第一章宏观低速质点运动学

1、袁敏袁敏 Email: ss_物理学及其研究的问题物理学及其研究的问题研究物质运动中最普遍、最基本运动形式的基本规律的一门科学。研究物质运动中最普遍、最基本运动形式的基本规律的一门科学。1m10-2010-1510-1010-5101510510101025 1020W+粒子粒子微观微观介观介观宏观宏观宇观宇观山山太阳太阳系系地球地球星系团星系团星星系系原子原子原子原子核核DNA人人物质运动的基本形式物质运动的基本形式（1 1）机械运动）机械运动 （2 2）分子热运动）分子热运动 （3 3）电磁运动）电磁运动（4 4）原子和原子核以及其他微观粒子的运动）原子和原子核以及其他微观粒子的运动学习内

2、容：学习内容：第一章第一章 宏观低速质点运动学宏观低速质点运动学 第二章第二章 宏观低速质点动力学宏观低速质点动力学 第三章第三章 宏观高速质点运动学宏观高速质点运动学 第四章第四章 宏观高速质点动力学宏观高速质点动力学 第五章第五章 振动学基础振动学基础 第六章第六章 弹性媒质中的波动弹性媒质中的波动 第九章第九章 静止电荷与电磁场静止电荷与电磁场 第十章第十章 电流与磁场电流与磁场 第十一章第十一章 电磁感应与电磁场电磁感应与电磁场 第八章第八章 量子力学基础量子力学基础 教学目标教学目标 对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的对物理学的基本概念、基本理论和基本方法有比较系统的

3、认识和正确的理解；学会运用基本定理与方法分析、解决实际认识和正确的理解；学会运用基本定理与方法分析、解决实际问题，问题，了解物理学发展史上某些重大的发展和发明过程中的物了解物理学发展史上某些重大的发展和发明过程中的物理思想和实验方法；从知识上和方法上为学习后继课程打下良理思想和实验方法；从知识上和方法上为学习后继课程打下良好基础。好基础。 同时还应注重分析和解决问题能力、探索精神和创新同时还应注重分析和解决问题能力、探索精神和创新意识的培养，努力实现知识、能力、素质的协调发展。意识的培养，努力实现知识、能力、素质的协调发展。课程要求课程要求遵守课堂纪律；遵守课堂纪律；课堂表现活跃、积极回答老师

4、的问题等课堂表现活跃、积极回答老师的问题等 ；积极参与一定的课堂教学；积极参与一定的课堂教学；不得抄袭作业。不得抄袭作业。考评方式考评方式 本课程是一门考试课程，为百分制。主要包括平时成绩本课程是一门考试课程，为百分制。主要包括平时成绩和期末成绩两部分构成。和期末成绩两部分构成。（一）平时成绩：主要包括课堂表现、出勤情况、大小作业、（一）平时成绩：主要包括课堂表现、出勤情况、大小作业、期中考试等。期中考试等。（二）期末考试成绩（二）期末考试成绩:闭卷。闭卷。（三）最终成绩组成：平时成绩占（三）最终成绩组成：平时成绩占20%，期末成绩占，期末成绩占80%。练习册练习册8.008.00元元/ /本

5、，班长或课代表收齐钱于第二周周二下午本，班长或课代表收齐钱于第二周周二下午2 2点点至至3 3点半到点半到7 7教教C C段段512512领取。领取。注意注意：1、交作业时和考试的试卷上一定写上、交作业时和考试的试卷上一定写上班级内小学号班级内小学号班级内小学号班级内小学号每个班按学号顺序从小到大依次编号每个班按学号顺序从小到大依次编号1、2、3.2、收作业时请课代表务必、收作业时请课代表务必按小学号排好顺序按小学号排好顺序！ 答疑安排答疑安排1、利用课前、课后时间解答学生提出的问题。、利用课前、课后时间解答学生提出的问题。2、第二周至第十六周周二、周三下午、第二周至第十六周周二、周三下午 。

6、地点。地点7JC512。 参考资料参考资料1、马文蔚、马文蔚.物理学物理学第五版第五版. 高等教育出版社。高等教育出版社。2、吴百诗，、吴百诗，大学物理大学物理，西安交通大学出版社。，西安交通大学出版社。 3、张三慧、张三慧.大学物理学大学物理学. 清华大学出版社清华大学出版社. 4、赵凯华等、赵凯华等.新概念物理教程新概念物理教程. 高等教育出版社高等教育出版社 . 5、公开课（网易、新浪、中国教育在线、爱课程）公开课（网易、新浪、中国教育在线、爱课程）麻省理工公开课：经典力学；振动与波；电和磁麻省理工公开课：经典力学；振动与波；电和磁http:/ http:/ AAxAyAz O OXYZ

7、ijk222zyxAAAAA cosAAx cosAAy cosAAz 1coscoscos222 2. 2. 矢量的基本运算矢量的基本运算（1 1） 矢量的加减运算矢量的加减运算ABBAC BAC CC 矢量的加减运算矢量的加减运算-直角坐标法直角坐标法kAjAiAAzyxkBjBiBBzyxkBAjBAiBABACzzyyxx)()()(平行四边形法平行四边形法（2 2） 矢量的乘法运算矢量的乘法运算kAjAiAAzyxkBjBiBBzyx1 1） 矢量的标乘积，俗称点乘矢量的标乘积，俗称点乘 cosABBAAB 两矢量的点乘结果为一个标量。两矢量的点乘结果为一个标量。在物理中经常用到矢量

