大学物理 完整课件 ch1 运动的描述.ppt

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1、张甫宽理学院物理系大学物理学电子教案运动的描述第一章一、质点参考系和坐标系1、质点与质点系强调：（1）质点是一种理想模型。引入理想模型，也是物理学中惯用的一种研究方法。（2）一个物体是否可抽象为一个质点，应根据问题的性质而定。具有质量而忽略体积大小及形状的物体，称为质点。多个质点的集合，称为质点系。2、参考系和坐标系质点运动具有相对性，要描述物体的运动，必须要选定一个物体作参考，被选作参考的物体称为参考系。在运动学中，参考系的选取是任意的。为了定量的描述物体相对于参考系的运动，必须在参考系上固联一坐标系。注意：

2、在力学中，研究问题时必须指明所建立的坐标系。二、描述质点运动的物理量1、位置矢量OyxzP在直角坐标系中，从原点O到P点的有向线段，称为该时刻的位置矢量（简称位矢）。上式称为运动方程，其投影式为.P2OyxzP12、位移在时间内，位矢的增量，称内的位移。注意：位移和路程不同。只有当或质点作单向直线运动时，二者的大小才相等。在什么情况下二者的大小相等？（1）平均速度3、速度和速率（2）平均速率注意：一般情况下，平均速度的大小不等于平均速率。平均速度的大小等于平均速率吗？方向？（3）速度（瞬时速度）速度是位矢的一阶

3、导数。速度是矢量，方向沿轨迹上该点的切线方向。在直角坐标系（4）速率（瞬时速率）速度是路程的一阶导数。质点在某一时刻的速度大小等于该时刻的速率。注意4、加速度质点的加速度等于速度对时间的一阶导数，或等于位矢对时间的二阶导数。在直角坐标系三、曲线运动的描述1、平面曲线运动对于平面曲线运动，以轨迹上任一点的切线和法线构成的坐标系，称自然坐标系。切向单位矢量法向单位矢量指向轨道的凹侧指向物体运动方向质点在t时刻的自然坐标值：s=s(t)速度：加速度：自然坐标系中切向加速度法向加速度对于圆周运动：2、描述圆周运动的物理

4、量OXR（1）角坐标（2）角位移（3）角速度单位：rad/s（4）角加速度单位：rad/s2（5）角量与线量的关系四、刚体的运动无论在多大外界作用下，物体的形状和大小均不发生改变，这样的物体称为刚体。各质点间的相对位置永不发生变化的质点系。1、平动刚体在运动中，其上任意两点的连线始终保持平行。平动中刚体上的各点均有相同的轨迹、位移、速度及加速度。用质心运动讨论。2、定轴转动刚体上各点均绕同一固定直线旋转的运动，称为刚体的定轴转动。定轴转动：各质元均作圆周运动，其圆心都在一条固定不动的直线（转轴）上。转动

5、平面转轴参考方向各质元的线速度、加速度一般不同，但角量（角位移、角速度、角加速度）都相同描述刚体整体的运动用角量最方便。五、质点运动的两类基本问题1、已知运动方程，求速度、加速度2、已知加速度和初始条件，求速度和运动方程求导数运用积分方法特别指出讨论问题一定要选取坐标系注意矢量的书写与的物理含义例1、一质点沿x轴作直线运动，它的运动学方程为（SI）则：（1）质点在t=0时刻的速度。（2）加速度为零时，该质点的速度。例2、一艘正在沿直线行驶的电艇，在发动机关闭后，，式中k为常数。试证明电艇在关闭发动机后又行驶x距

6、离时的速度为，其中是发动机关闭时的速度。六、相对运动运动描述具有相对性。设有两个参考系：静止参考系S（地面）、运动参考系S’。yy’[s][S’]oo’xx’utx’xpzZ’绝对运动：质点相对于S系的运动。相对运动：质点相对于S’系的运动。牵连运动：S’相对于S系的运动。注意：一个研究对象，两个参考系，三种运动运动合成定理：绝对位矢相对位矢牵连位矢绝对速度相对速度牵连速度绝对加速度相对加速度牵连加速度