清华大学物理学导论讲稿

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1、物理学导论神舟号飞船升空力学(Mechanics)☆世界是物质的物质是运动的运动是永恒的22☆运动形式是多样的机械运动热运动电磁运动微观运动☆力学：研究机械运动(物体位置随时间的变化)☆质点力学：复习，提高：1.知识系统化，条理化2.注意定理，定律条件(不死套公式)3.提高分析能力(量纲分析，判断结果合理性)4.数学方法提高(微积分，矢量)☆刚体，相对论为新内容，认真体会它的思想观点，处理方法。22第1章质点运动学（Kinematicsofparticles）第1章质点运动学(KinematicsofParticles)§1参考系、质点一.参考系(frameofr

2、eference,referencesystem)1.参考系：用来描述物体运动而选作参考的物体或物体系。运动是绝对的,运动的描述是相对的!22(1)(运动学中)参考系可任选(2)不同参考系对物体运动的描述不同(3)常用参考系：·太阳参考系(太阳--恒星参考系)·地心参考系(地球--恒星参考系)·地面参考系太阳系zxy地心系地面系·质心参考系诗词：“坐地日行八万里”歌曲：“山不转来水在转，水不转来云在转，…”2.坐标系(coordinatesystem)22为定量表示物体的运动，在参考系上要选坐标系(如直角坐标系、平面极坐标系、球坐标系等)。二.质点---抽象模型物

3、理学中有很多抽象模型：质点、刚体、理想气体、点电荷、…ytoxDrt+Dtr(t+Dt)r(t)DS··三.位置矢量(positionvector)讨论：质点在平面上的运动1.位置矢量(矢径)描述质点在某时刻位置的矢量r=r(t)22运动函数(运动方程)2.直角坐标下r(t)=x(t)i+y(t)j§2速度、加速度一.位移矢量(displacementvector)1.位移矢量Dr=r(t+Dt)-r(t)反映Dt内质点位置的移动(大小、方位)*矢量的“差之模”和“模之差”一般

4、Dr

5、¹Dr2.区分几个概念(1)位置矢量和位移矢量有何不同?(2)位移和路程(pat

6、h)有何不同?22

7、Dr

8、和DS相等吗?任何情况下都不等吗?

9、dr

10、=dS☆要注意分清Dr、

11、Dr

12、、Dr等的意义一般

13、Dr

14、¹Dr,

15、dr

16、¹dr二.速度(velocity)位移对时间的变化率。Dr1.平均速度(averagevelocity)u=Dtu=DSDt平均速率(averagespeed)平均速度的大小和平均速率相等吗?22DrDtDt®0u=limu=drdt2.瞬时速度(instantaneousvelocity)dSu=dt方向：沿轨迹切线方向瞬时速率

17、dr

18、dtu==

19、u

20、¹drdtu=uxi+uyj=()i+()jdxdtdydt直角坐标下u

21、=[()2+()2]1/2dxdtdydt·速度性质：矢量性、瞬时性、相对性。·“状态量”与“过程量”22三.加速度(acceleration)r(t)r(t+Dt)u(t)u(t+Dt)··o速度对时间的变化率Dt内速度的变化Du=u(t+Dt)-u(t)DuDtDt®0a=limdua=dt=dt2d2r瞬时加速度duy=()i+()ja=axi+ayj=()i+()jdtduxdtd2xdt2d2ydt2直角坐标下a=[()2+()2]1/2d2xdt2d2ydt222·加速度的性质:矢量性、瞬时性、相对性·“状态量”与“过程量”★运动学的任务:·已知r(t

22、)Þu(t)Þa(t)·已知a(t)Þu(t)Þr(t)(还需知初始条件r0、u0)§3匀加速运动(uniformlyaccelerationmotion)一.匀加速运动有人说:“匀加速运动都是直线运动”对吗?1.加速度a=const.2.速度u=u0+atr-r0=u0t+at2123.位置矢量22直角坐标下的分量式·ux=u0x+axtuy=u0y+aytuz=u0z+azt12x-x0=u0xt+axt2y-y0=u0yt+ayt212z-z0=u0zt+azt212··二.匀加速直线运动(rectilinearmotion)[自学]1.匀加速直线运动·ot

23、=0t·x0·xxx-x0=u0t+at212·典型的匀加速直线运动22y-y0=u0t-gt212(1)上抛12y=gt2(2)自由落体注意:选坐标，列方程的方法§4圆周运动(circularmotion)u1Duou2R··一.圆周运动的加速度1.匀速(率)圆周运动向心加速度DuDtDt®0a=lim22a=u2RDunDuu2DutoRu1··2.变速圆周运动·加速圆周运动Du=Dun+DutDuDtDt®0a=limDt®0DunDt=limDt®0DutDt+lim=an+at法向加速度an(normalacceleration)u2Ran=方向：指向圆

24、心大小：意