大学物理第一册力学各章节总结课件

大学物理力学总结大学物理第一册力学各章节总结西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟大学物理力学总结大学物理第一册力学各章节总结西安建筑科技大学力学线量角量【刚体转动】一、运动学（第一章）二、动力学力牛顿定律（第二章）——力的瞬时效果冲量与动量（第三章）——力对时间的积累功和能（第四章）——力对空间的积累三、狭义相对论（第六章）西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟力学线量角量【刚体转动】一、运动学（第一章）二、动力学运动学*重点概念*位移、速度、加速度的关系（解题的依据）*几类重要的运动*圆周运动*刚体的运动*相对运动西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟运动学*重点概念西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙Ⅰ重点概念：ⅰ质点：有质量而无形状和大小的几何点（要突出质量和位置）。ⅱ质点系：若干质点的集合离散连续分布ⅲ位置矢量（位失）r：用来确定质点位置的这一矢量r叫做质点的位置矢量ⅳ位移(△r)：质点在一段时间内的位置改变叫做它在这段时间内的位移。ⅴ参考系:参照物+坐标系+时钟ⅵ速度平均速度<v>=瞬时速度v=大小v==运动学西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟Ⅰ重点概念：瞬时速度v=大小v==运动学西安建筑科加速度平均加速度<a>=瞬时加速度

a===a=大小ⅶ加速度速度位移对t微分对t积分对t微分对t积分位移、速度和加速度的关系Ⅱ西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟加速度平均加速度<a>=瞬时加速度a===a=Ⅲ、几类重要的运动运动种类速度关系加速度位移匀加速匀加速直线抛物运动对于抛物运动分析：（1）最高点时特点：vy=0，即（2）落地点：y=0,即西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟Ⅲ、几类重要的运动运动种类速度关系加速度位移匀加速匀加速直线Ⅳ圆周运动角位置角位移角速度角加速度（用右手法则来判断方向）基本概念:①PrOO西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟Ⅳ圆周运动角位置（用右手法则来判断方向）基本概念:①PrOO角量与线量的关系②位移与角位移的矢量关系速度与角速度的矢量关系（用右手法则来判断方向）大小关系：v=wr加速度与角加速度的关系切向加速度法向加速度西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟角量与线量的关系②位移与角位移的矢量关系速度与角速度的矢量关ⅴ刚体的运动刚体：特殊的质点系，形状和体积不变化（理想化模型）即在力的作用下组成物体的所有质点间的距离始终保持不变。刚体的运动刚体的平动：可归结为质点的运动刚体的定轴转动刚体内的任何点都绕同一轴作圆周运动各点的速度和加速度都相等角量角坐标角速度角加速度西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟ⅴ刚体的运动刚体：特殊的质点系，形状和体积不变化（理想化模型Ⅵ相对运动基本概念一个动点：P两个参考系：绝对参考系S，相对参考系S’三种运动：绝对运动，相对运动，牵连运动（一个参考系相对于另一参考系）yS’SS’AA’OUPA’X三种变换位移变换速度变换加速度变换西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟Ⅵ相对运动基本概念一个动点：PyS’SS’AA’OUPA’X力的瞬时效果——牛顿定律·牛顿三大运动定律·惯性系与非惯性系·力学中常见的几种力·惯性力西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟力的瞬时效果——牛顿定律·牛顿三大运动定律第一定律：任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动的状态除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。第二定律：运动的变化与所加的力成正比，并且发生在这力所沿的直线的方向上。（刚体定轴转动定律）第三定律：对于每一个作用，总有一个相等的反作用与之相反；或者说，两个物体对各自对方的相互作用总是相等的，而且指向相反的方向。m不变时对于刚体牛顿运动定律第一定律：任何物体都保持静止的或沿一条直线作匀速运动的状态除12微分问题：已知运动状态，求质点受到的合力用到公式求运动轨迹方程积分问题已知质点受到的合力，求运动状态用到公式应用牛顿定律解题微分问题：已知运动状态，求质点受到的合力用到公式求运动13一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以匀加速度a0上升时，质量为m的物体从斜面顶端开始下滑。求物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。解题方法x方向y方向（3）根据坐标系和总矢量方程列出分方向方程并求解yxO设物体相对地的加速度为（2）列总矢量方程取地面为参考系（1）选取参考系，定坐标系法①yxO一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以匀加速度14法②x方向y

