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1、第一、二章 课后作业：阅读:P1P47,第一章质点运动学,物理学研究什么?物理学在自然科学中的地位如何?学习大学物理有什么用?与专业的关系?培养思维能力和实验技能，系统地了解科技发展.大学的物理课程学习与中学物理课程学习有什么联系和区别?如何学习大学物理?,课程的特点和目的,第一章质点运动学,掌握完整课程体系，理解基本概念、基本规律，学会分析方法;处理好课上课下的关系，自觉练习巩固，培养自学能力;每次课后书面作业约4个习题，每2周交1次作业(1班单周，2班双周），独立完成作业，及时解决问题;考试课程，本学期3学分.成绩总评:作业和考勤30%，期末考试70%.,课程的任务和要求,第一章质点运动学
2、,总目录,第1章 质点运动学,第2章 牛顿定律(选讲),第3章 动量守恒定律和能量守恒定律(选讲),第4章 刚体的转动(重点),第5章 静电场(重点),第6章 静电场中的导体和电介质,第7章 恒定磁场(重点),物理学第五版,第8章 电磁感应(重点)电磁场,课程的教学内容,第一章质点运动学,参考书目和资料：,程守洙 江之永 普通物理学 北京：高等教育出版社 2001张三慧 大学物理学 北京：清华大学出版社 2003大学物理练习题(自编)大学物理模拟试卷(自编),第一章质点运动学,第 一 章,质 点 运 动 学,一 参考系 质点,选取的参考系不同，对物体运动情况的描述不同，这就是运动描述的相对性.
3、,坐标系：参考系的数学抽象.,物体能否抽象为质点，视具体情况而定,质点是经过科学抽象而形成的理想化的物理模型.目的是为了突出研究对象的主要性质,暂不考虑一些次要的因素.,地日间平均距离 r：1.53 108 km地球半径 R：6.373 103 km r,3 时间与时刻,二 位置矢量 运动方程 位移,1 位置矢量,*,位矢 的值为,确定质点P某一时刻在坐标系里的位置的物理量称位置矢量,简称位矢.,式中、分别为x、y、z 方向的单位矢量.,位矢 的方向余弦,P,2 运动方程,从中消去参数 得轨迹方程,3 位移,经过时间间隔 后,质点位置矢量发生变化,把 由始点 A 指向终点 B 的有向线段 称为
4、点 A 到 B 的位移矢量,简称位移.,位移的大小为,位移,若质点在三维空间中运动,4 路程（）:质点实际运动轨迹的长度.,A)确切反映物体在空间位置的变化,与路径无关，只决定于质点的始末位置.,B）反映了运动的矢量性和叠加性.,位矢长度的变化,位移与路程,（B）一般情况,位移大小不等于路程.,（D）位移是矢量,路程是标量.,（C）什么情况？,不改变方向的直线运动;当 时.,三 速度,1 平均速度,在 时间内,质点从点A 运动到点 B,其位移为,时间内,质点的平均速度,平均速度 与 同方向.,平均速度大小,或,（反映位移快慢的物理量）,2 瞬时速度,当质点做曲线运动时，质点在某一点的速度方向就
5、是沿该点曲线的切线方向.,当 时平均速度的极限值叫做瞬时速度，简称速度,当 时，,瞬时速率：速度 的大小称为速率,若质点在三维空间中运动,其速度为,平均速率,瞬时速率,1）平均加速度,与 同方向.,（反映速度变化快慢的物理量）,单位时间内的速度增量即平均加速度,2）（瞬时）加速度,四 加速度,加速度大小,加速度,加速度大小,质点作三维运动时加速度为,一般的表示,吗？,问 吗？,因为,所以,例 匀速率圆周运动,所以,而,平面极坐标,设一质点在 平面内运动，某时刻它位于点 A.矢径 与 轴之间的夹角为.于是质点在点 A 的位置可由 来确定.,以 为坐标的参考系为平面极坐标系.,一 圆周运动的角速度
6、和角加速度,角速度,角坐标,角加速度,速 率,例1 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）,加速度大小,二 匀速率圆周运动,法向单位矢量,三 变速圆周运动 切向加速度和法向加速度,切向加速度（速度大小变化引起）,法向加速度（速度方向变化引起）,圆周运动加速度,切向加速度,减小,与 夹角,对于作曲线运动的物体，以下几种说法中哪一种是正确的：（A）切向加速度必不为零；（B）法向加速度必不为零（拐点处除外）；（C
7、）由于速度沿切线方向，法向分速度必为零，因此法向加速度必为零；（D）若物体作匀速率运动，其总加速度必为零；（E）若物体的加速度 为恒矢量，它一定作匀变速率运动.,其中 曲率半径.,对于一般的曲线运动,利用自然坐标,一切运动可以根据切向、法向加速度来分类：,an=0 at=0,匀速直线运动,an=0 at 0,变速直线运动,an 0 at=0,匀速曲线运动,an 0 at 0,变速曲线运动,四 角加速度 匀变角加速圆周运动公式,若=常量，t=0 时，0，0,可求匀变角加速圆周运动公式.,角加速度,切向加速度,注意：仅适用于角加速度为恒量情况.,（1）匀速率圆周运动,常量，,如 时,故,由,有,可
