大学物理(第3版)第1章运动的描述ppt课件

第一篇力学基础第1章质点运动学第2章质点动力学第3章刚体力学基础第4章相对论第5章机械振动第6章机械波.*力学的研究对象：机械运动。机械运动：是指一个物体相对于另一物体（或物体的这一部分相对于另一部分）的位置随时间的变化。.*根据问题的性质可将力学分为运动学和动力学运动学：只研究物体运动的几何特性，不考虑物体本身固有属性（如质量）和外来影响（如作用力），将物体的运动用数学语言来描述。动力学：研究物体作机械运动的内在因素（如质量）和外来影响（如作用力）之间的关系。.*第一章运动的描述§1-1参考系坐标系物理模型§1-2运动的描述§1-3相对运动.*1.1.1运动的绝对性和相对性§1-1参考系坐标系物理模型例如,观察 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：v地日＝30kms-1,这说明，一切运动都是绝对的，因此只有讨论相对意义上的运动才有意义。v日银＝25０kms-1,英国大主教贝克莱：“让我们设想有两个球，除此之外空无一物，说它们围绕共同中心作圆周运动，是不能想象的。但是，若天空上突然产生恒星，我们就能够从两球与天空不同部分的想对位置想象出它们的运动了”。v银银＝600kms-1.*运动描述的相对性：即选不同的参考系，运动的描述是不同的。例如，在匀速直线运动的火车上所作的自由落体运动，火车上的观察者：物体作匀变速直线运动；地面上的观察者：物体作平抛运动。描述物体运动时被选作参考（ 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ）的物体或物体群——称为参考系。1.1.2参考系.*卫星.*1.1.3坐标系为定量地描述物体位置而引入。常用的有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系、球面坐标系或柱面坐标系等。.*1.1.4物理模型对真实的物理过程和对象，根据所讨论的问题的基本要求对其进行理想化的简化，抽象为可以用数学方法描述的理想模型。*关于物理模型的提出（１）明确所提问题；（３）突出主要因素，提出理想模型；“理想模型”是对所考察的问题来说的，不具有绝对意义。（２） 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 各种因素在所提问题中的主次；（４）实验验证。.*1、理想质点模型真实的物体不满足上述条件时，则可将其视为满足第一个条件的质点系。选用质点模型的前提条件是：物体自身线度l与所研究的物体运动的空间范围r相比可以忽略；两个条件中，具一即可。或者物体只作平动。.*2、理想刚体模型刚体是指在任何情况下，都没有形变的物体。当物体自身线度l与所研究的物体运动的空间范围r比不可以忽略；物体又不作平动时，即必须考虑物体的空间方位，我们可以引入刚体模型。刚体也是一个各质点之间无相对位置变化且质量连续分布的质点系。.*1)位置坐标§1-2运动的描述质点P在直角坐标系中的位置可由P所在点的三个坐标（x，y，z）来确定1.2.1　位矢、位移、速度和加速度在直角坐标系中的表示式.*2)位置矢量r其在直角坐标系中为由坐标原点引向考察点的矢量，简称位矢。.*3）运动方程和轨道方程运动方程是时间t的显函数。a、质点在运动过程中，空间位置随时间变化的函数式称为运动方程。b、质点在空间所经过的路径称为轨道（轨迹）。从上式中消去t即可得到轨道方程。轨道方程不是时间t显函数。.*2、位移和路程a、定义：由起始位置指向终了位置的有向线段；.*2）路程△S位移和路程的比较与联系联系：在△t→0时，△t时间内质点在空间实际运行的路径。不同处：但仍是.*3、速度1）平均速度与平均速率读成t时刻附近△t时间内的平均速度（或速率）描述质点位置变化和方向变化快慢的物理量.*2）瞬时速度与瞬时速率可见速度是位矢对时间的变化率。可见速率是速度的模。可见速率是路程对时间的变化率。.*.*描述质点速度大小和方向变化快慢的物理量1）平均加速度与瞬时加速度.*.*习题1.8：一质点在平面上运动，运动方程为x=3t+5,y=1/2t2+3t-4.式中t以s计，x,y以m计．(1)以时间t为变量，写出质点位置矢量的表示式；(2)求出t=1s时刻和t＝2s时刻的位置矢量，计算这1秒内质点的位移；(3)计算t＝0s时刻到t＝4s时刻内的平均速度；(4)求出质点速度矢量表示式，计算t＝4s时质点的速度；(5)计算t＝0s到t＝4s内质点的平均加速度；(6)求出质点加速度矢量的表示式，计算t＝4s时质点的加速度(请把位置矢量、位移、平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度都表示成直角坐标系中的矢量式)．.*解：(1)(2)将,代入上式即有(3)∵∴(m)mmm.*(4)则(5)∵∴(6)这说明该点只有方向的加速度，且为恒量。.*习题1.9质点沿轴运动，其加速度和位置的关系为＝2+6，的单位为，的单位为m.质点在＝0处，速度为10,试求质点在任何坐标处的速度值．.*例1.1　如图1.5，一人用绳子拉着小车前进，小车位于高出绳端h的平台上，人的速率v0不变，求小车的速度和加速度大小.解:　小车沿直线运动，以小车前进方向为x轴正方向，以滑轮为坐标原点，小车的坐标为x，人的坐标为s，由速度的定义，小车和人的速度大小应为由于定滑轮不改变绳长，所以小车坐标的变化率等于拉小车的绳长的变化率，即.*又由图1.5可以看出有，两边对t求导得或同理可得小车的加速度大小为.