《大學(xué)物理01運(yùn)動(dòng)學(xué)ppt課件.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)物理01運(yùn)動(dòng)學(xué)ppt課件.ppt（57頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、第一篇,力 學(xué),運(yùn)動(dòng)學(xué)：研究如何描述物體的運(yùn)動(dòng)以及各運(yùn)動(dòng)量之間的關(guān)系,靜力學(xué)：研究作用在物體上力的平衡條件(工程力學(xué)),動(dòng)力學(xué)：研究產(chǎn)生或改變運(yùn)動(dòng)的原因，即物體間相互作用對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響,第一章,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué),1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,1-2 直線運(yùn)動(dòng),1-3 曲線運(yùn)動(dòng),1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),一、質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)：忽略大小和形狀，但具有質(zhì)量的物體,-可否視為質(zhì)點(diǎn)，依具體情況而定,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(1)物體自身線度與其活動(dòng)范圍相比小得多時(shí)可視為質(zhì)點(diǎn),討論：,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,非質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn),地球上的人看地球,地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn),1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(2)物體無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)可視為質(zhì)

2、點(diǎn),物體上任一點(diǎn)都可以代表物體的運(yùn)動(dòng),1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,二、參考系,1.為什么要選用參考系,車廂的人：,垂直下落,地面上的人：,拋物運(yùn)動(dòng),孰是孰非？,-運(yùn)動(dòng)的描述是相對(duì)的,參考系：為描述物體運(yùn)動(dòng)而選用的標(biāo)準(zhǔn)物體或物體系(認(rèn)為其靜止),2.什么是參考系,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,三、質(zhì)點(diǎn)的位置,1.坐標(biāo)系,(1)直角坐標(biāo)系：,直角坐標(biāo) (x,y,z)確定質(zhì)點(diǎn)位置,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(2)平面極坐標(biāo)系,：極軸,：輻角,平面極坐標(biāo) ( r, ) 確定質(zhì)點(diǎn)的位置,通常規(guī)定從極軸沿逆時(shí)針?lè)较虻臑檎?：極徑,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(3)自然坐標(biāo)系：,在已知運(yùn)動(dòng)軌跡上任選

3、一點(diǎn)0為原點(diǎn)建立的坐標(biāo)系,自然坐標(biāo) s(t) 確定質(zhì)點(diǎn)的位置,:切向單位矢量,:法向單位矢量,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,位矢：表征空間某點(diǎn)P的位置，由原點(diǎn)O到P的矢量,2.位置矢量,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,四、運(yùn)動(dòng)的描述,矢量形式：,分量形式：,1.運(yùn)動(dòng)方程和軌跡,運(yùn)動(dòng)方程：表示運(yùn)動(dòng)過(guò)程的函數(shù),軌跡：質(zhì)點(diǎn)在空間所經(jīng)過(guò)的路徑,-消去 t 可得軌跡方程,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,2.位移,位移：質(zhì)點(diǎn)一段時(shí)間內(nèi)位置的改變,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,3.路程,路程：質(zhì)點(diǎn)沿軌跡運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的路徑長(zhǎng)度,(1)路程是標(biāo)量，大小與位移的的大小一般不相等，,即,(2)在極限情況下有,(3)單方向

4、直線運(yùn)動(dòng)時(shí)有,討論：,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,4.速度,平均：,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,瞬時(shí)：,大小：,-軌道切線方向,方向：,的方向,用自然坐標(biāo)表示：,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(1)速率：速度的大小,討論：,(2)位移大小 與位矢模的增量 不等,一般地,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,5.加速度,平均：,瞬時(shí)：,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,大?。?方向：,方向，一 般與速度 的方向不同,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,解：,(1)運(yùn)動(dòng)方程的分量形式為,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,消去t 得軌道方程,-軌道半徑為R的圓周，圓心(R/2,0),(2),1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概

5、念,(3)兩矢量相互垂直時(shí)應(yīng)有,得證,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,例2質(zhì)點(diǎn)在xOy平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)方程為 x=2t，y=19-2t2。求(1)任意時(shí)刻的位矢 、速度 和加速度 ；(2)t: 01s和12s兩時(shí)段的平均速度；(3)寫(xiě)出軌道方程；(4)什么時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的位矢和速度恰好垂直,解：,(1),1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(2),01s,12s,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,(3)消去t：,(4)令,即,解得,(舍去),-拋物線,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,例3如圖，長(zhǎng)為l的細(xì)棒，在豎直平面內(nèi)沿墻角下滑,上端A下滑速度為勻速v。當(dāng)下端B離墻角距離為x (xl)

