大学物理k-011

1、n研究物质的基本结构及相互作用n研究物质最基本最普遍的运动形式及相互转化关系n观察观察：对自然界中发生的某种现象在不改变自然条件的情况下，按照它原来的样子加以观测研究（如对天体和大气中的现象须观察）n实验实验在人工控制的情况下使现象反复重演，进行观测研究。实验中常把复杂的条件加以简化，突出主要因素，排除和减低次要因素的作用。（如用单摆测定重力加速度的实验）n抽象抽象根据问题的内容和性质抓住主要因素，撇开次要的局部的和偶然的因素，建立一个与实际情况差距不大的理想模型来进行研究。（如“质点” 和“刚体” 等均为理想模型）n假说假说为寻找事物的规律，对于现象的本质提出的一些说明方案或基本论点等。假说

2、是在一定的 观察实验的基础上提出来的，进一步的实验论据便会清洗这些假说，经不断考验和不断改进上升为定律或理论的一部分。（如量子假说）1:十七、十八世纪，牛顿力学、热力 学适应研制蒸汽机和发展机械工业 的需要，引起了第一次工业革命；十九世纪，法拉第麦克斯韦电磁理论引起了第二次工业革命，使人类进入应用电能的时代二十世纪以来相对论和量子力学的建立，使现代科学技术正在经历一场伟大的革命，人类进入了原子能半导体自动化计算机、激光空间科学等新技术时代；可以预期，可以预期，如果在基本粒子领域实现物理学的又一次大突破，能全面地揭露基本粒子内部的结构和它们相互转化相互作用的规律，必将对人类生活带来巨大影响。经典

3、力学热学电磁学光学近代物理运用矢量微积分手段研究物质运动的普遍规律n简单复杂n特例普遍n恒定变化n均匀世界非均匀世界转变转变课程性质课程性质工科院校学生必修的基础课课程要求课程要求熟练掌握物理学的基本概念、基 本原理、基本计算；培养物理学认识世界 的思想方法，提高独立分析问题、解决问 题的能力。为后续课程打下必要的物理基 础。总学时：总学时：112学时学时本学期：本学期：64学时学时完成上、中两册完成上、中两册研究物体运动的描述研究物体运动的描述, 即如何描即如何描述物体运动的时空述物体运动的时空关系关系研究作用在物体上力的平衡条研究作用在物体上力的平衡条件件(工程力学工程力学)研究运动的改变

4、原因研究运动的改变原因, 即物体间即物体间相互作用对物体运动的影响相互作用对物体运动的影响第一章第一章 质点运动学质点运动学运动学研究的是如何描述物体的运动.实际运动物体是复杂的, 如何简化运动的物体? 可根据运动物体的具体情况, 把实际物体抽象成各种物理模型 (质点模型, 刚体模型等)1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学物体运动有这样一类情形, 物体运动时其上各点运动情况相同，任何一点的运动可代表物体的运动。质点的引出1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学在所研究的问题中,物体的大小和形状可以忽略时，可将物体看成是一个只具有质

5、量的点质点1-1 质点运动的描述质点运动的描述质点不是几何意义的点；质点突出了物体“具有质量”和“占有位置”这两个根本性质第一章第一章 质点运动学质点运动学地球上的人看地球如如:-地球绕太阳公转1-1 质点运动的描述质点运动的描述物体(地球)自身线度与其活动范围(绕太阳公转半径) 相比小得多时可视为质点而而:第一章第一章 质点运动学质点运动学物体无转动运动时可视为质点斜面上下滑物体上各点运动都相同,物体上任一点都可以代表物体的运动1-1 质点运动的描述质点运动的描述如如:-第一章第一章 质点运动学质点运动学圆球虽有转动运动仍可近似视为质点圆球各点运动近似有 相同的轨迹,相同的路程, 相同的速度

6、,相同的加速度1-1 质点运动的描述质点运动的描述可取球心代表物体的运动如如:-第一章第一章 质点运动学质点运动学运动的绝对性：运动的绝对性：运动描述的相对性：运动描述的相对性：宇宙中不存在绝对不运动的参照物体（见：迈克耳逊-莫雷实验），物体运动的描述只能相对地描述1-1 质点运动的描述质点运动的描述小到微观（电子若不运动，库仑力将把它与原子核挤到一块）. 没有不运动的物体大到宇宙（星球若不运动，引力将把它们拉到一起）;第一章第一章 质点运动学质点运动学参照系的选择参照系的选择1-1 质点运动的描述质点运动的描述为描述物体运动而选用的参照物体或与之相对静止的物体系vvv第一章第一章 质点运动学

7、质点运动学 定量确定物体相对参照系的时空位置,需参照系上建立坐标系. 坐标系是有时空标度的参照系. 如:A）直角坐标系：）直角坐标系：1-1 质点运动的描述质点运动的描述xyz)z , y, x(AZYX0ijk在参照系上选原点0, 由0引出相互垂直依右手定则排列的 X , Y, Z 三个坐标轴组成质点的时空位置用t 时刻三坐标值( x, y , z )来描述k , j , i第一章第一章 质点运动学质点运动学B）自然坐标系：）自然坐标系：在质点运动已知轨迹上任选一点O 为原点,以t t 时刻质点所在的位置A 取沿切向 (轨迹相切, 取沿运动方向为正向“+”) , 法向(与切向垂直)两坐标轴所

8、建立的坐标系S(t)描述t 时刻质点位置. 由原点O 到A点轨迹上顺行 (或逆行)曲线长度1-1 质点运动的描述质点运动的描述切向单位矢量:法向单位矢量n 质点位置自然坐标n第一章第一章 质点运动学质点运动学Xrq qt 时刻时刻)(tr1-1 质点运动的描述质点运动的描述)(tq),(qrPt 时刻时刻 在参照系上选定原点在参照系上选定原点O ,q q0设定设定 由由t 时刻质点所在时刻质点所在位置作位置作r原点原点0引向引向P点的射线点的射线第一章第一章 质点运动学质点运动学)(tr)(tr)(tv)(tv)(ta标量标量标量标量标量第一章第一章 质点运动学质点运动学AO)(tr)(trk

9、jizyxAO)(trXYZOijkArxyzrr222zxy模模:方位角方位角:rxcosrcosyrzcos1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学1-1 质点运动的描述质点运动的描述xyz+)(trMNS( (t ) )nAO第一章第一章 质点运动学质点运动学AB)(tr) t ( r) tt ( rr)()(kzjyixkzjyixAAABBBkzzjyyixxABABAB)()()(kzj yi x)(ttrr1-1 质点运动的描述质点运动的描述)(tttr0XYZ第一章第一章 质点运动学质点运动学1-1 质点运动的描述质点运动的描述OA0AB BA sABXYZ0)t (r)tt (rOB- -AB=S=222zyxrS=ABBArsr单向直线运动时单向直线运动时srdsrdrxyzBAAB而而第一章第一章 质点运动学质点运动学trvktzjtitxykvjvivzyxtrvrv1-1 质点运动的描述质点运动的描述ttrttrv)()(第一章第一章 质点运动学质点运动学( ) tvo( ) trA0B()ttr rdrdt00limttrtdrvdt 定义( ) tvdydxdzijkdtdtdtvxyzijkvvvvvdrv222xyzvvvvvv1-1 质点运动的描述质点运动的描述第一章第一章 质点运动学质点运动学o(