变化联系在一起。空间旋转对称性:空间分布是均匀的，而且具有各向同性．任何科学理论必须建立在下述对称性的前提下:不因时而异——时间均匀性；不因地而异——空间均匀性与各向同性；1.1.3时间和空间的计量将一个平均太阳日的1/86400作为一秒，称作世界时秒判别和排列各个事件发生的先后顺序及运动的快慢程度选定某种周期性重复的运动过程作为参考标准物质的运动过程（1）时间的计量：时间表征物质运动的持续性，凡已知其运动规律的物理过程，都可以用作时间的计量。地球的自转和公转月球绕地球的公转19

5、67年第十三届国际计量大会决定采用铯原子钟作为新的时间计量标准，并定义1s的长度等于133Cs原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的辐射周期的9192631770倍．这个跃迁频率测量的准确度达到10-12至10-13．比较存在着不规则变化微观研究有了新的发现利用分子和原子的固有振动频率作为时间的计量标准，制成了大量的原子钟．通过巴黎的子午线从北极到赤道距离的千万分之一为1米（1m）．空间中两点间的距离为长度选定某一长度基准任何长度的计量（2）空间的计量：空间反映物质运动的广延性．在三维空间里的位置可由三个相互独立的坐标来确定．国际上

6、对长度基准“米”的定义作过三次正式规定1960年第十一届国际计量大会决定，用86Kr原子的橙黄色光波波长的1650763.73倍来定义“米”，实现了长度的自然基准．比较由于该基准和它所表达的值之间存在差异1889年第一届国际计量大会通过，将保存在法国的国际计量局中铂铱合金棒在0.00℃时两刻线间的距离定义为1米（1m）．实物基准很难保证其稳定性1983年第十七届国际计量大会通过，“米”是光在真空中（1/299792458）s的时间间隔内运行路程的长度激光微观粒子介观物质宏观物质宇观物质现代物理学把物质划分为不同的层次原子尺度数量级的

7、客体接近人体尺度附近几个数量级的物体把由十几个到数百个原子组成的团簇及同量级的物体亚原子10-18~10-17m空间尺度：哈勃半径1026m§1.2物质世界的层次1.2.1物质世界的空间尺度时间尺度：基本粒子寿命10-25s宇宙年龄1018s1.2.2物质世界的时标一次大爆炸瞬间温度约为1028K各处的温度约为1010K宇宙温度从109K降到106K温度降到几千开宇宙大约是在（1.0~2.0）×1010年前轻元素的早期合成阶段物质密度极大,宇宙的结构简单，只有质子、中子、电子、光子和中微子等。1s后3min现代的标准宇宙模型约40万

8、年后原子核和电子复合成电中性的原子和分子,直至成为今天的宇宙人们不断向小尺度开拓以探索物质的组成物理学上对应粒子物理学(微观理论)目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克即认为quark没有内部结构但近来有消息称:quark也可一分为