8、得：,匀速率圆周运动公式推导,有,（2）匀变速率圆周运动,常量，,如 时,常量，,故,又,匀变速转动公式,匀变速转动与质点匀变速直线运动公式对比,解：,例：如图质点在半径 的圆周运动，其角位置为，求 时的,O,2）在上述时间内，质点所经过的路程.,解：,质点运动学两类基本问题,一 由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度；,二 已知质点的加速度以及初始速度和初始位置,可求质点速度及其运动方程.,第 二 章,牛 顿 定 律,数学形式：时，恒矢量,定义了物体的惯性 任何物体都有保持其运动状态不变的性质,这一性质叫惯性.,任何物体都要保持其静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变
9、运动状态为止.,定义了力 力是物体运动状态发生变化的原因.,定义了惯性参照系 物体在某参考系中,不受其他物体作用而保持静止或匀速直线运动状态,这个参考系称为惯性系.相对惯性系静止或匀速直线运动的参照系也是惯性系.,一 牛顿第一定律,二 牛顿第二定律,物体动量随时间的变化率 等于作用于物体的合外力,即,一般的表示,注：为A处曲线的曲率半径,自然坐标系中,A,两个物体之间作用力 和反作用力,沿同一直线,大小相等,方向相反,分别作用 在两个物体上.,三 牛顿第三定律,例 质量为m的物体在摩擦系数为 的平面上作匀速直线运动，问当力与水平面成角多大时最省力？,解：建立坐标系，受力分析，列受力方程。,联立
10、求解：,分母有极大值时，F 有极小值，,1）确定研究对象进行受力分析；（隔离物体，画受力图，不要画力的分解图.）2）取坐标系；3）列方程（一般用分量式,用文字符号列方程式）；4）利用其它的约束条件列补充方程；5）先用文字符号求解，后代入数据计算结果.,解题的基本思路,例 如图所示,A、B 两物体由一长为 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以恒定的速率 向左滑行,当 时,物体 B 的速率为多少？,解 建立坐标系如图,OAB为一直角三角形，刚性细杆的长度 l 为一常量,物体A 的速度,物体B 的速度,两边求导得,即,沿 轴正向,当 时,（1）如图所示滑轮和绳子的质量均不计
11、，滑轮与绳间的摩擦力以及滑轮与轴间的摩擦力均不计.且.求重物释放后，物体的加速度和绳的张力.,解 以地面为参考系,画受力图、选取坐标如图,例 阿特伍德机,（2）求物体的运动方程.,解 绳不可伸长,则两物体的加速度的值保持相等,对m1,（3）若将此装置置于电梯顶部，当电梯以加速度 相对地面向上运动时，求两物体相对电梯的加速度和绳的张力.,解 以地面为参考系,设两物体相对于地面的加速度分别为，且相对电梯的加速度为,例4 高台跳水游泳池的深度.为保证跳水运动员从10m 高台跳入游泳池中的安全,规范要求水深必须在4.50 5.50m 之间.为什么要做这样的规定呢?,解：1）运动员自由落体入水，速度,2
12、）,设所受阻力：,水中安全速度；人体质量.,入水后,令:,已知：,由,得,4-1 刚体的定轴转动,4-2 力矩 转动定律 转动惯量,4-3 角动量 角动量守恒定律,本章目录,4-4 力矩作功 刚体定轴转动的 动能定理,4-0 教学基本要求,*4-5 刚体的平面平行运动,选择进入下一节：,END,例3 雨滴的收尾速度.设半径为r质量为m的雨滴,从距地面高空某处以速度 140m/s落下（相当于声速的1/3）.如果这样的雨滴密集的打在人的身上,将会对人造成很大的伤害.幸好,由于大气对雨滴的阻力作用,使雨滴的落地速度大为减小,并使雨滴匀速地落向地面,这个速度也叫做收尾速度.空气对雨滴的阻力 Ff 与很
13、多因素有关,作为一般计算,常用从实验得到的经验公式即 Ff=0.87r2v2,式 r 和 v 中分别是雨滴的半径和速度.试求雨滴的半径分别为 0.5mm、1.0mm 和 1.5mm 时的收尾速度是多少?,浮力,解:雨滴的密度为1,空气的密度为2.,已知：,.,解 汽车的加速度,思考:在 6.90s 的时间里,汽车行进了多长的路程?,例 设有一质量为m=2500kg 的汽车,在平直的高速公里上以每小时 120km 的速度行驶.若欲使汽车平稳地停下来,驾驶员启动刹车装置,刹车阻力是随时间线性增加的,即,其中 b=3500Ns.试问此车经过多长时间停下来.,例5 如图绳索绕圆柱上，绳绕圆柱张角为，绳与圆柱间的静摩擦因数为，求绳处于滑动边缘时,绳两端的张力 和 间关系.（绳的质量忽略）,解:取坐标如图,取一小段绕圆柱上的绳 ds.,圆柱对 的摩擦力 圆柱对 的支持力,两端的张力，,若,例6 如图所示（圆锥摆），长为 的细绳一端固定在天花板上，另一端悬挂质量为 的小球，小球经推动后，在水平面内绕通过圆心 O 的铅直轴作角速度为 的匀速率圆周运动.问绳和铅直方向所成的角度 为多少？空气阻力不计.,解:,越大，也越大,利用此原理，可制成蒸汽机的调速器（如图所示）.,