方向取升降机为参考系惯性力注意坐标轴的选取，可以有两种方式①水平的x轴②沿斜面的x轴yx法②x方向y方向取升降机为参考系惯性力注意坐标轴的选取，15弹性力正压力或支持力绳或线对物体的拉力弹簧弹力万有引力（）重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力为物体所处的地理纬度角静摩擦力摩擦力滑动摩擦力流体阻力力学中的常见力弹性力正压力或支持力绳或线对物体的拉力弹簧弹力万有引力（16惯性系与非惯性系·惯性力惯性系：牛顿第二定律适用的参考系惯性力：相对加速度惯性力（虚拟力）注：·惯性力是虚拟力没有施力者也没有反作用力，不满足牛顿第三定律。·惯性力的概念可推广到非平动的非惯性系惯性系与非惯性系·惯性力惯性系：牛顿第二定律适用的参考系惯性17力、力矩对时间的积累——动量与角动量西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟力、力矩对时间的积累——动量与角动量西安建筑科技大学电子信息线量力冲量动量动量定理动量守恒定律角量力矩冲量矩角动量角动量定理动量矩守恒定律力或力矩对时间的积累——动量与角动量角量与线量的对应关系线量力冲量动量动量定理动量守恒定律角量力矩冲量矩角动量角动量19质心质量不连续分布质量连续分布质心运动定理质心及质心运动定理说明1质心质量不连续分布质量连续分布质心运动定理质心及质心运动定理20动量与冲量定理物理意义:质点动量变化依赖于作用力的时间积累过程力矩力方向力对某定点的力矩大小右手定则

刚体定轴转动O注:(1)取决于力的大小,方向和作用点(2)在刚体定轴转动中力矩有两个方向(顺时针和逆时针)可以用代数运算动量与冲量定理物理意义:质点动量变化依赖于作用力的时间积累过21说明2刚体及其定轴转动和转动惯量的计算刚体：特殊的质点系，形状和体积不变化（理想化模型）计算步骤1、定质量密度（线密度、面密度、体密度）2、取质量元3、计算转动惯量4、带回质量密度定义式质量不连续分布质量连续分布J与刚体的总质量，质量分布，转轴位置有关转动惯量平行轴定理几种常用的转动惯量说明2刚体及其定轴转动和转动惯量的计算刚体：特殊的质点系，形22单质点质点系刚体定轴转动（所有质点角动量之和）单位(SI):或大小注意：说明质点的动量矩时必须说明是对哪个轴的动量矩动量单质点质点系单质点质点系刚体定轴转动（所有质点角动量之和）单位(SI):23动量定理(微分)(积分)单质点x轴方向分量质点系角动量定理单质点质点系刚体动量定理(微分)(积分)单质点x轴方向分量质点系角动量定理单24当时动量守恒恒矢单质点质点系动量守恒的分量表述注：以上的动量守恒及角动量守恒表达式均具有分量式动量矩守恒注：

通常对有心力过O点,M=0,动量矩守恒刚体单质点质点系常量恒矢当时动量守恒恒矢单质点质点系动量守恒的分量表述注：以上的动量25动量守恒②注意坐标轴的设定方向，x轴要沿斜面方向。N很大，y方向动量不守恒把炮和弹看成质点系过程一：动能定理机械能守恒OxyvL①（①到②）过程二：发炮特点：沿x方向动量守恒（1）分方向动量守恒动量定理注意矢量性动量守恒②注意坐标轴的设定方向，x轴要沿斜面方向。N很大，y26典型例题②aL①m（1）过程一：子弹射入木块特点：子弹、棒系统动量矩守恒过程二：棒从①到②特点：机械能守恒子弹的动量矩正方向（2）动量矩守恒+相对运动（用到了周期）典型例题②aL①m（1）过程一：子弹射入木块特点：子弹、棒系27角动量守恒的应用：开普勒第二定律:即行星对太阳的位置矢量在相等的时间内扫过相等的面积动量守恒定律的应用：火箭飞行原理设火箭质量比，火箭增加的速度为提高速度的途径：1、提高气体喷射速度u；2、增大Mi/Mf（受限制），采用多级火箭，终速度为火箭体对喷射的气体的推力：喷射的气体对火箭体的推力：角动量守恒的应用：开普勒第二定律:即行星对太阳的位置矢量在相28力对空间的积累效果——功和能西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟力对空间的积累效果——功和能西安建筑科技大学电子信息科学与技功是能量的转化量度动能势能机械能过程量状态量重力势能弹性势能万有引力势能动能定理机械能守恒定律功是能量的转化量度动能势能机械能过程量状态量重力势能弹性势能30功意义：研究力在空间的积累效果（是标量，且有正负）质点:微分积分注：（1）一般功的值与质点运动的路径有关（2）内力做功之和不一定为零刚体转动力矩的功若

