高二物理1-1竞赛力学篇课件

力学篇力学就是研究机械运动规律及其应用的学科。牛顿力学(宏观、低速)量子力学(微观)、相对论力学(高速)运动学——研究物体在空间的位置随时间变化的规律。动力学——研究物体运动状态发生变化所遵循的规律。力学一、掌握对质点运动的描述方法。能分析质点作直线运动和平面曲线运动的位置矢量、位移、速度、加速度，作圆周运动、曲线运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。二、掌握应用微积分求运动量或运动方程的方法。能用微积分方法求解一维变力作用下简单的质点动力学问题。教学基本要求第一章力和运动四、掌握牛顿三定律及其适用条件。掌握用隔离体法分析质点的受力和解题的方法。三、理解伽利略相对性原理，会运用伽利略坐标变换式和速度变换式分析相对运动问题。一、质点物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。质点：具有一定质量而大小或形状可以忽略的理想物体。

一般情况下，物体各部分的运动不相同，在运动的过程中大小、形状可能改变，这使得运动问题变得复杂。

某些情况下，物体的大小、形状不起作用，或者起次要作用而可以忽略其影响——简化为质点模型。§1-1质点运动的描述研究地球公转a.转动物体自身线度与其活动范围相比小得多时可视为质点。可否视为质点，依具体情况而定：研究地球自转地球上各点的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形状不能忽略，这时不能作质点处理。但可看成是由很多质点组成的质点系。b.物体平动时可视为质点。物体上任一点的运动都可以代表物体的运动。二、参考系和坐标系1.为什么要选用参考系车厢内的人：竖直下落地面上的人：抛物运动——运动的描述是相对的例如：匀速运动车厢内某人竖直下抛一小球，观察小球的运动状态。孰是孰非？参考系：为描述物体运动而选用的标准物体或物体系。2.什么是参考系坐标系：为了定量描述物体的位置与运动情况，在定

的参考系上建立的带有标尺的数学坐标，

称坐标系。常用的坐标系有直角坐标系(x,y,z)，球坐标系(R,,)，柱坐标系(R,,z)。xyzOzR参考方向zO、Rxy

空间反映了物质的广延性，与物体的体积和位置的变化联系在一起。

时间反映物理事件的顺序性和持续性，与物理事件的变化发展过程联系在一起。三、空间和时间时间与时刻物体的每一位置与一定的时刻t相对应。物体的位置变化与一定的时间Δt相对应。

目前的时空观范围：宇宙的尺度1026m(20亿光年)到微观粒子尺度10_15m，从宇宙的年龄1018s(20亿年，宇宙年龄)到微观粒子的最短寿命10_24s。

物理理论指出,空间和时间都有下限：分别为普朗克长度10_35m和普朗克时间10_43s。四、位置矢量(位矢或矢径)(1)位矢引有向线段(2)运动方程矢量式、分量式大小：方位：(3)参数方程(质点运动中每一时刻均有一位置矢量与之对应，即r是t的函数)(4)轨道方程(质点运动时描出的轨迹)参数方程消去t

，得轨道为直线——直线运动轨道为曲线——曲线运动五、位移矢量(位移)即末位矢初位矢位矢增量位移矢量在直角坐标系中：o讨论：2.位移与路程的区别：路程：为标量位移:为矢量3.比较位移和位矢联系：(1)都是矢量，满足平行四边形法则;

(2)位移是位矢的增量。区别：(1)位矢与时刻对应，是瞬时量;位移与时间对应，是过程量。六、速度(1)平均速度质点在Δt时间内位矢的平均变化率。描述质点运动快慢和方向的物理量。在直角坐标系中

oP1P2P2P2P2P2在直角坐标系中当

t0时，P2点向P1点无限靠近(2)瞬时速度

质点沿任意曲线运动时，在某一点的速度方向就是沿着轨道上质点所在点的切线方向，并指向质点前进的一侧。(3)速率平均速率瞬时速率(1)(2)(3)讨论：(1)平均速度的大小不等于平均速率。(2)速度的大小等于速率。(3)O七、加速度描述速度的大小和方向随时间发生变化的物理量。(1)平均加速度(2)瞬时加速度瞬时加速度直线运动，同向加速反向减速方向>90o速率减小<90o速率增加速度与加速度之间的夹角曲线运动，总是指向曲线的凹侧。方向:当t0时，速度增量的极限方向。为0或180，质点做直线运动。等于90，质点做圆周运动。大于90，速率减小。小于90，速率增大。运动学的两类问题(1)微分法—已知运动方程,求质点的速度和加速度。(2)积分法—已知速度函数(或加速度函数)及初始条件，求质点的运动方程。例1已知：质点的运动方程求:(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消去t

得轨迹方程：(2)位置矢量：大小：方向：(3)位移:(4)平均速度(5)速度大小a=2沿-y

方向，与时间无关。(6)加速度大小例2

一质点具有恒定加速度，在

t=0时，其速度为零，位置矢量。求：

(1)在任意时刻的速度和位置矢量；

(2)质点在xOy

平面上的轨迹方程，并画出轨迹的示意图。解:(1)由由初始条件：两边积分：得又由由初始条件两边积分：得即(2)其分量式为3y=2x-20消去

t，得——为直线方程例3

设某一质点以初速度作直线运动，其加速度为。问：质点在停止前运动的路程有多长？解：两边积分：两边积分：例4

路灯距地面高度为h，身高为l的人