清华大学物理课件-------力学.第1章.质点运动学.ppt

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1、1力学神舟号飞船升空2运动学：只描述物体运动，不涉及引起运动和改变运动的原因。动力学：研究物体运动与物体间相互作用的内在联系。静力学：研究物体在相互作用下的平衡问题。▲牛顿力学牛顿力学、狭义相对论、振动和波动一.力学内容只涉及弱引力场中物体的低速运动。3相对论运动学：相对论时空观，洛仑兹变换、时间延缓、尺度收缩。相对论动力学：动量定理、能量动量关系、质能关系、力的变换关系等。▲狭义相对论适用于高速（速率接近光速）运动的物体。▲振动和波动以机械运动来介绍振动和波动的运动学和动力学规律，基础主要是牛顿力学。41.注意定理、定律的条件，不

2、乱套公式；质点（系）力学：复习、提高刚体力学：新内容，质点系的特殊应用。二.学习要求振动和波动：复习、提高狭义相对论：新内容，新思想、新观点。3.数学方法上提高—微积分、矢量运算、简单常微分方程、傅立叶分析的运用。2.提高分析能力，如量纲分析、判断结果的合理性等；51.加法：平行四边形法则交换律结合律2.数乘：矢量乘标量结果仍为矢量结合律分配律矢量：有大小、方向三.矢量公式6交换律分配律3.标量积：4.矢量积：AB右手定则7不交换！xyz82个重要公式：等于以为边的平行六面体的体积。共面或其中任意2个平行则：9（验证分量式成立即可）

3、5.矢量微分：10设，是方向的单位矢量则有：一个矢量随时间的变化包括2部分：大小随时间的变化和方向随时间的变化。11第一章质点运动学12§1.1参考系△§1.2质点运动函数△§1.3位移、速度、加速度△§1.4匀加速运动§1.5自然坐标系、圆周运动§1.6平面极坐标系§1.7相对运动第一章质点运动学注：打△的为自学或略讲内容，以后相同13§1.1参考系一.物体的平动与转动t1t2t3物体平动：任2点连线在运动中保持平行。物体内所有点的平动轨迹都“相同”，故整体上可用一个质点的运动描述。质点概念：强调物体的质量和占据的位置，忽略物体体积。t1

4、t2t314物体转动：绕某个瞬时轴或固定轴旋转。t1t2t3w物体内各点的运动状态不尽相同，故不能用一个点的运动代表所有点的运动。二.参考系运动是相对的，描述运动必须选取参考系。转动要描述的是一个质点集合的运动状态。15运动学中参考系可任选，物体的运动形式随不同的参考系而不同—运动的相对性。参考系：用来描述物体运动而选作参考的物体或物体系。参考系选定后，坐标系可任选，不同坐标系中，运动的数学表述可以不同。为定量描述运动，需在参考系上固结坐标系。直角坐标系（x，y，z）3个重要坐标系：zyxxyzrO16平面极坐标系（r，）自然坐标系O

5、·太阳参考系（太阳—恒星参考系）常用参考系：地心参考系（地球—恒星参考系）质心参考系地面或实验室参考系径向、横向切向、法向17太阳系zxy地心系地面系【TV】相对运动通常用一个直角坐标框架代表参考系18平动参考系S转动参考系SOxySOxySw做曲线运动的质点可选作平动参考系。固联于平动参考系的坐标框架方位不变。三.平动与转动参考系St1OxySt2OxySt1OxySt2Oxy19OxySt1t2t3公转是平动飞船的运动t1t2t3实际运动：公转＋自转OxyS20忽略飞船的自转，只考虑公转运动飞船

6、—平动参考系SOxySSt1OxySt2OxySt3Oxy21转动的圆盘，考虑其整体的转动圆盘—转动参考系SSOxyt1OxySSOxyt2OxyS22转动的圆盘，考虑其上“一点”的运动“一点”—平动参考系SSOxyt1OxySSOxyt2OxyS23（固定原点）△§1.2质点运动函数在参考系中配一套同步时钟，可以给出质点位置矢量和时间的函数关系—运动函数。位置矢量（位矢）：—轨道方程由运动函数（轨道方程）可得速度、加速度，因此质点状态可用轨道描述。xzyP(t)轨迹O24

7、△§1.3位移、速度、加速度P1P2轨迹大小方向位移：质点在一段时间内位置的改变。O（固定原点）25路程：质点实际运动轨迹的长度s。注意：分清等的几何意义。rsP1P2Os26速度：质点位矢对时间的变化率平均速度：（瞬时）速度：速度方向：沿轨迹切线方向速度大小—速率：·27P1P2O加速度：质点速度对时间的变化率。加速度：加速度方向：变化方向加速度大小：28运动学的两类问题：微分定量计算需选用坐标系矢量描述便于一般性陈述，普遍、简练。积分直角坐标系—适合为常量时，如抛体；平面极坐标系—适合指向定点时，如有心力场中的行星运动；自然坐

8、标系—适合轨迹确定，如圆周运动。29特征：坐标架单位矢量不随时间变，直角坐标系中运动的描述各分量运动的描述具有独立性。3031△§1.4匀加速运动自学直线运动、抛体