2013大学物理C——绪论(第一讲1)

第一章质点运动学1–1质点运动的描述大学物理C主讲：陈丽英邮箱：[e-mail]第一章质点运动学1–1质点运动的描述辅助教材:1.《大学物理学》，清华大学出版社，张三慧2.《普通物理学》，高等教育出版社，程守洙3．《物理学教程》，高等教育出版社，2002，马文蔚主编4．《大学物理》，武大，廖耀发等编5.FundamentalsofPhysics,6-thedition,D.Halliday,R.ResnickandJ.Walker,JohnWiley&Sons,Inc.,20016.UniversityPhysics,R.L.Reese,ChinaMachinePress,2002课时：72学时教材:《大学物理学》汪晓元等编復旦大学出版社（第二版）内容：力学及相对论（20学时）电磁学（38学时）量子物理基础（14学时）作业：《大学物理练习册》武汉理工大学教材中心出版课程安排第一章质点运动学1–1质点运动的描述二、登陆进入“物理频道”，点击“物理在线考试系统入口”进行注册（正版教材封底有16位注册码），每本书注册码只能注册一人次；三、平时练习成绩由网上答题+纸质练习组成；四、纸质习题册每本4.5元，由各班学习委员组织统一购买一、请在学校教材中心购买正版教材；注意事项第一章质点运动学1–1质点运动的描述绪论明确为什么学(why)？怎样学(how)？为什么要学物理学怎样学习物理学physics第一章质点运动学1–1质点运动的描述一.为什么要学习“物理学”？国家学位委员会的说法物理学是各种技术科学和工程学科的共同基础。物理学是研究物质的结构、相互作用和运动规律以及它们的各种实际应用的科学。它是自然科学的基础，也是科学技术的主要源泉。物理学地位第一章质点运动学1–1质点运动的描述*第一次工业革命（17~18世纪）：建立在牛顿力学和热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。*第二次工业革命（19世纪）：建立在电磁理论发展的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现和应用。*第三次工业革命（20世纪）：建立在相对论和量子力学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。物理学与工程技术的关系*技术物理技术*物理技术物理第一章质点运动学1–1质点运动的描述怎样学习大学物理大学物理与中学物理的不同：经典物理学力学电磁学。。。。近代物理学相对论量子力学a.学习范围b.学习深度不断从相对真理向绝对真理发展第一章质点运动学1–1质点运动的描述[例]质量m初中：,VmVm循环定义？前沿：质量究竟是什么？是如何产生的？大学：22201mcEcvmmc.数学工具——矢量、微积分怎样学习大学物理高中：maF－惯性质量质量是物体本身的固有属性第一章质点运动学1–1质点运动的描述应尽快适应两大转变中小学练习式学习方式——自主探索式学习方式应试学习环境———自主学习环境怎样学习大学物理第一章质点运动学1–1质点运动的描述教学基本要求一掌握位置矢量、位移、加速度等描述质点运动及运动变化的物理量.理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性.二理解运动方程的物理意义及作用.掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法.三能计算质点在平面内运动时的速度和加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度.第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述一参考系质点质点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型.目的是为了突出研究对象的主要性质,暂不考虑一些次要的因素.为描述物体的运动而选择的标准物叫做参考系.1参考系如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其大小和形状对物体运动的影响，若不涉及物体的转动和形变，我们就可以把物体当作是一个具有质量的点（即质点）来处理.2质点选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同，这就是运动描述的相对性.第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述二位置矢量运动方程位移1位置矢量r*Pxyzxzyokzjyixr222rrxyz位矢的值为r确定质点P某一时刻在坐标系里的位置的物理量称位置矢量,简称位矢.r式中、、分别为x、y、z方向的单位矢量.ijk第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述rxcosrzcosrycos位矢的方向余弦rPPrxzyoxzyo2运动方程ktzjtyitxtr)()()()()(txx)(tyy)(tzz分量式从中消去参数得轨迹方程0),,(zyxft)(tr)(tx)(ty)(tz第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述3位移xyoBBrArArArBBrArxyoBxAxABxxByAyAByyrrrABABrrr经过时间间隔后,质点位置矢量发生变化,由始点A指向终点B的有向线段AB称为点A到B的位移矢量.