21质点运动学的基本概念

1、第二讲运动§ 2.1质点运动学的基本概念2.1.1、参照物和参照系要准确确定质点的位置及其变化，必须事先选取另一个假定不动的物体作参 照,这个被选的物体叫做参照物，为了定量地描述物体的运动需要在参照物上建 立坐标，构成坐标系，通常选用直角坐标系O-cyz有时也采用极坐标系，平面直角坐标系一般有三 种,一种是两轴沿水平竖直方向，另一是两轴沿平行与垂直斜面方向，第三是两轴 沿曲线的切线和法线方向（我们常把这种坐标称为自然坐标），2. 1. 2、位矢位移和路程在直角坐标系中，质点的位置可用三个坐标 x,y,z表示,当质点运动时，它的坐 标是时间的函数x=X (t)y=Y (t)z=Z (t

2、)这就是质点的运动方程，质点的位置也可用从坐标原点 O指向质点P （x、y、z）的有向线段r来表示，如图2-1-1所示，r也是描述质点在空间中位置的物理量，r的长度为质点到原点之间的距离,r的方向由余弦cos、COS 、cos决定,它们之间满足图 2-1-12 2 2 ,COS cos cos 1当质点运动时，其位矢的大小和方向也随时间图 2-1-2I而变，可表示为r = r (t),在直角坐标系中，设分别为i、j、k沿方向x、y、z和 单位矢量，则r可表示为r(t) x(t)i y(t) j z(t)k位矢r与坐标原点的选择有关，研究质点的运动，不仅要知道它的位置，还必须知道它的位置的变化情

3、况，如 果质点从空间一点Pl(Xl，yi，Zl)运动到另一点P2(X2,y2,Z2),相应的位矢由r 1变到 r 2,其改变量为 fc>bvA»rari(X2Xi)i(y?yjj厶乙)k称为质点的位移 如图2-1-2所示，位移是矢量，它是从初始位置指向终止位置的一 个有向线段，它描写在一定时间内质点位置变动的大小和方向， 它与坐标原点的 选择无关，2. 1. 3、速度平均速度质点在一段时间内通过的位移和所用的时间之比叫做这段时间内的平均速度svt平均速度是矢量，其方向为与r的方向相同，平均速度的大小，与所取的时间 间隔t有关，因此须指明是哪一段时间(或哪一段位移)的平均速度，瞬

4、时速度 当t为无限小量，即趋于零时，r成为t时刻的瞬时速度，简称速 度sv lim v lim t o t o t瞬时速度是矢量，其方向在轨迹的切线方向，瞬时速度的大小称为速率，速率是标量,2. 1. 4、加速度平均加速度质点在t时间内，速度变化量为 v ,则v与t的比值为这段时间内的平均加速度va 一t平均加速度是矢量，其方向为v的方向，瞬时加速度当t为无限小量，即趋于零时，V与t的比值称为此时刻的瞬时加速度，简称加速度a lim vt 0 t加速度是矢量，其方向就是当t趋于零时，速度增量的极限方向，2. 1. 5、匀变速直线运动加速度a不随时间t变化的直线运动称为 匀变速直线运动，若a与v

5、同方向,则为匀加速直线运动；若a与v反方向，则为匀减速直线运动，匀变速直线运动的规律为:1 2svotat22 2v1v2as1s vt 一（v0vt）t2St图）和匀变速直线运动的规律也可以用图像描述，其位移一时间图像（速度一时间图像（vt图）分别如图2-1-3和图2-1-4所示,从（st）图像可得出：（1）任意一段时间内的位移，平均速度,在图 2-1-3( t2 t1 )的时间内的平均速度的大小 ,是通过图线上点 1、点 2 的割线的斜率，(3)瞬时速度，图线上某点的切线的斜率值，等于该时刻的速度值，从st图像 可得出：从(vt)图像可得出：(1) 任意时刻的速度，(2) 任意一段时间内的位移A t2时间内的位移等于vt图线卜、t2时刻与横 轴所围的“面积