大学物理 物理1 34页

大学物理CollegePhysics主讲教师：贾敏E-mail:jiamin@ncwu.edu.cn\n《本学期的教学安排》第一章质点运动学第二章质点动力学第三章刚体力学基础第四章狭义相对论第五章机械振动第六章机械波第七章气体动理论第八章热力学基础\n研究物体（质点）的位置随时间而变化的规律第一章质点运动学\n1-1参考系时间和空间的测量1、参考系referencesystem运动具有绝对性，而对运动的描述却是相对的。为了描述一个物体的运动，必须选择另一个物体作为参考，被选作参考的物体称为参考系。2、坐标系coordinatessystem用以标定物体的空间位置而设置的坐标系统。直角坐标系极坐标系球坐标系柱坐标系自然坐标系…主要坐标系zxyoP(x,y,z)直角坐标系•一、参考系坐标系\n时间表征事件之间的先后顺序性和持续性1967年，第十三届国际计量大会决定采用铯原子钟作为时间基准，定义1秒等于铯133原子基态两个超精细能级之间跃迁相对应的辐射周期的9192631770倍。anAtomicClock精度达10-12~10-13二、时间的测量\n时标/s101810171016101510141013101210111010109108107106105宇宙年龄地球年龄形成富氧大气层恐龙灭绝出现古人类人类文明史古树的年龄人类的寿命地球公转周期(年)月球周期(月)10410310210110010-110-210-310-410-510-610-710-810-910-10地球自转周期(日)中子的寿命百米赛跑世界纪录钟摆的周期市电的周期超快速摄影曝光时间子的寿命介子的寿命10-1110-1210-1310-1410-1510-1610-1710-1810-1910-2010-2110-2210-2310-2410-25子的寿命共振态的寿命0介子的寿命0超子的寿命Z0粒子的寿命共计跨越了43个数量级宇宙年龄恐龙灭绝人类的寿命百米赛跑世界纪录\n长度是空间中两点间的距离1、空间反映物质运动的广延性。1983年10月第十七届国际计量大会通过：米是光在真空中1/299792458秒的时间间隔内运行路程(distance)的长度。2、在三维空间里的位置可由三个相互独立的坐标确定。3、米(meter)的标准三、长度的测量\n宇宙学与粒子物理的奇妙衔接最小的细胞原子原子核基本粒子DNA长度山人星系团银河系最近恒　星的距离太阳系哈勃半径超星系团太阳物理学所涉及到的空间尺度：\n1-2质点运动的矢量描述物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。没有大小和形状，只具有物体全部质量的一个几何点。理想化的物理模型物体能否抽象为质点，视具体情况而定把物体当作质点是有条件的，相对的：物体的大小和形状对运动没有影响或影响可以忽略。一、质点particle质点\n1、位置矢量positionvector在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，叫做位置矢量，简称位矢。直角坐标系中，位置矢量可表为：位矢的方向余弦从坐标原点指向质点所在位置的有向线段。二、位矢运动方程和轨迹方程\n3、轨道方程参数方程参数方程消去t：——轨道方程随时间变化的函数称为质点的运动方程。2、运动学方程equationofmotion\nxy42-2O轨迹图：解：先写参数方程例题：已知质点的运动方程消去t得轨迹方程求该质点的轨迹方程。\n1、位移displacement称为点A到点B的位移zyxOBA描述质点位置改变的物理量方向：AB大小：三、速度加速度\n路程：质点运动所经历路径的长度，用s表示位移与路程的区别与联系位移的物理意义1)确切反映物体在空间位置的变化，与路径，原点选取无关，只决定于质点的始末位置。2)反映了运动的矢量性和叠加性。不改变方向的直线运动什么情况？\n2、速度velocity描述质点运动的快慢和方向的物理量BA在t时间内,质点从点A运动到点B,其位移为t时间内,质点的平均速度平均速度与同方向当t0时平均速度的极限值叫做瞬时速度，简称速度。\n速度的方向：质点所在处轨迹的切线指向前进的方向。=1速度：平均速率速率速度的大小等于速率\n（反映速度变化快慢的物理量）平均加速度（瞬时）加速度加速度的方向：3、加速度acceleration加速度是矢量，其的大小为：的极限方向，指向曲线凹的一侧\n微分法积分法求导求导积分积分(1)第一类问题——由质点的运动方程求质点在任一时刻的位矢、速度和加速度。(2)第二类问题——已知质点的速度或加速度及初速度和初始位置,求质点速度及其运动方程4、运动学中的两类基本问题运动方程运动状态\n匀加速直线运动特征：\n解：(1)由题意可得速度分量分别为例1设质点的运动方程为，其中。式中各量的单位均为SI单位。求：(1)t=3s时的速度。(2)作出质点的运动轨迹图。t=3s时速度为速度与x轴之间的夹角\n0轨迹图246-6-4-2246(2)轨迹方程为\n例2一质点沿x轴运动，其加速度与位置的关系为。已知质点在x=0处的速度为2m/s，试求质点在x=5m处的速度。解：\n例3如图，路灯距地面高H，一身高h的人在灯下以匀速v0沿直线行走。求其头顶在地面的影子的移动速度。解：设任意时刻t，人所在的点的坐标为x1，其头顶在地面的投影点M的坐标为x，\n自然坐标：沿质点运动轨迹建立的坐标系，在轨迹上任取一点为原点，轨迹上任一点的位置用原点至这点轨迹的长度s表示。1、自然坐标中的速度和加速度1)速度2)加速度设某一质点作一般曲线运动s平移四、自然坐标系切向加速度和法向加速度\n\n总加速度改变速度大小改变速度方向加速度可以分解为切向分量at和法向分量an讨论：(1)at=0匀速运动at0变速运动(2)an=0直线运动an0曲线运动\n1)圆周运动的角量描述2、圆周运动→角速度单位：rad/s→角加速度\n角量与线量的关系匀变速率圆周运动特征：2)圆周运动匀速率圆周运动指向圆心\n例题设有一个质点作半径为r的圆周运动。质点沿圆周运动所经历的路程与时间的关系为s=bt2/2，并设b为一常量，求：(1)此质点在某一时刻的速率；(2)法向加速度和切向加速度的大小；(3)总加速度。解：(1)(2)(3)\n本次作业：课后1-2、1-4、1-5下次上课内容：1-3相对运动2-1牛顿运动定律\n物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系§1.3相对运动运动描述具有相对性\n设S系（xoy）相对S系（xoy）以速度u运动两边对时间t求导得：绝对速度相对速度牵连速度质点相对于定参考系的绝对速度，等于质点相对于动参考系的相对速度与动参考系相对定参考系的牵连速度之矢量和——速度变换定理。此速度变换关系式叫做伽利略变换式，只在物体速度远远小于光速时适用。注意\n加速度变换关系:上式两边再对时间t求导：电梯以加速度a0相对于地向上运动a0BAaa例如：人在船上走，那么人相对地的速度和加速度：\n例某人骑自行车以速率v0向东行驶。今有风以同样的速率由北偏西30°方向吹来。问：人感到风是从那个方向吹来？解：人感到风是从北偏东30方向吹来。300S300