位移矢量也简称位移.tr第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述222zyxr位移的大小为ArBBrArxyoBxAxABxxByAyAByyjyixrAAAjyixrBBBjyyixxrABAB)()(ABrrr所以位移若质点在三维空间中运动，则在直角坐标系中其位移为OxyzkzzjyyixxrABABAB)()()(又第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述222zyxrrr212121zyx222222zyxr位移的物理意义A)确切反映物体在空间位置的变化,与路径无关，只决定于质点的始末位置.B）反映了运动的矢量性和叠加性.s),,(1111zyxP),,(2222zyxP)(1tr1P)(2tr2Pr注意位矢长度的变化xyOzrkzjyixr第一章运动的描述4路程（）:质点实际运动轨迹的长度.s第一章质点运动学1–1质点运动的描述位移与路程（B）一般情况,位移大小不等于路程.rs（D）位移是矢量,路程是标量.s)(1tr1p)(2tr2prxyOz's（C）什么情况？sr不改变方向的直线运动;当时.0tsr讨论（A）P1P2两点间的路程是不唯一的,可以是或而位移是唯一的.rs's第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述三速度1平均速度)()(trttrr在时间内,质点从点A运动到点B,其位移为tt时间内,质点的平均速度平均速度与同方向.rvjtyitxtrv平均速度大小22)()(tytxvjiyxvvv或r)(ttrB)(trAxyos第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述2瞬时速度当质点做曲线运动时,质点在某一点的速度方向就是沿该点曲线的切线方向.当时平均速度的极限值叫做瞬时速度,简称速度0tjtyitxtt00limlimvtrtrtddlim0vsrdd当时,0ttddetsv第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述xyov222ddd()()()dddxyztttvv瞬时速率：速度的大小称为速率vyvxvjiyxvvvjtyitxddddv若质点在三维空间中运动,其速度为ktzjtyitxddddddvddstvtddetsv第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述平均速率tsvr)(ttrB)(trAxyosddstv瞬时速率讨论一运动质点在某瞬时位于矢径的端点处，其速度大小为),(yxrtrddtrdd（A）（B）（B）（B）trdd22)dd()dd(tytx（C）（D）第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述例1设质点的运动方程为其中（1）求时的速度.（2）作出质点的运动轨迹图.()()(),rtxtiytj1()(1ms)2m,xtt2214()(ms)2m.ytt3st解（1）由题意可得速度分量分别为12dd11ms,(ms)dd2xyxytttvv11(1ms)(1.5ms)ijv3st时速度为速度与轴之间的夹角vx3.5615.1arctan第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述（2）运动方程1()(1ms)2mxtt2214()(ms)2mytt由运动方程消去参数可得轨迹方程为t/mx/my0轨迹图246-6-4-22460ts2ts2ts4ts4tm3)m41(21-xxy第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述1）平均加速度BvBAvBvv与同方向.va（反映速度变化快慢的物理量）xyOatv单位时间内的速度增量即平均加速度2）（瞬时）加速度0dlimdtattvv四加速度AvA第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述xyzaaiajak222222ddddddddddddxxyyxattyattattzzvvvz加速度大小222xyzaaaa22ddddrattv加速度jtityxddddvv加速度大小220limyxtaatav质点作三维运动时加速度为第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述吗？vv()()tttvvvaccbv()tv()ttvvOabc讨论)()(tttvvvoaoc在Ob上截取有cbvtnvv速度方向变化acnv速度大小变化cbtv第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述Oddaatv问吗？dv()tv(d)ttv讨论()(d)tttvv因为d0dtv所以0aa而例匀速率圆周运动所以taddv第一章运动的描述第一章质点运动学1–1质点运动的描述描述质点运动的基本物理量小结位置:位矢)(,trr12rrr位置变化：位移位置变化率：速度trvdd速度变化率：加速度22ddddtrtva第一章运动的描述