医用物理学 第一章 力学

教师姓名：王铭办公地点：病理楼233,236联系：82801419（o）电子信箱：下次课（周三）带实验讲义，讲实验绪论实验从第三周开始课程介绍：本课程为必修基础课，共72学时。上半部分课程包括：力学基础、流体力学、振动与波动、分子物理、狭义相对论、光学等章节。参考教材：1，《新概念物理教程》（套）赵凯华、罗蔚茵主编，高等教育出版社，1995 2，《大学物理通用教程》（套）钟锡华、陈熙谋主编，北京大学出版社，2003。习题：基本要求为本教材章节后习题。扩展习题教材：1,《物理学学习指导与习题集》王铭主编，人民卫生出版社。2,《物理学概念与习题》（光盘）王铭主编。北京大学医学出版社。3,《物理学概念与习题》(老版)王照主编。北大医学出版社。课堂要求：不迟到不早退，欢迎课堂提问。物理实验：独立课程，独立给分。物理实验有分者物理（本课程）有成绩。物理实验不及格者本课程不记成绩考试：本课程共有两次考试：期中考试和期末考试.四月底期中考试,期末不再考期中以前内容每次考试成绩占总成绩的百分之五十，总成绩60分为及格。为什么要学习物理学？物理学是研究物质运动最基本原理的学科，是一切自然科学的基础。物理学理论包含了大量逻辑推理及抽象思维，学习物理学可以考察一个人在这方面的能力。必修课。*^_^*第一章力学基本定律复习：单位和量纲（自学）参照系描述物体运动所取的参照物体坐标系描述运动使用的坐标形式惯性系牛顿定律成立的参照系选择不同的坐标系只改变描述物体运动的方式而不改变物体运动的性质。不同参照系可以改变物体运动性质。标量与矢量矢量运算的简单规则：标量积、矢量积标量积的结果为标量,矢量积的结果矢量标量积矢量积矢量积的方向：右手定则其大小称为矢量C的模四指沿A的方向伸出，向B的方向弯曲，拇指方向为矢量C的方向a为两矢量之间夹角第一节质点动力学基本定律牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体的作用迫使它改变这种状态为止。第一定律的物理意义第一定律给出了力的定义。力是改变物体运动状态的原因。如果物体没有受到力的作用，物体将保持原有运动状态。惯性定律注意这里的“力”是指合外力牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比，与物体质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。力的度量、定量描述力与加速度的关系合外力牛顿第三定律：当物体A以力F作用在物体B上时，物体B也必定同时以F`作用在物体A上；F与F`在同一直线上，大小相等，方向相反。 ABFF'牛顿第三定律含义牛顿第三定律阐述了力的性质注意：作用在不同物体上说明了作用力、反作用力与平衡力的区别。平衡力是作用在一个物体上的合外力(特别是指合外力为0的状态),作用力与反作用分别作用在两个不同的物体上.几种常见力：A,弹性力B,摩擦力C,引力（重力，电磁）保守力：保守力的功与路径无关弹性力作功时只与物体的起末位置相关，与路径无关，弹性力是保守力．摩擦力的功与路径相关，是非保守力．功和能恒力的功功是标量变力的功功率：单位时间里力对物体所做的功。动能与势能系统外力的功与非保守力的功的代数和等于系统机械能的增量。见讲义P16广义的能量守恒与机械能守恒机械能守恒定律动量与动量守恒定律定义：动量质量与速度的乘积动量定理:外力的冲量等于动量的增量。系统不受外力或合外力为零时动量守恒。（以上内容不单独考试）刚体的定轴转动平动和转动平动：质点或非质点不考虑运动时物体上各点运动状态的区别时的各种运动都可认为为平动。转动：非质点非直线运动，处理物体上各点运动状态区别时运用转动概念。如图，忽略A与B运动区别时可认为是平动，讨论A与B区别时运用转动概念。定轴与移动轴轴：转动过程中（真实存在或不存在）的转动中心。定轴：物体在运动时转轴不运动。移动轴：物体在运动时轴转轴也运动。A轮在转动时没有平动—轴为定轴。运动称为定轴转动。B轮转动的同时平动，轴为移动轴或称瞬时轴。注意此处摩擦力的意义刚体：一种理想模型。物体在受到外力作用时大小及形状都不发生改变的物体。在外力作用下变形不大的物体可以近似为刚体。转动的运动学描述角位移角速度角加速度转动中的矢量角量运动学公式（见讲义）（第一次课到此）力矩的定义定义：其大小为,方向由右手定则决定。r的方向为由原点（转轴位置）指向力的作用点。转轴力矩举例有水平圆盘如图，轴的方向铅直，外力F以水平方向加在圆盘边缘。r的方向为转轴指向作用点A。判断力矩方向。FrAO转动定律的推导推导转动定律的推导转动惯量转动惯量的定义在推导转动定律时定义了转动惯量转动惯量的物理意义：刚体在转动中的惯性特征。它是自身转动时的特征，与自身质量、转轴位置和形状相关，与转动过程无关。转动惯量的求解在实际问题中求解转动惯量一般是把叠加换为积分。根据对称性寻求适当的积分。转动惯量是标量，可以进行简单代数叠加。复杂形状换为若干简单图形。平行轴定理。J=J0+md2该物体对对称轴的转动惯量特殊形状物体的转动惯量对称轴与转动轴之间距离本课程不要求此项内容例：细圆棒形物体的转动惯量。见讲义P24常见物体的转动惯量，见讲义。转动惯量例题物体m1,m2,圆盘m，放置如图物体2与桌面摩擦系数µ，圆盘与轴无摩擦力，绳与圆盘边缘无相对运动，求物体1下落加速度。转动动能平动动能换算为角量刚体的转动动能与转动惯量正比，与角速度成正比。转动中的功能原理力矩的功等于转动动能的增量见讲义p25作功相同时转动惯量小则转动角速度大。课堂练习：光盘本节结束书后习题：1-14,15,17，20角动量的基本定义角动量的基本定义其大小为方向由右手定则决定。角动量的基本性质从角动量的基本定义可以看出：角动量是一个综合量。它与自身质量、运动状态及参考点有关。参考点不同即使运动状态相同其角动量也不相同。刚体角动量上式可以用角动量基本定义导出，本课程略角动量定理力矩的冲量等于角动量的增量。将转动定律改写，可以得到：角动量守恒定律外力矩为0时角动量守恒由前述公式对公式两端取积分，有当该项为0时，积分值为一常数（0）角动量守恒的应用两个物体碰撞，其中至少一个处于转动或可转动状态。转动过程受到外力（径向力）作用。旋转的起始或转动物体分离（圆盘上的运动和空中的转体动作）转动过程中转动惯量改变（跳水与滑冰中的旋转）。进动现象进动演示进动方向的判断：新的角动量新的角动量初始角动量初始角动量外力矩冲量外力矩冲量进动频率的推导（讲义P32）现实世界中的进动（陀螺，核磁共振）例题1-8习题17，18，19第一章提要及基本要求

一，刚体的基本概念刚体是物体本性之一，是物体在转动时的特性，是一种理想模型。二，几个基本的角量的含义及其求解θωβ。三，力矩、转动定律M=Jβ的物理含