大学物理课件1

大学物理学绪论一、物理学的研究对象1、物质的基本结构2、物质间的相互作用引力作用、电磁作用、强相互作用、弱相互作用3、物质最基本、最普遍的运动形式及转化规律机械运动热运动电磁运动原子和原子核内部的运动二、学习的主要经典物理：力学、热学、电磁学、波动学近代物理：狭义相对论、量子物理三、物理学的地位和作用1自然科学和工程科学的基础高新技术的基础和发源地、社会进步的动力。23物理教育是一种素质教育　（1）知识方面：对物理学的内容和方法、工作语言、概念和物理图象、其历史、现状和前沿等方面从整体上都有一个全面的了解。（2）能力方面：应用知识能力；获取信息的能力；洞察能力；创新能力；表达能力等。　（3）科学精神：正确的科学观，高尚的科学精神；对人类社会高度的责任感；学术上的交流合作精神等。四学习大学物理应注意的几个问　１、大学学习特点是进度快、内容多，要培　　养自学能力；　２、重视基本概念的理解。“用自己的语言表达出来”；要培养独立思考的能力；　３、认真完成作业，培养自己问题和解决问题能力。第一章　质点运动学1-1参考系　质点　　定义：为描述物体的运动而选的标准物或物体组（如地球参考系）。一、参考系(Referenceframe）二、质点（materialpoint)质点是具有一定的质量而没有大小和形状的物体。质点是理想模型。抽象条件为：１、形状大小不起作用，如平动；２、“物体线度”远小于“研究的距离”如地球在太阳系的公转太阳地球位置矢量：用来确定质点P位置的矢量。表示质点P的位置：（1）选取参考系；（2）建立坐标系；1-2位置矢量、运动方程、位移一、位置矢量（positionvector）定义：设t时刻物体在位置P，从原点O指向质点P点的有向线段称为位矢。（3）确定单位矢量p图1-1zxoy三、位移（displacement）位移是描述质点位置矢量改变的物理量。与质点运动状态变化相对应。位移定义为：zxyoAB图1-2在直角坐标系中：注意：a）和是两个不同的概念；注意与的区别zxyoABb）位移和路程是两个不同的概念。1-3速度和加速度一、速度1、平均速度平均速度：与的比值为质点在内的平均速度。公式为：上式表明平均速度是矢量，方向与相同。oyx图1-3A(t)B(t+)2、瞬时速度当趋于0时，也趋于0，则：趋于一极限值，此极限值称为t时刻的瞬时速度，简称为速度。讨论：a）直角坐标中：oyxABb）方向是该时刻轨道切线方向，并指向质点前进的方向；c）速率：速度大小的值。oyxA速度分量为：加速度是描述速度随时间变化规律的物理量。二、加速度1、平均加速度质点做曲线运动，t时刻在A点速度为，时刻到达B点速度为时间内增量为　　　　　　定义：反映的是时间内速度变化的平均快慢程度。ｙｏｘ图１－４Ａ(t)Ｂ(t+)２、瞬时加速度上式说明加速度为位矢的二阶时间导数。　令　　　，的极限值就是质点在Ａ点处的瞬时加速度。公式为：注意：1）瞬时加速度是矢量，方向与速度改变方向相同。2）速度的大小、方向二者之一发生变化，瞬时加速度不等于零O在直角坐标系中：例１：设质点的运动方程为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）计算在ｔ＝１ｓ到ｔ＝４ｓ这段时间间隔内的平均速度；　　　　　解：（１）由平均速度的定义式，在ｔ＝１ｓｔ＝４ｓ内的平均速度为：其中解（２）：由题意知，速度的分量式为：故t=3s时速度分量为故t=3s时速度为而在t=3s时的速率为：（２）求ｔ＝３ｓ时的速度和速率；由运动方程可分别作x-t，y-t和y-x图。（３）作出质点运动的轨迹图。246246yyoo246246x-ty-t0xy246-2-4-6246y-xtt例2如图所示A、B两物体由长为l的刚性细杆相连，A、B两物体可在光滑轨道上滑行。如物体A以恒定速率v向左滑行，当时，B的速度是多少？（1）物体B的速度为：（2）易知考虑细杆是刚性的，l为一常量。解按图所选的坐标轴，A的速度为：oxylAB例2图x、y是时间的函数，两端求导得：则B的速度为：因为即：当时，1-4运动学第二类问题（1）对于由加速度的定义：一速度公式第一类问题：已知，求第二类问题：已知，求。分量式为：（2）直线运动中，对于对方程两端积分求解。（3）对于a=a(x)两端积分得：二运动方程分量式为：两边积分由解：a是t的函数，由相应的公式得：例１：已知求：则：位置矢量为：根据积分公式，得三、抛体运动１平抛运动位置矢量为：分量式：分量式：速度0轨道方程：是一抛物线。２斜抛运动　已知条件ｙｘｏ任意时刻的速度：任意时刻的位置：消去ｔ得轨道方程：可知也是一条抛物线。一定时对应的最大射程２）飞行总时间Ｔ对应ｙ＝０，得：１）射程　　：（ｙ＝０时对应的ｘ的值）由３）上升最高时所需时间　　对应４）上升最大高度Ｈ，对应　　　时的ｙ值得：由ｏp连线与基准方向（ｘ轴）之间的夹角θ定义为角坐标。θ是ｔ的函数。　1-5圆周运动ｐｙｏｘｒ1、圆周运动角量描述（1）角坐标　　　随时间的变化率。单位：弧度／秒，rad/s。（2）角速度：是矢量，在圆周运动中，可看成是代数量。单位：rad角速度　随时间的变化率：单位：与同号，为加速圆周运动；与异号，为减速圆周运动；（３）角加速度：2、切向、法向加速度（线量加速度）自然坐标系：　　－－切线方向上的单位矢量；　　－－法线方向上的单位矢量；　＝０时，为匀速圆周运动。已知，则：1）匀速圆周运动：3）对一般曲线运动:用讨论：2）变速直线运动:同一质点，可用角量，也可用线量，二者必有联系。3角量与线量之间的关系4积分公式例　质点作Ｒ＝0.5ｍ的圆周运动，方程为　　　求t=2s时章小结一、基本物理量——位置矢量位移瞬时速度加速度二、运动学两类问题三、抛体运动和圆周运动角速度、角加速度：切向、法向加速度：