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文档简介
大学物理·力学
CollegePhysics
Mechanics王仲民年秋季学期云南大学软件学院第1页学习目标系统认识物理学所研究各种运动形式及其联络正确了解物理学基本理论、基本知识和基本技能素质与能力严厉科学态度严格科学作风缜密科学思维激发求知热情、探索精神、创新欲望独立获取知识分析问题、处理问题科学审美观云南大学软件学院第2页参考资料朱峰主编,《大学物理》清华大学出版社,程守洙,江之永主编,胡盘新,汤毓骏,宋开欣修订,《普通物理学》(第五版),高等教育出版社,1998D.M.Bourg,游戏开发物理学,O’Reilly/电子工业出版社,D.M.BourgandG.Seemann,游戏开发中人工智能,O’Reilly/东南大学出版社,SerwayandJewett,PhysicsforScientistsandEngineers,6EdMITOpenCourseWare,Physics云南大学软件学院第3页概要云南大学软件学院第4页教学周历周次内容日期1§1.1质点运动学;§1.2质点动力学08/272§1.2质点动力学;§1.3机械能和功;§1.4动量和角动量09/0309/053§1.5刚体力学基础09/104§1.6游戏设计力学原理;§2.1热力学系统与平衡态;§2.2热力学第二定律和熵09/1709/195§2.3熵概念在信息编码中应用09/246国庆节10/0110/03云南大学软件学院第5页教学周历周次内容日期7§3.1库仑定律、电场强度及其应用10/088§3.1库仑定律、电场强度及其应用;§3.2稳恒磁场10/1510/179§3.2稳恒磁场
(期中考试)10/2210§3.3动磁场10/2910/3111§3.4电介质与磁介质11/0512§3.5电磁学原理与信号传输;§4.1简谐运动11/1211/14云南大学软件学院第6页教学周历周次内容日期13§4.2波合成;§4.3波传输11/1914§5.1几何光学基本定律;§5.2光干涉和衍射11/2611/2815§5.2光干涉和衍射12/316§5.2光干涉和衍射;§5.3光学原理应用12/1012/1217§6.1狭义相对论基本概念;§6.2量子力学初步;§6.3量子计算与量子信息期末考试(-1-2-56)云南大学软件学院第7页力学云南大学软件学院第8页必备知识矢量运算量纲质量Mass kg长度Length m时间Time s量纲运算与方程校验正确方程必有正确量纲但正确量纲不一定表示正确方程云南大学软件学院第9页质点运动学质点位移相对运动速度加速度伽利略变换平面曲线运动抛体运动圆周运动云南大学软件学院第10页质点运动学:基本概念参考系地面参考系试验室参考系运动相对性物体运动形式随参考系不一样而不一样运动绝对性全部物体均处于运动中坐标系定量描述位置之参考系云南大学软件学院第11页质点运动学:质点位移云南大学软件学院第12页质点运动学:速度平均速度瞬时速度速度分解与叠加云南大学软件学院第13页质点运动学:伽利略变换设有两个坐标系K和K’各对应轴相互平行彼此作匀速直线运动坐标系K’相对于K速度为v,且沿X轴计时开始时原点重合,则伽利略变换式:云南大学软件学院第14页质点运动学:加速度平均加速度(瞬时)加速度加速度分解与叠加云南大学软件学院第15页质点运动学:平面曲线运动抛体运动初速度加速度瞬时速度云南大学软件学院第16页质点运动学:平面曲线运动圆周运动切向加速度改变速率法向加速度改变方向平均角速度瞬时角速度角加速度云南大学软件学院第17页质点运动学:提要质点运动基本物理量(矢量):位置:质点空间位置位移:质点位置改变速度:质点位置改变快慢和方向加速度:质点速度改变圆周运动线量:线速度、切向加速度、法向加速度、线加速度角量:角位置、角速度、角加速度线量与角量转换云南大学软件学院第18页质点动力学牛顿运动定律及其应用变力作用下质点动力学基本问题惯性和非惯性云南大学软件学院第19页质点动力学:牛顿定律牛顿第一运动定律(惯性定律)无外力时,任何物体均保持原来运动状态牛顿第二运动定律牛顿第三运动定律两物体间相互作用力大小相等、方向相反、作用对象不一样F=-F’云南大学软件学院第20页牛顿第二定律不一样表现形式普通形式:F=ma重力:G=mg弹性力:f=-kx摩擦力:f=-N云南大学软件学院第21页质点动力学:变力作用动力学力改变/质量恒定物体由静止到运动或由运动到静止运动状态在变速与匀速之间改变流体中运动物体质量改变/速度恒定云南大学软件学院第22页质点动力学:惯性和非惯性非惯性系中,牛顿运动定律不适用若假设有惯性力存在,可借用牛顿定律得数学表示式:F+F惯性力=maa为运动物体相对于非惯性系加速度F为相互作用物体所受协力云南大学软件学院第23页质点动力学:提要牛顿运动定律第一定律(惯性定律)第二定律(力与速度)第三定律(作用与反作用)非惯性系中可假设惯性力而应用牛顿运动定律云南大学软件学院第24页机械能和功质点动能定理功效原理和能量守恒云南大学软件学院第25页功、功率、动能功—力空间效果功率动能云南大学软件学院第26页质点动能定理动能定律:协力对质点所作功等于该质点动能增量或云南大学软件学院第27页保守力、保守力功、势能保守力:做功与路径无关力保守力功:万有引力、重力、弹性力势能(PotentialEnergy):因保守力做功而改变能量引力势能重力势能弹性势能云南大学软件学院第28页机械能、功效原理机械能=
(动能+势能)EM=Ek+Ep功效原理:外力和非保守内力所做功代数和等于机械能增量W外力+W非保守内力=EM云南大学软件学院第29页能量守恒能量只能从一个形式转化成另一个形式云南大学软件学院第30页动量和角动量动量定理和动量守恒定律质点角动量、角动量守恒定律云南大学软件学院第31页动量定理和动量守恒定律动量—力时间效果
冲量或者当
F=0
则
P=C
动量守恒云南大学软件学院第32页角动量角动量角动量守恒定律若作用在质点上力对某定点力矩为零,则质点对该点角动量在运动过程中保持不变云南大学软件学院第33页刚体力学基础刚体定轴转动定律转动惯量刚体转动中功和能刚体角动量角动量守恒定律云南大学软件学院第34页刚体定轴刚体:形状与大小不变物体刚体运动平动:可简化为刚体内任一质点运动转动:刚体内各质点绕同一直线作圆周运动转动轴转动平面转动轴转动平面云南大学软件学院第35页刚体定轴转动时角运动方程定轴转动时,刚体上任一质元角位置能够用角位置运动方程唯一确定角位移角速度角加速度转动轴转动平面云南大学软件学院第36页刚体定轴转动定律力矩刚体定轴转动定律转动惯量:刚体惯性大小量度云南大学软件学院第37页简单形状均匀刚体转动惯量匀质细棒
匀质圆盘rlmRdr云南大学软件学院第38页刚体转动中功和能质元转动动能刚体转动动能刚体定轴转动动能定理云南大学软件学院第39页刚体角动量角动量=动量矩角动量定理云南大学软件学院第40页角动量守恒定律假如系统所受协力矩为零:M=0云南大学软件学院第41页游戏设计力学原理汽车运动抛物线运动碰撞问题云南大学软件学院第42页汽车运动汽车打滑问题 后轮
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