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第1讲：质点运动学——基本概念内容：绪论、§1－11．绪论（20分钟）2．力学的研究对象及其分类（05分钟）3．参照系，坐标系和质点（20分钟）4．描述质点运动的四个物理量（55分钟）要求：1．了解物理学的研究对象及其分类；2．了解力学的研究对象及其分类；3．理解参照系、坐标系和质点的概念；4．掌握描述质点运动的四个物理量；重点与难点：1．描述质点运动的四个物理量；2．微积分(Calculus)的应用。作业：问题：P24：1，2，3，5习题：P25：1，3，8预习：§1-2，§1-3，§1-4第1讲质点运动学——基本概念1绪论一、物理学及其研究对象：1．什么是物理学？自然界是由物质组成的，一切物质都在不停地运动着。在自然界中，既没有不运动的物质，也没有脱离物质的运动。自然界有许多运动形式，如机械运动、电磁运动、分子热运动、原子和原子核运动、化学运动和生物运动等等。所有这些运动既相互联系，又相互区别（在本质上）。物理学就是研究物质运动中最普遍、最基本的运动形式的一门学科。物理学是研究物质的运动形态与相互作用的基本规律的科学。物理学的研究目的在于认识物质运动的普遍规律。物理学是研究自然界基本规律的科学，它的英文单词“Physics”来源于希腊文，原义是自然。中文的含义是“物”（物质的结构、性质）和“理”（物质的运动、变化规律），与现代观点相吻合。2．物理学的研究对象：机械运动——力学(ClassicalMechanics)分子热运动——热学(Thermodymics)电磁运动——电磁学、光学(Electromagnetics、Optics)原子和原子核运动——原子物理学、原子核物理学(AtomicsPhysics)基本粒子运动：——基本粒子物理学(FundamentalParticlePhysics)3．物理学的分类：物理学理论分为五大块：经典力学（ClassicalMechanics）热力学（Thermodynamics）电磁学（Electromagnetics）相对论（Relativity）量子力学（QuantumMechanics）按照研究的方法，可分为：理论物理，实验物理和计算物理。4．《大学物理学》课程的任务和目的在大学物理中，物理学的研究内容包括：力学、热学、电磁学、振动与波、光学、相对论与近代物理学等。1）学习物理学的基本原理、基本思想和基本方法；2）学习力学、热学、电磁学、光学和近代物理等基本知识；3）了解物理学的最新进展及其在自然科学中的地位和作用；4）了解物理学知识的广泛应用。5．学习物理学的困难1）物理学内容广泛：涵盖力学、热学、光学、电磁学等领域；2）时空跨度大：从经典到近代，从宏观到微观和宇观；物理理论的三部分内容：概念：通常是抽象的、不能直接感知；假设：关于这些概念（物理量）的数学表示；关系：一个或一组方程，用于表示物理量之间的关系。第1讲质点运动学——基本概念23）方法变化大：从中学的常量问题到应用矢量和微积分处理复杂的变量问题。二、学习物理学的意义：进入科学技术的任何一个领域，都必须敲开物理学的大门。1．物理学是一门科学（素质课）。物理学本身是一门严谨的学科体系，它有系统的理论和方法，学习物理学可以培养我们自身的理论修养、逻辑思维能力和分析问题解决问题的能力，学会科学的思想方法和研究问题的方法。2．物理学是基础课。物理学的知识在我们日常生活中随处可见，物理学也是后继专业课程的基础课。3．物理学是必修课。物理学也是工科专业的一门必修课。即：1．学习物理学有好处；2．需要学习物理学；3．必须学习物理学。*大学物理课程的地位、性质和目的大学物理是一门必修公共基础课；通过本课程的学习：（1）使学生较全面系统地获得自然界各种基本运动形式及其规律的知识；（2）培养学生的科学思想和研究方法，使学生在科学实验、逻辑思维和解决问题的能力等方面都得到基本而系统的训练。