大学物理1质点运动学课件.ppt

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1、第1章质点运动学1-1时间、空间与量纲1-2质点运动的描述1-3圆周运动切向加速度与法向加速度1-4相对运动11.1时间、空间与量纲时间空间反映物质运动过程的持续性和顺序性反映物质存在的广延性物质的运动物理量基本量导出量单位制基本单位导出单位2国际单位制(SI)1.“秒”(s):时间单位.1s的定义是:铯的一种同位素(133Cs)原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍).2.“米”(m):长度单位.1m是光在真空中(1/299792458)s内所经过的距离.3.“千克”(kg):质量单位.规定“千克标准原器”的质量是1kg.4.“安

2、培”(A)5.“开尔文”(K)6.“摩尔”(mol)7.“坎德拉”(cd)3将一个导出量用若干基本量的乘方之积表示出来,这样的表示式成为该物理量的量纲.以L,M,T分别表示基本量长度、质量和时间的量纲.量纲的一个简单而重要的应用是检验文字结果的正误.41.2质点运动的描述1.2.1质点参考系坐标系没有大小和形状,只具有全部质量的一点.物体不变形,不作转动(此时物体上各点的速度及加速度都相同,物体上任一点可以代表所有点的运动).物体本身线度和它活动范围相比小得很多(此时物体的变形及转动显得并不重要).1.质点5运动是绝对的,运动的描述是相对的.为了

3、描述一个物体的运动,必须选择另一个物体作为参考,被选作参考的物体称为参考系.注意参考系不一定是静止的.2.参考系日心系ZXY地心系o地面系6为了定量地确定物体的运动,须在参照系上选用一个坐标系.3.坐标系直角坐标系,极坐标系,自然坐标系,球面坐标系等.选择合适的参考系,以方便确定物体的运动性质;建立恰当的坐标系,以定量描述物体的运动;提出准确的物理模型,以突出问题中最基本的运动规律.7位置矢量:在选定的坐标系里,用一个由原点指向质点的矢量.运动方程：1.2.2位置矢量与运动方程位矢大小直角坐标系:位矢方向81.2.3位移与路程质点运动的空间轨迹

4、成为轨道.轨道方程:在t时间间隔内位矢的增量称为位移矢量.位移大小O位移方向9注意:元位移的大小元路程O路程(s)是质点运动的路径长度.10平均速度瞬时速度1.2.4速度速度是位矢对时间的一阶导数速度方向时，的极限方向在P点的切线并指向质点运动方向PQO11速度大小直角坐标系中瞬时速度平均速度12平均速率瞬时速率注意:1.速度是矢量,速率是标量.2.一般情况3.单向直线运动情况4.瞬时速率等于瞬时速度的大小速率PQO13加速度是速度对时间的一阶导数或位矢对时间的二阶导数1.2.5加速度平均加速度瞬时加速度Δvv1v2BAov1v2··14加速度大

5、小直角坐标系中15描述质点运动状态的物理量描述质点运动状态变化的物理量任意曲线运动都可以视为沿x,y,z轴的三个各自独立的直线运动的叠加（矢量加法）。——运动的独立性原理或运动叠加原理161.矢量性：四个量都是矢量，有大小和方向加减运算遵循平行四边形法则某一时刻的瞬时量不同时刻不同过程量2.瞬时性：3.相对性：不同参照系中，同一质点运动描述不同不同坐标系中，具体表达形式不同加速度位矢位移速度17运动学中的两类问题: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.注意：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积分

6、求导数18例1-1一个质点的运动方程为x＝t3－3t2－9t＋5(m).(1)试分析质点的运动；(2)求质点沿x轴正向运动的时间间隔和沿x轴逆向运动的时间间隔；(3)从t1＝1s到t2＝4s的时间间隔内质点的位移、路程、平均速度和平均速率.解　(1)由题意可知，质点只有x轴方向的运动分量，故运动轨道为一条与x轴平行(或重合)的直线，其瞬时速度v和瞬时加速度a的大小分别为可见质点作变加速直线运动19(2)运动方向取决于速度方向.设质点从t＝0时开始计时，此时x0＝5.0m，v0＝－9m·s－1，质点沿x轴负方向运动.因v＝3t2－6t－9＝3(t＋1)

7、(t－3)(m·s－1)故当t＝3s时，v＝0，结合其运动方程可得到质点的速度正反向时间间隔03s，v>0即从t＝0时开始到t＝3s为止，质点沿x轴反向运动；从t＝3s后质点沿x轴正向作单向直线运动.当t＝－1s时，v亦为0，这被看作计时起点以前的运动20(3)位移为质点位置之差，故有Δx＝x2－x1＝x(t2)－x(t1)＝(43－3×42－9×4＋5)－(13－3×12－9×1＋5)＝－15－(－6)＝－9.0(m)路程是质点实际走过的轨道的长度，利用(2)中的分析结果，得21“－”号表示平均速度的方向与x轴正向相反.由平

8、均速率的概念可得由上两式的计算可以验证，在一般情况下，平均速度在量值上小于平均速率.22解：由同理在0～t时