8、的点乘，如在做功等问题中。在物理中经常用到矢量的点乘，如在做功等问题中。 两矢量点乘的直角坐标表示法两矢量点乘的直角坐标表示法zzyyxxBABABABAABBA 2 2） 矢量的矢乘积，俗称叉乘矢量的矢乘积，俗称叉乘方向：方向：大小：两矢量构成的平行四边形面积大小：两矢量构成的平行四边形面积) 0(,sin ABBACAB C由由 转向转向 的右手的右手螺旋前进的方向。螺旋前进的方向。ABABCABBABAC a. a. 运动的绝对性：一切物质均处在永运动的绝对性：一切物质均处在永不停息的运动之中。运动是物质存在的基不停息的运动之中。运动是物质存在的基本形式和普遍属性。不了解运动就不了解本形

9、式和普遍属性。不了解运动就不了解自然。自然。运动的特征运动的特征b. b. 对运动的描述具有相对性对运动的描述具有相对性第一章第一章 宏观低速质点运动学宏观低速质点运动学第一节第一节 固定参考系中质点的一般固定参考系中质点的一般曲线运动曲线运动 为了描述一个物体的运动，必须选择另一个物为了描述一个物体的运动，必须选择另一个物体作为参考，被选作参考的物体称为体作为参考，被选作参考的物体称为参考系参考系。一、参考系和坐标系一、参考系和坐标系参考系的选择具有任意性、方便性。参考系的选择具有任意性、方便性。1 1、参考系、参考系 对于同一种运动，由于参照系对于同一种运动，由于参照系选择的不同而有不同的

10、描写。选择的不同而有不同的描写。运动描述运动描述的相对性的相对性2 2、坐标系、坐标系为了定量地确定质点在空间的位置为了定量地确定质点在空间的位置而固定在参照系上的一个框架。而固定在参照系上的一个框架。（直角坐标、极坐标、自然坐标、球坐标等（直角坐标、极坐标、自然坐标、球坐标等) )质点：没有体积和形状，但有一定质量的几何点。质点：没有体积和形状，但有一定质量的几何点。对质点这一概念的理解：对质点这一概念的理解：1 1、物体是否可看作质点是有条件的和相对的。物体是否可看作质点是有条件的和相对的。物体本身线度和它活动范围相比小得很多物体本身线度和它活动范围相比小得很多( (此时物体此时物体的变形

11、及转动显的并不重要的变形及转动显的并不重要) )；平动的物体。；平动的物体。二、质点二、质点2 2、是具有质量、动量、能量等物理属性的几何点。、是具有质量、动量、能量等物理属性的几何点。3 3、是一种、是一种理想模型理想模型。（一）、（一）、 位置矢量位置矢量由坐标原点指向质点所在位置的矢量由坐标原点指向质点所在位置的矢量. . rP PO Or三、描述质点运动的物理量三、描述质点运动的物理量位矢位矢具有具有矢量性和相对性矢量性和相对性 质点的运动学方程质点的运动学方程rr )(t位移与运动的路径无关。位移与运动的路径无关。 s 与与 的区别的区别r s s 为路程为路程( (轨道长度轨道长度

12、) )，是标量，是标量0t dsrd r 与与 的区别的区别r a ) 为标量，为标量， 为矢量为矢量r r 2112PPrrr 12rrr b )(1tr1P)(2tr2POs sr注意注意（二）位移（二）位移由运动的由运动的“起点起点”指向指向“终点终点”的矢量。的矢量。12rrr 1r1P2r2Pr r 位移是过程量，满足矢量叠加原理。位移是过程量，满足矢量叠加原理。 rAB2B1Br2r3r1rrrr321 （三）速度（三）速度(1) 平均速度平均速度r2r1r B AoStrv 平均速度平均速度trv 大小大小方向方向与与 同向同向r 平均速度的大小和方平均速度的大小和方向与所取时间

13、间隔有向与所取时间间隔有关，表述时必须指明关，表述时必须指明是哪一段时间间隔内是哪一段时间间隔内的平均速度。的平均速度。At1rBtt 2rdtrdtrvt 0lim(2) (2) 瞬时速度瞬时速度( (简称速度简称速度) )平均速度在平均速度在 时的极限时的极限称为瞬时速度，简称速度。称为瞬时速度，简称速度。0 t速度方向：速度方向：0t 时，时， 的极限方向的极限方向r 在在A A点的切线并指向质点运动方向点的切线并指向质点运动方向速度大小：速度大小：vv 称为速率。称为速率。 r AB1B2BABvAvtsv 质点运动路程质点运动路程 s s与时间与时间 t t的比的比值称为值称为 t t时间内的平均速率时间内的平均速率dtdstsvt 0lim质点运动的路程对质点运动的路程对时间的一阶导数时间的一阶导数( (瞬时瞬时) )速率速率一般情况一般情况)(rs vv 单向直线运动情况单向直线运动情况)(rs vv 3. 3. 平均速率和瞬时速率平均速率和瞬时速率平均速率平均速率vdtrd