高二物理竞赛质点运动的描述课件

1如何用秒表和米尺测量地球大小？

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2目录第一章力和运动第二章运动的守恒量和守恒定律第三章刚体和流体的运动第四章相对论基础第五章气体动理论第六章热力学基础第七章静止电荷的电场第八章恒定电流的磁场第九章电磁感应电磁场理论静力学运动学动力学理论力学§1-1

质点运动的描述§1-2圆周运动和一般曲线运动§1-3相对运动常见力和基本力§1-4牛顿运动定律§1-5伽利略相对性原理

非惯性系惯性力3力学

(Mechanics)力学研究对象物质的机械运动（最简单、最基本、最熟悉）经典力学理论基础：牛顿的三个运动定律。适用范围：低速：与光速（相对论力学）相比；宏观：与微观粒子（量子力学）相比。（宇观、宏观、微观）机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置，或一个物体的某些部分相对于其他部分的位置，随着时间而变化的过程。(mechanicalmotion)

4力学主要内容和要求质点力学：在中学物理基础上扩充和提高。

(1)使知识系统化，条理化；

(2)注意定律、定理的意义和条件（不乱套公式）；

(3)提高分析能力（如量纲分析、判断结果合理性等）；

(4)学会使用必需的数学方法（如矢量运算，微积分等）。刚体力学：刚体是质点系的一个特例。

应熟练掌握刚体定轴转动的动力学规律。流体力学狭义相对论：要注意建立新概念，认真体会其思想观点。第一章

力和运动他向东面缓缓走去，他向南面很快跑去，而且越跑越快……这些描述运动的状态语言既不严格也不完整。定量地描写物体的运动状态是运动学的基本内容。§1-1

质点运动的描述3个问题：如何描述物体的运动状态？运动学的核心是运动学方程。经典力学的时空观。56①质点(masspoint)物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。质点：近似地把物体看作一个具有质量，

而没有大小和形状的理想物体。质点是实际物体抽象化的一种理想模型。根据运动性质而定。由于在运动学中暂时不涉及力、质量等概念，

于是“质点”就是指一个可运动的“点”。质点示例地球公转地球自转7质点示例物体平动8②参考系和坐标系运动本身的绝对性：自然界中，一切物体都处于永恒的运动之中。运动和物质不可分割。没有绝对静止的物体！由于运动描述的相对性，所以描述运动必须选取参考系。

在运动学中参考系仅限于描述运动，这时可视描述的

方便任选参考系。不同参考系中对物体运动情况的描述（如轨迹、速度等）可以是不同的。

常用参考系：

太阳参考系（太阳—恒星参考系）

地心参考系（地球—恒星参考系）

地面参考系（也称实验室参考系）参考系（referenceframe）：用来描述物体运动而选作参考的物体或物体系。9②参考系和坐标系

坐标系（coordinatesystem）：固结在参考系上的一组有刻度的射线、曲线或角度。10zoRxyzRzxy③空间

&时间时空观墨子：空间是一切不同位置的概括和抽象；

时间是一切不同时刻的概括和抽象。莱布尼兹：空间是物质上下左右的排列形式和先后久暂的持续形式，

没有具体的物质和物质的运动就没有空间和时间。

强调时空的客观性，而忽略与运动的联系。牛顿绝对时空观：空间和时间是不依赖于物质而独立存在的，

强调与运动的联系，忽略客观性。爱因斯坦相对论时空观：时间与空间客观存在，与运动密不可分。莫言：时间是剪不掉的，剪掉的是废话，剩下的是时间。空间(space)：反映物质的广延性，

与物体的体积和物体位置变化相联系。时间(time)：反映物理事件的顺序性和持续性。11典型物理现象的空间尺度

（单位：米）已观测的宇宙范围102620亿光年星系团半径1023星系间距离2×1022银河系的半径7.6×1022太阳到最近恒星的距离4×1016日地距离1.5×1011地球半径6.4×106珠穆朗玛峰高度8.8×103小孩高度1尘埃10-3人类红血球细胞直径10-6细菌线度10-9原子线度10-10原子核线度10-15普朗克长度10-35小于普朗克下限时，现有的时空概念可能不适用了。12典型物理现象的空间尺度

（单位：米）13典型物理现象的时间尺度（单位：秒）宇宙年龄1018太阳系年龄1.4×1017原始人诞生至今1013人的平均寿命109地球公转（一年）3.2×107地球自转（一天）8.6×104太阳光到地球的传播时间5×102人的心脏跳动周期1中频声波周期10-3中频无线电波周期10-6原子振动周期10-12普朗克时间10-4314④运动学方程运动学方程：质点位置坐标P(x,y,z)对时间(t)的函数关系。描述空间量与时间量的关系。

确定了任一时刻质点的位置，

从而确定了质点的运动。在直角坐标系中：

描述空间量之间的关系。(Kinematicalequation)

15⑤位置矢量

OP大小：方向：

(positionvector)16⑥位移描述质点位置变动的大小和方向。位移：从初位置指向末位置的有向线段。

与质点运动轨迹无关，只与始末点有关。△rABOrArBxzy末位矢初位矢位矢增量位移矢量路程：质点通过的实际路径的长，

标量，与质点运动轨迹有关。

17位移：直角坐标中Oxz即△rABOrArB18⑦速度速度：描述质点运动的快慢和方向。平均速度：粗略描述：位移：精确描述：当△t趋于0时，

B点趋于

A

点，平均速度的极限

表示质点在

t时刻通过

A

点的瞬时速度，简称速度。19速度：直角坐标系平均速度：瞬时速度：zyxkvjviv++=vvv直角坐标系中分量形式：大小:

ddddddddktzjtyitxtrv++==vrvvv方向:当时位移的极限方向，该位置的切线方向，指向质点前进的一侧。20速度(矢量)&

速率(标量)平均速率瞬时速率（1）（2）（3）讨论21（1）平均速度的大小不等于平均速率（2）(瞬时)速度的大小等于速率。（3）O22⑧加速度加速度：描述质点速度大小和方向随时间变化快慢的物理量。xy

zP2P1

o在Δt时间内，速度增量为，方向与速度增量的方向相同。平均加速度：当△t趋于0时，P1点趋于P2点，平均加速度的极限表示质点在t时刻通过P1点的瞬时加速度，简称加速度.23加速度在直角坐标系中分量表示:曲线运动，总是指向曲线的凹侧。大小：方向:

t0时，速度增量的极限方向。矢量表示：直线运动，同向加速反向减速方向<90o速率增加>90o速率减小24加速度与速度的夹角大于90，速率减小。加速度与速度的夹角小于90，速率增大。加速度与速度的夹角为0或180，质点做直线运动。加速度与速度的夹角等于90，质点做圆周运动。25例题消去

t

得轨迹方程：已知：质点的运动学方程

求：(1)质点的轨迹；

(2)t=0s及t=2s时,质点的位置矢量。

(3)t=0s到t=2s时间内的位移。

(4)

t=2s内的平均速度

(5)t=2s末的速度及速度大小

(6)t=2s末加速度及加速度大小抛物线解：(1)先写运动方程的分量式26

(2)位置矢量：大小：方向：(3)位移:(4)平均速度大小27a=2

沿