大学物理教学的目的就是让学生打下坚实的物理基础，提高学生的科学素养，开阔思路及激发其探索和创新精神，增强学生自我更新知识的能力，以适应飞速发展的科技时代的种种要求。在课程的教学过程中，要通过各个教学环节逐步培养学生具有抽象思维能力、逻辑推理能力和自学能力，并特别注意培养学生具有灵活运用所学知识去综合分析问题和解决问题的能力。*课程的学习方法（1）态度上重视，认真听课，不懂就问；（2）做好预习、听课、复习几个环节；（3）完成足够的思考题和习题；三、几点要求：1．课前尽量预习；2．上课认真听讲，要求记笔记，不懂的内容要及时问；3．课后认真复习，作业要独立完成，按时交作业；4．一些基本的概念要求记住，重要的公式要求会推导。关于记笔记：最简单的就是把主要的内容抄下来。1)书上的东西不是自己的，只有自己写的东西才有可能是自己的；2)有助于培养自己的思考能力，避免外界干扰；3)复习有依据。要求记笔记，并用一本质量较好的笔记本记笔记。关于做习题：美国物理学家费曼：习题能够充实课堂讲授。使讲过的概念更加实际和更上大学的好处：大学的课程设置——培养人才大学的资源设施大学的影响三个提高科学实验的能力抽象思维的能力计算能力第1讲质点运动学——基本概念3加完整和更加易于记忆。作业要求：完成一定数量的作业习题是为了熟练掌握、灵活运用基本物理概念和原理，提高分析解决问题的能力。长期坚持认真地做好每一道习题还有助于培养严谨的科学作风，提高清晰的论证和表述能力。为了同学们高标准地完成物理作业，提出如下基本要求：1．按时交作业；2．要写“已知”、“求”、“解”或抄题或题号；3．使用定理、定律要注明对象与条件；4．要有必要的图示；5．先给出文字解，再代入数据，给出数值解（保留三位有效数字）；6．字迹工整、清晰，不要乱涂、乱改、乱画，保持作业本干净。（1）认真复习；（2）弄清题意；（3）画示意图；（4）明确根据；（5）先求文字解；（6）对结果进行必要的讨论。赵凯华：怎样学习物理学？1）勤于思考：用自己的语言陈述物理学的概念、定义、公式中的符号和本身的物理意义，自己推公式，掌握它们成立的条件，关键步骤和推导的技巧；2）悟物穷理：多提问题，建立自己的物理图象。在大学物理的学习中，除了学习物理学事实、定律、方程和解题技巧外，还必须努力从整体上掌握物理学，要了解各个分支间的联系。在学习中，对于基本物理定律的优美、简洁、和谐以及辉煌应有所体会，要学习鉴赏物理学的普适程度，了解其适用范围；还要学习区别理论和应用，物理思想和普适程度，一般规律和特殊事实，主要效应与次要效应，传统推理与现代推理等。四、计划：大学物理包括理论课和实验课，教学大纲规定理论课128学时，实验课56学时。实验课由实验室负责。本学期理论课：64学时，讲力学、热力学、电学内容，其中力学：32学时，包括习题课：4学时热力学：14学时，包括习题课：2学时电学：16学时，包括习题课：2学时机动：2学时课程学习方法：讲课习题讨论课作业自学、写小论文答疑期中测验、期末考试五、成绩计算：考试成绩：70%——闭卷考试平时成绩：10％——作业、课堂表现第1讲质点运动学——基本概念4小论文：20％——要求有自己的观点平时成绩主要以平时作业完成情况、课堂纪律和回答问题情况以及中期考查情况综合定量评定。具体是：（1）采用固定座位，分班对号就座；课堂违纪一次扣1分；迟到、早退1次扣0.5分；旷课1节扣1分；（2）缺交一次作业扣1分；迟交作业一次扣0.5分；欠作作业1题扣0.5分；（3）10分扣完为止。六、教材与参考书教材：物理学（第四版）（上、中、下）、马文蔚，高等教育出版社参考书：1．物理学学习指南、马文蔚，高等教育出版社2．大学物理学（力学、热学、电磁学）、张三慧主编，清华大学出版社3．基础物理学、陆果，高等教育出版社4．大学物理学、卢德馨，高等教育出版社5．大学物理习题讨论课指导，沈慧君，王虎株，清华大学出版社6．漆安慎《力学基础》7．）赵凯华《电磁学》、《学习指南》8．南开大学大学普通物理网上教学系统，9．