第1章-质点运动学大学普通物理课件.ppt

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1、大学物理学UniversityPhysics中国民用航空大学物理教研室笃学精博严谨创新主讲人：王莹7/31/20217:28AM物理学是研究自然界的物质结构、物质的运动规律以及物质的相互作用的自然学科。大学物理学的内容包括力、光、热、电、以及近代物理。力学是研究物体的机械运动规律的，是物理学其它分支和其它学科的基础。第一章质点运动学KineticsofaParticle本章主要内容§1-1参考系§1-2质点的位置矢量、位移和速度§1-3加速度§1-4匀加速运动§1-5抛体运动§1-6圆周运动§1-7相对运动第一章质点运动学运动学在是指力学中研究物体的运动状态及状态变化的描述方法。实际物体

2、结构复杂，但都有一定的体积和形状。在很多情况下，物体的体积和形状与所研究的问题无关。这时可将物体的大小形状忽略不计，引入一种理想模型，即质点——具有一定质量的点。第一章质点运动学§1-1参考系ReferenceFrame参考系坐标系参考物物体的机械运动是指它的位置的变化，而描述物体的位置及其变化（运动）具有相对性。在描述物体运动时，必须指定其他物体或物体系作为参考物。坐标系为定量描述物体相对于所确定的参考物的位置，需要在参考物上建立一个固定的空间坐标系。§1-1质点的运动函数笛卡儿坐标系球坐标系柱坐标系常用的坐标系：三维直角坐标系二维直角坐标系笛卡儿坐标系极坐标系本课程主要用

3、三维或二维笛卡儿坐标系。xyOPxyz三维笛卡儿坐标系xyOPxy二维笛卡儿坐标系§1-1质点的运动函数时刻与时间时刻对应一点；时间对应一段，即两个时刻的间隔表示一段时间。在质点的运动过程中，时刻与质点的某一位置对应；而时间与质点所经历的某一段路径对应。描述质点的运动时，需要指出质点的时刻和时间。参考系一个固定在参考物上的坐标系和一套同步的钟组成一个参考系。例如：坐标轴(两个)固定在地面上的参考系——地面参考系；以实验室的墙壁地板为参考物——实验室参考系；§1-2质点的位矢位移和速度Positionvectorofparticle,DisplacementandVelocity分解

4、为三个矢量：xyzOP1.1.位置矢量设质点在P点，相应的坐标为(x,y,z)，自坐标原点O向P点引一矢量OP。矢量OP与质点的位置P对应，称为位置矢量（或简称为位矢和矢径），记为。xyz§1-1质点的运动函数1.2.运动函数设质点P的位置随时间t运动，则坐标也随时间变化，即有函数关系：用来描述质点的位置随时间变化的函数或方程即为运动函数。xyzOPxyz用矢量表示：矢量式分量式§1-1质点的运动函数xyzOA1.3.位移和路程B设质点在t时刻在A点，经时间后（即时刻）到达B点。矢量反映了质点的位置变化，被称为位移，记为：位移是矢量，只决定于始末位置；路程是质点运动经过的路径的长

5、度，是标量，与始末之间的过程有关。§1-2位移和速度位移的分量表达式：位移在x、y、z轴上的投影分别为：Dx=xB-xADy=yB-yADz=zB-zAA(xA，yA，zA)B(xB，yB，zB)xzOAB或者说，位移可以由位置坐标的增量来表示。注意:位移是矢量,既有大小(),又有方向。§1-2位移和速度2.1平均速度xyzOAB平均速度是对一段时间而言的。它只能粗略地表示质点位置变化的快慢程度和变化方向。质点在时间间隔内的平均速度定义为相应的位移与该时间间隔的比值。即平均速度是矢量，方向与的相同，大小为§1-2位移和速度xyzOA2.2瞬时速度B质点在任意时刻t的瞬时速度为时间里平均速

6、度在下的极限值。即速度是一个矢量。§1-2位移和速度xyzOA2.2.瞬时速度B质点在任意时刻t的瞬时速度为时间里地平均速度在下的极限值。即速度是一个矢量。某点瞬时速度的方向为位移矢量的极限方向，也就是该点处轨迹的切线方向。§1-2位移和速度速度的分量表达式：，所以因§1-2位移和速度速度的大小和方向的表示：大小：速度的大小称为速率。速率也可定义为：其中s为路程。当时，有。所以，ABDs=AB，=AB(单位:m/s)§1-2位移和速度方向：速度与x、y、z轴的夹角为a、b、g，且有其中cosa、cosb、cosg称为x、y、z方向的方向余弦。注：cosa、cosb、cosg只有两个是独立的

7、，因为cos2a+cos2b+cos2g=1。abgxyz§1-2位移和速度如果是平面问题，用二维坐标系O-xy来描述，速度的方向只需要用一个角度来表示，通常选择速度与x轴的夹角a，则有cos2a+cos2b=1abxyO如果是直线问题，用一维坐标系O-x来描述，速度的方向可用vx的符号来表示。xOvx>0vx<0当vx>0，表示速度沿轴正方向；当vx<0，表示速度沿轴负方向。vx§1-2位移和速度§1-3加速度Acce