第1章質(zhì)點(diǎn)力學(xué)(1-3)(中南大學(xué)物理)ppt課件.ppt

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1、以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為基礎(chǔ)的力學(xué)理論稱為牛頓力學(xué)（又叫經(jīng)典力學(xué)）。它研究的對(duì)象是宏觀低速運(yùn)動(dòng)的物體。根據(jù)研究對(duì)象的不同我們可將其分為質(zhì)點(diǎn)力學(xué)、剛體力學(xué)和流體力學(xué)。第一篇力學(xué)力學(xué)——是研究物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。機(jī)械運(yùn)動(dòng)——是指物體之間或物體各部分之間的相對(duì)位置隨時(shí)間變化的過程。本章研究的對(duì)象是質(zhì)點(diǎn)力學(xué).包刮質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)兩部分。質(zhì)點(diǎn)沒有“大小和形狀”，只具有全部質(zhì)量的一點(diǎn)?？梢詫⑽矬w簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)的兩種情況：物體不變形，不作轉(zhuǎn)動(dòng)。(此時(shí)物體上各點(diǎn)的速度及加速度都相同，物體上任一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以代表物體的運(yùn)動(dòng)。)物體本身線度和它活動(dòng)范圍相比小得很多.（此時(shí)物體的形變及

2、轉(zhuǎn)動(dòng)都顯得并不重要.如研究地球繞太陽公轉(zhuǎn)時(shí)，可把地球視為質(zhì)點(diǎn);但研究地球自轉(zhuǎn)時(shí)就不能把地球視為質(zhì)點(diǎn)了)第一章質(zhì)點(diǎn)力學(xué)本章基本要求掌握理解●質(zhì)點(diǎn)、參照系、坐標(biāo)系、慣性系●角動(dòng)量定理及質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒律●位矢、位移、速度、加速度●運(yùn)動(dòng)的疊加原理●功、動(dòng)能、勢(shì)能、動(dòng)能定理及機(jī)械能守恒定律●沖量、動(dòng)量、動(dòng)量定理及其守恒定律了解●相對(duì)運(yùn)動(dòng)力學(xué)相對(duì)性原理●牛頓運(yùn)動(dòng)定律及動(dòng)力學(xué)問題本次課要求掌握內(nèi)容：1、如何描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)？2、什么叫位矢？它與位移有什么區(qū)別？4、如何描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化？3、什么是運(yùn)動(dòng)方程？它與軌道方程有什么異同？5、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度、

3、加速度是怎樣定義的？如何求得？6、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題是指什么？7、什么叫運(yùn)動(dòng)疊加原理？9、什么是加速度的稟性方程？8、質(zhì)點(diǎn)做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)如何描述其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？日心系ZXY地心系o為了描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，必須選擇另一個(gè)物體作為參考，被選作參考的物體稱為參照系。地面系因此，參照系的選擇是任意的，不一定是靜止的物體。為了定量地確定物體的運(yùn)動(dòng)，須在參照系上選用一個(gè)坐標(biāo)系。參照系坐標(biāo)系1-1運(yùn)動(dòng)的描述一.參照系和坐標(biāo)系二、位置矢量運(yùn)動(dòng)方程位置矢量（位矢）：P(x,y,z)xyzO位矢方向位矢大小直角坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)方程：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的空間軌跡成為軌道.軌道方程:軌道P(x,y,z

4、)xyzO例如：運(yùn)動(dòng)方程消去時(shí)間t得到軌道方程三、位移ΔsΔrAr1r2ГOBvvv直角坐標(biāo)系中位移矢量:在?t時(shí)間間隔內(nèi)位矢的增量位移大小位移方向路程?s:質(zhì)點(diǎn)在?t時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng).是標(biāo)量.·r2r1ΔrxyzBAoΔS·?s與的區(qū)別元位移的大小元路程b)r2r1oΔrΔrABC路程?s為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌道長(zhǎng)度,是標(biāo)量.而為矢量,是位矢的增量.與?r及的區(qū)別a)為標(biāo)量，與都為矢量平均速度瞬時(shí)速度四、速度速度是位矢對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)速度方向時(shí)，的極限方向在P點(diǎn)的切線并指向質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向PQO速度大小直角坐標(biāo)系中瞬時(shí)速度平均速度平均速率瞬時(shí)速率PQO注意:速度是矢量，

5、速率是標(biāo)量。一般情況單向直線運(yùn)動(dòng)情況瞬時(shí)速率等于瞬時(shí)速度的大小加速度是:速度對(duì)時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)或位矢對(duì)時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù).五、加速度平均加速度瞬時(shí)加速度Δvv1v2BAov1v2··直角坐標(biāo)系中注意矢量性：四個(gè)量都是矢量，有大小和方向加減運(yùn)算遵循平行四邊形法則是某一時(shí)刻的瞬時(shí)量不同時(shí)刻量不同是過程量瞬時(shí)性：相對(duì)性：不同參照系中，同一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)描述不同，具體數(shù)學(xué)表達(dá)形式也不同。加速度的比較位矢位移速度是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量是描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的物理量六.質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題：已知運(yùn)動(dòng)方程，求質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度已知質(zhì)點(diǎn)的速度(或加速度)和初始條件，求質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方程及其

6、它未知量用求導(dǎo)數(shù)的方法運(yùn)用積分的方法解:設(shè)此時(shí)繩的長(zhǎng)度為l.那么有：例1：在離河水面高為h的岸邊上有人用繩跨過定滑能拉船靠岸，船在離岸水平距離為s處此人以勻速率v0收繩（如圖示）。求：船的速率v.hs例2如圖lhshsl則只能是：能否為：例2.一質(zhì)點(diǎn)沿x軸作直線運(yùn)動(dòng)，其位置坐標(biāo)與時(shí)間的關(guān)系為x=10+8t-4t2,求：（1）質(zhì)點(diǎn)在第一秒內(nèi)、第二秒內(nèi)的平均速度。（2）質(zhì)點(diǎn)在t=0、1、2秒時(shí)的速度。解：代入t=0,1s,2s得：例3.一質(zhì)點(diǎn)由靜止開始作直線運(yùn)動(dòng)，初始加速度為a0，以后加速度均勻增加，每經(jīng)過τ秒增加a0，求經(jīng)過t秒后質(zhì)點(diǎn)的速度和運(yùn)動(dòng)的距離。(直線運(yùn)

7、動(dòng)中可用標(biāo)量代替矢量）解：據(jù)題意知，加速度和時(shí)間的關(guān)系為：1-2運(yùn)動(dòng)疊加原理一.運(yùn)動(dòng)疊加原理因此，對(duì)任意曲線運(yùn)動(dòng)的研究我們都可以視為直線運(yùn)動(dòng)的研究。運(yùn)動(dòng)的可疊加性是運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要特性。（可用“百發(fā)百中”的實(shí)驗(yàn)來說明）當(dāng)物體同時(shí)參與兩個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)時(shí),其總的運(yùn)動(dòng)乃是各個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的疊加,這個(gè)結(jié)論稱為運(yùn)動(dòng)疊加原理或運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理如拋體運(yùn)動(dòng)可視為沿水平方向和豎直方向的直線運(yùn)動(dòng)的疊加。即質(zhì)點(diǎn)在（xy）平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。?yxv00開始時(shí)：任意時(shí)刻(t)時(shí)：是兩種運(yùn)動(dòng)的疊加拋體運(yùn)動(dòng)也可視為沿初速度方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)的疊加。?yxv0t0拋體運(yùn)動(dòng)位矢圖?v

8、yvxv00拋體運(yùn)動(dòng)速度矢量圖二、平面