同济大学工科大学物理学习辅导系统，10．装备指挥设备技术学院大学物理网络教学系统，第1讲质点运动学——基本概念5第一部分力学一、什么是力学（Mechanics）？物理学研究自然界中最基本的现象和规律,一切物理现象都是物质运动的表现。在物质的各种运动形式中，最简单、最基本的一种运动是物体之间或物体各部分之间相对位置的变化，称为机械运动（MechanicalMotion）。机械运动是一切物理运动中最简单的运动；机械运动的例子很多，如车辆的行驶、机器的转动、星体的运动等。质点的曲线运动是机械运动中最基本的形式。力学就是研究机械运动及其规律的科学。力学是其他学科的基础。二、力学的分类：根据研究内容的不同，力学分为静力学、运动学和动力学三部分。运动学（Kinematics）——研究物体运动的规律；动力学（Dynamics）——研究物体运动的原因；静力学（Statics）——研究物体平衡时的规律。运动学研究的是如何描述物体的运动，以及各运动学量之间的关系，它不涉及引起和改变运动的原因；动力学研究的是物体运动与物体间相互作用的内在联系；静力学研究的是物体在相互作用下的平衡问题。根据研究对象的不同，力学又可分为质点力学和刚体力学。质点力学——研究对象为质点：1，2，3章刚体力学——研究对象为刚体：4章三、数学工具——微积分和矢量牛顿和莱布尼兹在研究经典力学的过程中，同时创立了微积分（Calculus），可见在处理力学问题中微积分的重要性。此外，矢量（Vector）在力学中也是一个重要的数学工具。四、本部分内容：第一章质点运动学第二章牛顿定律第三章动量守恒定律和能量守恒定律第四章刚体的转动第五章万有引力场第十八章相对论第五章不讲。第1讲质点运动学——基本概念6第一章质点运动学运动学是研究物体位置随时间变化规律的力学内容。本章主要内容有：1．三个概念：参考系、坐标系、质点2．四个物理量：位置矢量、位移、速度、加速度3．四种运动：直线运动、曲线运动、斜抛运动、圆周运动本章的内容绝对不是高中物理内容的简单重复，它包含许多新的物理思想和数学方法，一定要重视。包括4节：§1－1质点运动的描述§1－2加速度为恒量时的运动方程§1－3圆周运动§1－4相对运动第1讲质点运动学——基本概念7§1－1质点运动的描述一、参考系坐标系质点1．参考系1）运动的绝对性与相对性(Relativity)（1）运动的绝对性：在自然界中所有的物体都在不停地运动，绝对不动的物体是没有的。例如：放在桌子上的书相对于桌子是静止的，但它却随地球一起绕太阳运动，这就是运动的绝对性。（2）运动的相对性：描述物体的运动或静止总是相对于某个选定的物体而言的，即在观察一个物体的运动，总是选取其他的物体作为标准。选取的参考物不同，对物体运动的描述也是不一样的，这就是运动的相对性。汽车的运动：车上的人和地面上的人2）参考系（Referencesystem）的定义：为描述物体的运动而选择的标准物（或物体组）称为参考系。3）说明：（1）参考系的选择是任意的，主要根据问题的性质和研究方便而定。物体相对于地球的运动——以地球为参考系物体相对于太阳的运动——以太阳为参考系（2）在描述物体的运动时，必须指明参考系。参考系不同，对同一物体运动的描述是不同的。例如，匀速运动的火车上落下一物体以火车作为参考系：自由落体运动，直线以地面作为参考系：平抛运动，抛物线（3）若不指明参考系，则认为以地面为参考系。2．坐标系1）引入坐标系的必要性：为了定量确定物体相对于参考系的位置，需要在参考系上选定一个固定的坐标系。坐标系的原点一般选在参考系上，并取通过原点标有单位长度的有向直线作为坐标轴。2）物理学中常用的坐标系——直角坐标系（RectangularCoordination）x方向单位矢量：iy方向单位矢量：jz方向单位矢量：k如A（1,2,4）,i+2j+4k以地球为参照系地球月亮以太阳为参照系太阳月亮地球轨道第1讲质点运动学——基本概念8规定选用右手系。坐标系的选择是任意的，主要由研究问题