运动方程、位移、速度、加速度.ppt

给开始学习课程的同学们 科学是一种方法 它告诉我们 一些事物是怎样被了解的 什么事情是已知的 现在了解到了什么程度 如何对待疑问和不确定性 证据服从什么法则 如何思考事物 做出判断 如何区别真伪和表面现象 R Feynman 我从不迷信权威 但命运捉弄了我 我自己变成了权威 A Einstein以上是两位物理学家的话 它对同学们的学习应该有所启发 希望大家学习本课程除了掌握基本知识外 更重要的是学习一种科学的思维方法 正如一个古老的故事所讲的那样 学生从老师那里得到的 应该是一个点石成金的法则 而不是一堆金子 绪论 什么是物理学 中国古代的物理学 似乎是阴阳 五行 八卦 天人和一等 我们现在学习的 是十九世纪由西方引入的新学 西学 之一 西方的物理学 即Physics 这个词早先来自希腊文Physis 其原意是 自然的科学 即在古代欧洲 物理学是自然科学的总称 但随着自然科学的发展 各种独立的学科分别陆续形成 如化学 生物学 天文学 地质学及各种工程学科等 因此后来 物理学成为专门的 研究物质运动中最普遍 最基本的运动形式的基本规律的学科 绪论 空间范围 宇宙尺度1026m 20亿光年 到微观粒子尺度10 15m 时间范围 宇宙年龄1018s 20亿年 到微观粒子最短寿命10 24s 它涉及的范围 最初包括 力学 热学和分子物理学 电磁学 光学 经典物理学 物理学是自然科学的基础 随着研究的发展 在十九世纪末 人们发现了经典物理学的局限性 在高速运动领域 即速度可与光速比拟时 应适用爱因斯坦建立的相对论力学 在微观领域 由原子和原子核物理 发展到量子论和量子力学 近代物理学 绪论 大学物理与中学物理的关系与差别 1 中学物理是学习大学物理的基础 大学物理是中学物理的继承与发展 但不是简单的重复 2 有三点主要差别 1 研究的对象不同 由简单到复杂 由特殊到一般 如 由匀速到变速 由恒力到变力 由均匀到非均匀 质点到刚体等 2 研究的方法和使用的工具不同 如 由初等数学到高等数学 由标量到矢量 由实数到复数等 3 研究的目的不同 如 由只知其然到知其所以然 由了解知识到应用知识 本学期的教学安排 1 第一 二 三 四章 经典力学 第一册 20学时 2 第六 七章 热学 第一册 16学时 3 第十五 十六章 机械振动 机械波 第三册 14学时 4 第十七章 波动光学 第三册 16学时 对大家提出的学习要求 1 有针对性的课前预习 2 认真的听讲 适当做笔记 3 及时的复习 4 按时 独立地完成作业 绪论 每周一交作业 课前 数学作业纸 班级 姓名 学号 页码 题目 dxphysics 第一章质点运动学 一 质点 理想模型 具有质量 占有位置 有条件的 相对的 1 1质点参考系 只具有质量而没有大小和形状的理想物体 二 参考系和坐标系 1 参考系为描述物体运动而选择的参考物体或物体系 2 坐标系为定量研究物体的运动而选择的与参考系相对静止的坐标系 矢量代数的基本知识 预备知识 例1 1已知质点作匀加速直线运动 加速度为a 求该质点的运动方程 运动方程 1 2位移速度加速度 一 位置矢量 positionvectorofaparticle 1 位置矢量 位矢 径矢 的定义 大小 方向 2 表示方法 由坐标原点到质点所在位置的矢量 相关性 大小 2 直角坐标系中位移的数学表示 S 二 位移 displacement 1 位移的定义 一段时间内位矢的增量 路程是质点经过实际路径的长度 是标量 位移 导数的定义 函数y f x 当自变量x在x0处取得增量 x时 相应的函数y取得增量 y 如果 y与 x之比当 x 0时的极限存在 则称函数y f x 在x0处可导 并称这个极限为函数在点x0处的导数 记为 即 三 速度 velocity P2 x z y P1 平均速率 2 瞬时 速度 速率 speed 1平均速度 速度方向为质点运动的切线方向 前进 描述质点运动快慢及方向 速度 结论 质点的速度等于位矢对时间的一阶导数 r t r t t S 3 表示方法 速度 例 思考 四 加速度 acceleration 1平均加速度 2瞬时加速度 定量描述质点速度大小和方向随时间变化的快慢 加速度 结论 加速度等于速度对时间的一阶导数或位矢对时间的二阶导数 大小 方向 变化的方向 t趋于零时的极限方向 3 表示方法 加速度 1 运动方程机械运动是质点位置随时间的改变 在坐标系中配上一套同步时钟 可给出质点运动到各处的时刻 从而得到质点位置坐标和时间的函数关系 运动方程 标量式 矢量式 平面曲线运动 2 轨道方程 运动方程消去时间得到的函数形式 第一类 运动方程 速度和加速度 第二类 速度 加速度 运动方程 求导 积分 3 运动学中的两类问题 五 运动方程和轨道方程 例1 1 P17 已知质点作匀加速直线运动 加速度为a 求该质点的运动方程 解 已知速度或加速度求运动方程 采用积分法 对于作直线运动的质点 采用标量形式 两端积分可得到速度 运动方程 根据速度的定义式 两端积分得到运动方程 消去时间 得轨迹方程 运动方程 r t t r t x y z B A 0 S 注意 三个量的几何意义 比较与 二者均为矢量 前者是过程量 后者为瞬时量 比较与 二者均为过程量 前者是矢量 后者是标量 位移 r t t 位矢大小的增量 r t 0 r r 注意 的几何意义 作业2 一质点沿X轴作直线运动 运动方程为求 质点在t 0时刻的速度 0 加速度为零时 该质点的速度 直线运动 作业1 P42 1 5