6、時(shí)，B端水平速度和加速度多大?,解：,建立如圖所示的坐標(biāo)系,設(shè)A端離地高度為y,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,方程兩邊對(duì)t求導(dǎo),加速度(帶入各式得答案）,1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本概念,一、直線運(yùn)動(dòng)的描述,1-2 直線運(yùn)動(dòng),直線運(yùn)動(dòng)：一維運(yùn)動(dòng),-坐標(biāo) x (代數(shù)量)可表示質(zhì)點(diǎn)位置,位矢：,運(yùn)動(dòng)方程：,1-2 直線運(yùn)動(dòng),(1)已知運(yùn)動(dòng)方程 , 求速度和加速度,二、運(yùn)動(dòng)量為 t 的函數(shù)的兩類問(wèn)題,-微分問(wèn)題,速度,加速度,1-2 直線運(yùn)動(dòng),(2)已知加速度a=a(t)和初始條件，求速度、位移和運(yùn)動(dòng)方程,-積分問(wèn)題,勻加速時(shí)(a為常數(shù)),(1),得,1-2 直線運(yùn)動(dòng),又,勻加速時(shí),(2),即,(1)、

7、(2)消去t 得,1-2 直線運(yùn)動(dòng),三、運(yùn)動(dòng)量非 t 的函數(shù)問(wèn)題,-分離變量方法,1.已知 a=a(x)，求 v(x),即,勻加速時(shí),1-2 直線運(yùn)動(dòng),2.已知 v=v(x) ，求 x(t),勻速時(shí),1-2 直線運(yùn)動(dòng),例4質(zhì)點(diǎn)沿 x 軸作直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=2t。t =0時(shí)，x=1，v=0，求任意時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度和位置,解：,得,1-2 直線運(yùn)動(dòng),即,可得,例5質(zhì)點(diǎn)沿x軸作直線運(yùn)動(dòng)，速度v=1+2x，初始時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位于原點(diǎn)，求質(zhì)點(diǎn)的位置和加速度,解：,1-2 直線運(yùn)動(dòng),例6質(zhì)點(diǎn)沿x軸正向作直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=-mx(m為正常數(shù))。t=0時(shí), x=0, v =v0，在什么位置質(zhì)點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)?,解：,得

8、,1-2 直線運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)停止運(yùn)動(dòng)時(shí),( 舍去),1-2 直線運(yùn)動(dòng),一、拋體運(yùn)動(dòng),1-3 曲線運(yùn)動(dòng),拋體運(yùn)動(dòng)：二維運(yùn)動(dòng),1.速度,矢量形式,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),即,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),2.運(yùn)動(dòng)方程,或,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,-歸結(jié)為直線運(yùn)動(dòng)的疊加,如獵人與猴子的演示,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),由vy=0有,(2)射高,討論：,3.軌跡方程,消t,(1)射程,由y =0得,得,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),二、圓周運(yùn)動(dòng),在自然坐標(biāo)系中,即與 同向,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),大小,方向,-與法向夾角,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),討論:,(1)速度大小的變化引起切向加速度 速度方向的變化引起法向加速度,(2)

9、變速圓周運(yùn)動(dòng)， 的方向不指向圓心,(3)勻速圓周運(yùn)動(dòng),-指向圓心,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),三、一般曲線運(yùn)動(dòng), -曲率半徑,討論：,(1)一般曲線運(yùn)動(dòng)的法向加速度指向瞬時(shí)曲率中心,(2) 總是指向曲線凹的一側(cè),0 -瞬時(shí)曲率中心,曲率圓,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),四、圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述,1.角量,運(yùn)動(dòng)方程,角位移,角速度,角加速度,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),2.線量與角量關(guān)系,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),3.用角量表示圓周運(yùn)動(dòng),勻速直線運(yùn)動(dòng),勻變速直線運(yùn)動(dòng),勻速圓周運(yùn)動(dòng),勻變速圓周運(yùn)動(dòng),1-3 曲線運(yùn)動(dòng),例8一質(zhì)點(diǎn)作半徑R=1m的圓周運(yùn)動(dòng)，其角位置 = t 2+1(rad)，t以秒計(jì)。問(wèn) 多大時(shí)，其切向加速度大小是總加速度大小

10、的1/2?,解：,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),可得,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),證：,例9一質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng), 其切向加速度與法向加速度的大小恒保持相等。設(shè) 為質(zhì)點(diǎn)在圓周上任意兩點(diǎn)速度 與 之間的夾角。試證：v2=v1e,即,1-3 曲線運(yùn)動(dòng),得,1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),一、相對(duì)位移,1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),一般地,二.相對(duì)速度和相對(duì)加速度,絕對(duì),牽連,相對(duì),-伽利略速度變換,1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),例10證明在獵人和猴子的演示中，不論子彈的初速度如何總能擊中猴子(不計(jì)空氣阻力),解：,即子彈相對(duì)于猴子的速度為子彈的初速度，只要一開(kāi)始瞄準(zhǔn)猴子總能擊中,1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),例11如圖，兩船A和B各以速度 和 行駛，試問(wèn)它們會(huì)相碰嗎？,解：,B相對(duì)于A的速度,不會(huì)相碰,1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),例12東流的江水，流速為v1=4 m/s, 一船在江中以航速v2=3 m/s向正北行駛。試求:岸上的人將看到船以多大的速率v，向什么方向航行?,解：,以岸為K系，江水為K系,船相對(duì)于岸的速度,1-4 相對(duì)運(yùn)動(dòng),方向,