M=C合力矩的功注：刚体内力矩做功之和为零一对力的功：功意义：研究力在空间的积累效果（是标量，且有正负）质点:微分31功率概念：力在单位时间内所做的功公式如果力所做的功与路径无关，而只取决于物体的始末相对位置，这样的力叫做保守力保守力定义：性质：沿闭合路径所做的功为零包括：①重力②弹力③万有引力④摩擦力功率概念：力在单位时间内所做的功公式如果力所做的功与路径无关32动能和动能定理平动单质点质点系刚体转动【力矩功的效果】动能和动能定理平动单质点质点系刚体转动【力矩功的效果】33势能分类引力势能万有引力势能（以无穷远处为势能零点）重力势能弹簧的弹性势能（选取弹簧处于自然长度时为弹性势能零点）x刚体的重力势能刚体没有弹性势能势能分类引力势能万有引力势能34（1）求由水平方向下摆时的OmgL刚体转动动能定理（也可用机械能守恒定律）转动动能定理m1gT1m2gNT2T2T1RJh（2）求从静止下落h时的速度选取不同研究对象受力分析注：绳子有质量则隔离（1）求由水平方向下摆时的OmgL刚体转动动能定理35由势能求保守力①由势能函数求保守力②由势能曲线求保守力势能曲线上某点斜率的负值如果力所做的功与路径无关，而只取决于物体的始末相对位置，这样的力叫做保守力保守力定义：性质：沿闭合路径所做的功为零包括：①重力②弹力③万有引力④摩擦力由势能求保守力①由势能函数求保守力②由势能曲线求保守力势能曲36注：①守恒定律是对一个系统而言的②守恒是对整个过程而言的，不能只考虑始末两个状态动能势能机械能机械能守恒定律当质点系刚体能量转换和守恒定律：能量不能消失也不能创造，只能从一种形式转变到另一种。对一个封闭的系统来说，不论发生何种变化，各种形式的能量相互转换，但它们的总和是一个常量。注：①守恒定律是对一个系统而言的动能势能机械能机械能守恒定律37狭义相对论基础牛顿运动定律相对论数学基础：洛伦兹变换（洛一、洛四）相对论相对论力学相对论运动学理论基础爱因斯坦的相对性原理光速不变西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟狭义相对论基础牛顿运动定律相对论数学基础：洛伦兹变换（洛一、爱因斯坦的两个基本假设一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形式所有惯性系都完全处于平等地位，没有任何理由选某一个参考系，把它置于特殊的地位。相对性原理：在所有的惯性系中，光在真空中的传播速率具有相同的值光速不变：C=29992458m/s西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟爱因斯坦的两个基本假设一切物理规律在所有惯性系中具有相同的形逆变换正变换洛伦兹变换速度变换西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟逆变换正变换洛伦兹变换速度变换西安建筑科技大学电子信息科学与（2）S系上不同地点，不同时发生A、B

（1）S系上不同地点，同时发生A、B

S’系上不同时

·同时性具有相对性·同时性的相对性是光速不变的直接结果同时性的相对性同时性的相对性和时间延缓西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟（2）S系上不同地点，不同时发生A、B（1）S（3）S系上同地点，同时发生A、B

S’系上同时S系上可能不同时西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级孙伟（3）S系上同地点，同时发生A、BS’系上同时S固有时：在某惯性系中，同一地点先后发生的两个事件之间的时间间隔运动时：在相对S系做匀速直线运动的S’系上测得两事件的时间间隔固有时运动时注意：要区分哪