*1.2.2曲线运动的描述1）物体作抛体运动的运动学条件：2）重力场中抛体运动的描述1、平面曲线运动的直角坐标系描述—以抛体运动为例.*(3)几个重要问题(i)射高:将tH代入坐标公式y中得(ii)射程：代入坐标公式x中得讨论：.*１）自然坐标系2、曲线运动的自然坐标系描述质点作曲线运动，将质点运动的轨迹曲线作为一维坐标的轴线——自然坐标。从O/点起，p点的弧长为S——弧坐标(2)位置表示法.*2）切向加速度和法向加速度.*a、切向加速度b、法向加速度.*※将a向不同的坐标轴中投影引入曲率、曲率半径.*例1.2　以速度v0平抛一小球，不计空气阻力，求t时刻小球的切向加速度量值a、法向加速度量值an和轨道的曲率半径ρ.解：由图可知.*3、圆周运动1）圆周运动的线量描述.*2）圆周运动的角量描述（1）基本知识.*（2）匀角加速圆周运动请与匀速率圆周运动区别。　当我们用平面极坐标描述圆周运动时，只有一个变量θ，故其可与匀变速直线运动类比。.*3）线量与角量的关系同一种运动的两种描述方法，二者必有联系。角速度矢量的方向：由右手螺旋法规确定。角速度矢量与线速度的关系。.*例1.3　一飞轮以转速n＝1500转每分(rev/min)转动，受制动后而均匀地减速，经t＝50s后静止.(1)求角加速度β和从制动开始到静止飞轮的转数N；(2)求制动开始后t＝25s时飞轮的角速度ω；(3)设飞轮的半径R＝1m，求t＝25s时飞轮边缘上任一点的速度和加速度.解　(1)由题知，当t＝50s时ω＝0，故由式(1.26)可得：从开始制动到静止，飞轮的角位移及转数分别为：.*(2)t＝25s时飞轮的角速度为：(3)t＝25s时飞轮边缘上任一点的速度为相应的切向加速度和向心加速度为：.*习题1.11一质点沿半径为1m的圆周运动，运动方程为=2+3，式中以弧度计，t以秒计，求：(1)t＝2s时，质点的切向和法向加速度；(2)当加速度的方向和半径成45°角时，其角位移是多少?解：.*于是角位移为.*1、已知运动方程，求速度、加速度(用求导法)2、已知加速度(速度)，初始条件，求速度(运动程)(用积分的方法)设初始条件为：t=0时，x=x0，v=v01.2.3运动学中的两类问题.*例1.4　已知一质点的运动方程为r＝3ti－4t2j，式中r以m计，t以s计，求质点运动的轨道、速度、加速度.x=3t，y=-4t2解:　将运动方程写成分量式消去参变量t，得轨道方程：4x2＋9y＝0，这是顶点在原点的抛物线.见图1.15.由速度定义得.*由加速度的定义得.*解:　由速率定义，有将t＝2代入，得2s末的速率为其法向加速度为.*解：因为将t＝2代入，得2s末的角速度为2s末的角加速度为在距轴心1m处的速率为v＝Rω＝－45m/s切向加速度为.*例1.7一质点沿x轴运动，其加速度a=－kv2，式中k为正常数，设t=0时，x=0，v=v0；（1）求v和x作为t的函数的表示式；（2）求v作为x函数的表示式。.*再由dx＝vdt，将v的表示式代入，并取积分.*分离变量，并取积分.*§1-3相对运动引出：运动是绝对的，运动的描述具有相对性。以车站为参照系以汽车为参照系.*一、运动参照系，静止参照系１、“静止参照系”、“运动参照系”都是相对的。对于一个处于运动参照系中的物体，相对于静止参照系的运动称为绝对运动;相对于观察者为静止的参照系,称为静止参照系。相对于观察者为运动的参照系,称为运动参照系。运动参照系相对于静止参照系的运动称为牵连运动;物体相对于运动参照系的运动称为相对运动。.*二、参照系彼此之间有相对运动（非相对论效应）设Ｓ／系相对Ｓ系以速度v０运动，P为S/系中的一个质点，P对于O点的位矢为绝对位矢　rO/对于O点的位矢为牵连位矢　r0P对于O/点的位矢为相对位矢　r'在牛顿的时、空观中即绝对位矢=牵连位矢+相对位矢.*绝对速度v绝，牵连速度v牵，相对速度v相，且有将上式再对t求导，即可得绝对加速度，牵连加速度，相加对速度之间的关系两点说明：上述各式均只在v<<c时成立；上述结论只适用于两参考系间不存在转动的情况。.*三、同一参照系内，质点系各质点之间的相对运动两质点间的相对位矢，即B对A的位矢为B对A的相对速度B对A的相对加速度若一质点系同在某一基本参考系内运动，如果我们讨论的是质点系内各质点间的相对运动，则有时运用下面的方法要方便些。设A、B为质点系内的两个质点，它们同在OXYZ系内运动，rA、rB为对O点的位矢，则.*后一种描述相对运动的方法可以统一到前一种方法中。例如，将A质点看成S/系，则rA为牵连位矢，rBA为相对位矢，则rB为绝对位矢，于是有.*(船换向时间忽略不计).据此作出矢量图，如图1.18(b)，由图知.*读者自己可证当船由B返回A时，船对岸的速度的模亦由上式给出.因为在AB两码头往返一次的路程为2L，故所需时间为讨论：.*而由图1.19(b)可算得.*习题1.14一船以速率＝30km·h-1沿直线向东行驶，另一小艇在其前方以速率＝40km·h-1沿直线向北行驶，问在船上看小艇的速度为多少?在艇上看船的速度又为多少?解：依题意作速度矢图如下图(a).*依题意作出速度矢量图如下图(b)，同上法，得.*四个量都是矢量，有大小和方向，加减运算遵循平行四边形法则。不同参照系中，同一质点运动描述不同；不同坐标系中，具体表达形式不同。小　　　结.*感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络，如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！**************************************************************