课件绪论及第1章运动学

1、1绪 论一、课程简介大学物理（一）朱佑新 ( ) 物理学是研究物质结构、相互作用和运动形态的基本规律的科学。1. 什么是物理学2. 物理学的基本理论经典物理经典力学热学电磁学相对论量子力学近代物理23. 物理学的研究对象宇宙宇：天地四方空间宙：既往开来时间夸克 （10-20 m）空间尺度：类星体（10 26 m）时间尺度：基本粒子寿命 10-25 s宇宙寿命 1018 s不同时间尺度、空间尺度、速率范围的对象涉及不同的物理学研究内容。速率范围：03108 m/s物质的结构、运动及其相互作用与空间和时间的关系是物理学关心的主要问题。34. 物理学的研究目标物理学追寻的是自然界的一般知识，力图找出

2、千变万化、无奇不有的自然现象背后的根本原因，并且试图寻觅这些因素之间的任何关联。物理学的基本任务就是还原论，现代物理学借助“还原”，将自然现象进行抽象、近似和简化，并最终归于最简单的少数基本粒子及其相互作用。物理学对于自然现象所给出的描述与解释，只是最好的近似事实，而不是完全的绝对事实。物理学者的终极目标是找到一个完美的万有理论(Theory of Everything, TOE)，能够解释大自然的一切本质，但每一种物理理论都只适用于某些明确值域。“一旦把一切自然现象都归因为简单的力，而且证明自然现象只能这样来简化，那么科学的任务就算完成了。”45. 物理学是现代高新技术的基础17世纪 牛顿力

3、学 天文学/航海/建筑学的重大进步18世纪 热力学 蒸汽机的发明/第一次工业革命19世纪 电磁学 电气时代/第二次工业革命20世纪 量子力学 信息时代/第三次工业革命21世纪 聚变能/超导/THz等技术物理学被公认为科学技术发展中的带头学科。物理学是绝大部分工科的基础！物理： 认识世界 物理学回答技术实现的可能性工科： 改造世界 工科专业课回答技术如何实现56.大学物理课程的目的知识、 能力 、 素质基本概念基本理论基本方法独立获取知识能力观察和思维能力分析和解决问题能力求实精神创新意识物理学的特色研究方法对称性分析守恒量的利用简化模型的选取概念和方法的类比定性和半定量分析量纲分析能量分析简单

4、性原则6二、关于物理学习学习效果学习态度适合自己的学习方法1. 尽快完成由中学方法向大学方法的转变特殊结论一般结论描述方式：思维模式： 算术法 微元法标量 矢量适应大学教学进度：高速度，高效率自主学习学习方式： 72. 上课认真听讲，不无故旷课； 4. 作业要求独立完成作业。图和公式要有必要的标注或文字说明。作业纸每奇数页写学号(或学号末三位)。课代表收作业后按学号由小到大排序。每周第二次课前交上周的作业。迟交不改。作业缺交三分之一及以上者综合成绩按零分计。3. 教材、习题册(2014年版) 作业一律采用习题册； 本学期教学内容：上册(第18章)85. 总成绩 期末考试70期中网考10 作业2

5、0；19:30起6. 答疑安排：单周一 三 双周二 四7. 各班选定课代表；8. 参考资料大学物理学（第二版），张三慧，清华版大学物理学习指导书9. 公邮： ，密码：119120课后教案将发到公邮，不在课堂拷贝。910三、矢量的基本运算矢量：既有大小又有方向直角坐标系中：矢量相等： 大小相同，方向相同单位矢量：长度为一个单位的矢量111. 加法：交换律结合律2. 数乘：矢量乘标量结果仍为矢量结合律分配律平行四边形法则12交换律分配律3. 标量积：4. 矢量积：大小：方向：右手螺旋法则13第一篇 力学研究机械运动规律的学科。整个物理学的基石第1章 质点运动学一、几个概念1. 质点只有质量而无大小

6、和形状的几何点2. 空间、时间与运动时间是事物的次序性的体现空间是物质与运动的广延性和持续性的反映理想模型143. 参考系、坐标系质点运动学：描述质点位置随时间的变化。 参考系：参照空间与参照空间固连的钟坐标系：固定在参照空间的一组坐标轴。+大小：1. 位置矢量二、描述质点运动的有关物理量矢径方向：152. 运动方程和轨迹方程运动方程：分量式：消去t ，得 f ( x, y, z )=0，称为质点的轨迹方程。如：轨迹方程：平面圆周运动运动的叠加原理163. 位移描述质点位置变动的大小和方向的物理量。内质点的位移为：AB矢量大小：AB间的距离方向：从A指向B注意：位移与路程的区别：(1)位移是矢

7、量，路程是标量。(2)两点间位移是唯一的。当t0时：(3)位移的大小与路程一般不等。174. 速度描述质点位置变动的快慢和方向的物理量。内质点的平均速度：矢量，沿位移方向瞬时速度（速度）矢量，单位：米/秒，m/s 或 ms-1沿运动轨迹的切线方向。国际单位制（SI）AB18直角坐标系中的分量式：速度的大小：速率（路程对时间的导数）速度的合成19瞬时加速度：5. 加速度描述质点速度变化的快慢和方向的物理量。内，速度增量内质点的平均加速度：单位：米/秒2，m/s2 或 ms-2AB矢量，沿 方向加速度的大小：206. 用自然坐标系研究平面曲线运动切向：2)自然坐标系中的速度和加速度1)自然坐标系法

8、向：速度：加速度：可以证明:?质点前进的方向与切向垂直，指向曲线的凹侧。 为单位矢量， 其大小不变，但方向改变。21法向加速度：切向加速度：曲线运动总有法向加速度。加速度的大小：方向：反映速度大小变化引起的加速度；反映速度方向变化引起的加速度。直线运动：与 反向。 与 夹角。22注意：3)圆周运动：质点运动的角量描述其速率称为线速度角速度：单位：或角加速度：单位：(2) 的方向总是指向曲线的凹侧。AB(1)23角量和线量的关系：角量： ，w ，b线量：*匀变速率圆周运动：常量常量*匀速率圆周运动：向心加速度常量初始条件：角量的变化规律与匀变速直线运动中线量的规律相似241)已知3)已知的表达式不是 t 的函数时，如何求解？7. 运动学问题的基本类型初始条件：问题：2)已知25例1. 一质点沿 x 轴作加速运动: t = 0时，x = x0、v = v0 (1) a = kv ,求任意时刻的速度和位置v(t)、 x(t)； (2) a = kx , 求任意位置的速度 v(x)。解： (2)= kx= kx 分离变量(1)26例2. 一质点沿半径为 的圆周运动，其角坐标与时间 的变化规律是 ，求 时，它的法向加速度和切向加速度。解：27例3. 一质点沿半径为R的圆周运动，其 与 的夹角 保持不变，已知初速率为 ，求质点速率 随时