高二物理竞赛绪论课件

物理学：绪论—学习物理有什么用？2.是学好期它自然科学的基础！1.物理学是认识自然和了解自然的钥匙！3/253.借用某知名教授回答学生时简述的观点：试想一下你生活在一栋设计完美、功能齐全、装修豪华的别墅里，但懵里懵懂地过了一辈子，从不曾想了解房子的历史、设计的特点和功能，甚至也没有在晨曦中或夕阳里欣赏一下自己的家园，那么你能称得上是这房子的主人吗？同样的道理，作为最高智慧的生灵，我们生活在这个浩瀚无垠、结构壮观的宇宙中，在自己的时间中耗费自己的几十年。假如当生命即将结束的时候，对这个自然一无所知，不知道她从何而来？如何设计？从没想过时空的意义和光的奥秘等等貌似简单，实则深奥的问题，那么一生即使风光无限，但仍旧是混混沌沌、遗憾无穷！所以，花点时间以我们人类的方式了解一下宇宙，欣赏一下自然，是一个人，至少是一个文化人值得做的一件事情。

物理学是最基础的关于自然的学问，因此是最具有诗意的。看看你自己，几万亿亿亿个原子以一种特有的方式，聚集到一起创造了你。它们几十亿次的密切合作，赋予你生命的意义。物理学会告诉你，平均下来，整个宇宙中每一个立方米内只有5个原子，而且不能多于这个数，否则这个宇宙就可能不存在了。了解到这一点，我们都应该对自然感恩，因为我们自己和我们的生存环境都占有了太多的物质资源。当自己生命结束的时候，原子们悄然离去，但物理学又告诉你，宇宙间总的能量和质量是守恒的，那曾是你的组成部分的原子，一定还存在于宇宙中。“我”和“你”，还有“他”和“她”都是永垂不朽的，这不免又使我们怀有一种敬畏之心。物理学热运动概括地说,物理学就是探讨物质结构和物质运动基本规律的科学.什么是物理学?物质基本运动形式:机械运动电磁运动“原子”运动本课程将按照上述秩序学习和研究各种基本运动形式.机械运动是最简单最常见的运动形式.通常将研究机械运动规律的学科称为力学.运动学只描述物体的运动规律,不涉及产生运动和改变运动的原因.动力学研究的是运动和受力的关系.即牛顿定律.力学分类：运动学、动力学、静力学静力学是分析体系处于“静止”状态时的受力情况.4/17第一章质点运动学5/17一、质点参考系质点是经过科学抽象而形成的(理想)物理模型

.研究某一物体的运动时,如果可以忽略其大小和形状,或者物体的运动可以用一点代替,则可以把物体当作是一个有质量的点,这样的点叫做质点.

1.质点§1.1质点运动的描述自然界物体大小不同,形状各异.运动形式有直线运动,有曲线运动等.物理学的任务是寻找物体运动的普遍规律.把物体当作质点是有条件的、相对的,因而对具体情况要作具体分析.

(i)

研究地球绕太阳的运动时.地球可以看成是质点.(ii)

桌面上木块的运动.可以将木块看成是质点.因为木块上所有点的运动规律都相同.地球的大小与地球到太阳的距离相比很小(约万分之一).6/17质点:有质量而没有体积的点.

实际问题中,许多物体的运动可以视为质点的运动.如v2.

参考系选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同，这就是运动描述的相对性.§1.1质点运动的描述为描述物体的运动而选择的标准物叫做参考系.自然界中物体的位置是相对的;而且都在不停地运动.因此,在研究一个物体的运动规律时,必须选取一个参考点(或物体)例如,

坐在同一辆正在行驶的火车上的甲乙两人,甲看乙是静止的,乙看甲也是静止的,但在地面上的丙看来,甲乙两人都在随火车一起运动.参考系的选取原则:

使问题尽量简化.运动学是描述物体(质点)运动状态随时间的变化.什么是物体的运动状态?物体的运动状态:指某一时刻,物体的位置和速度.因此,运动学是描述物体(质点)的位置和速度随时间的变化规律.7/171.位置矢量*(ii)

位矢的值(长度,大小)为式中

、、

分别为x、y、z

方向的单位矢量

.二、位置矢量运动方程位移要确定物体在某一时刻的位置,首先要建立一个坐标系,如图所示.描述任一时刻质点在坐标系中的位置的物理量称为位置矢量,简称为位矢.(1)位置矢量在直角坐标系中的表示:(i)单位矢量:

长度为1的矢量.位矢的方向如何确定(怎么表示)?§1.1质点运动的描述请注意:

位矢是有方向的线段!(2)8/17方向余弦:方向角的余弦.2.运动方程(iii)

位矢的方向角及方向余弦§1.1质点运动的描述方向角:

位矢与坐标轴的夹角.如图所示.P(x,y,z)(3)物体在运动时,位矢是随时间变化的.因此,由(1)式可知,位矢可以表示为(4)(5)式实际上就是物体运动曲线(轨迹)的参数方程.分量式:(5)从中消去参数t得轨迹方程:(4)式被称为质点的运动方程.9/173.位移运动的质点,在间隔t

内,从A点运动到B点.位置矢量发生变化.§1.1质点运动的描述位置矢量反映的是质点相对于坐标原点的位置变化.但更多的时候是要反映物体前后两个时刻的位置变化.位移反映了物体在一段时间内的位置变化.由始点A指向终点B

的有向线段称为点A

到点B的位移矢量.简称位移.记为

.

如右上图所示.位移等于终点的位矢减始点的位矢所得的差矢量.为了便于计算物体的位移,通常将位矢,位移在坐标系中进行投影.如右下图所示.(6)BABA10/17位移的大小为上式代入(6)式,得位移为若质点在三维空间中运动，则在直角坐标系Oxyz中其位移为§1.1质点运动的描述由(4)式可得,(6)(7)(8)位移的大小为BA11/17位移的物理意义A)

确切反映物体在空间位置的变化,与路径无关，只决定于质点的始末位置.B）反映了运动的矢量性和叠加性.注意:§1.1质点运动的描述4.路程（S）:

质点实际运动轨迹的长度

.!!如右上图所示,P1和P2之间的位移和路程分别为.位移:路程:

P质点运动一周后,位移为零,路程为2R.12/17位移与路程(iii)

一般情况,位移大小不等于路程.(i)

位移是矢量,路程是标量.讨论(ii)

P1P2

两点间的路程是不唯一的,可以是S或S´;

而位移是唯一的.§1.1质点运动的描述(iv)

什么情况？(a)

不改变方向的直线运动;(b)13/17三、速度1.平均速度在t

时间内,质点从点A运动到点

B,其位移为BA§1.1质点运动的描述运动学是描述物体(质点)运动状态随时间的变化.物体的运动状态:指某一时刻,物体的位置和速度.速度是反映物体运动快慢的物理量.如图所示,一质点沿曲线运动.即运动方向不断改变.速度的定义:

单位时间内质点的位移.质点在曲线AB段内的平均速度为平均速度是矢量,方向与位移

同方向.大小(9)14/172.瞬时速度速度是矢量,其方向就是沿该点处曲线的切线方向,并指向运动方向.当t0

时,平均速度的极限值叫做瞬时速度,简称速度.平均速度只能反映在一段时间或一段位移内质点运动的平均快慢.不能反映质点任意时刻的运动快慢.当t0

时,BA.AB段的平均速度就趋于A点的速度.因此速度的定义式为(10)由于,(10)式还可以写成BA(11)§1.1质