大一下醫(yī)用物理01第一章

1、第一章 力學(xué)基本定律本章習(xí)題：P301-2、1-10、1-13、1-14、1-16 萬有引力定律決定了我們的存在與延續(xù)； 牛頓定律控制著我們的一舉一動(dòng)； 胡克定律支配著彈性材料的力學(xué)行為； 納維斯托克斯定律控制著流體的運(yùn)動(dòng)與行為； 熱力學(xué)定律控制著我們的能量轉(zhuǎn)化過程； 化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)定了我們的物質(zhì)轉(zhuǎn)換規(guī)律； 電動(dòng)力學(xué)告訴我們電磁過程的規(guī)律。力是不可回避的生存因素 精子游動(dòng)尋找卵子； 胎兒生產(chǎn)中所受的強(qiáng)烈擠壓； 新生兒啼哭與嬰兒肺擴(kuò)張和氣體充盈的關(guān)系； 血液流動(dòng)與生命活動(dòng)的關(guān)系； 腦膠質(zhì)瘤生長與腦功能的關(guān)系； 青光眼為什么會(huì)致盲?生命過程中的力學(xué)規(guī)律 研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其動(dòng)力學(xué)因素； 研究物體間

2、的相互作用以及作用過程中物體運(yùn)動(dòng)量的交換和變化規(guī)律； 尋求物體運(yùn)動(dòng)過程中或相互作用過程中的守恒量及相應(yīng)的守恒條件。 力學(xué)的內(nèi)容本章重要內(nèi)容矢量的運(yùn)算質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)剛體的運(yùn)動(dòng)1.1 單位和量綱單位和量綱1.2 物理量及其表述物理量及其表述1.3 運(yùn)動(dòng)描述運(yùn)動(dòng)描述1.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律1.5 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)物理學(xué)是一門定量的科學(xué)，它的概念、定律、定理和結(jié)論需要以準(zhǔn)確的語言用數(shù)學(xué)形式表述出來，從而形成完整的理論體系第一節(jié) 單位和量綱物理學(xué)通過物理量間的數(shù)量關(guān)系刻劃自然的規(guī)律。物理量的大小多少，即規(guī)定一定的單位，用該單位與研究客體相比所得的倍數(shù)。物理公式就是這些物理量或倍數(shù)之間的相互關(guān)

3、系。量綱式：表示一個(gè)物理量的單位與基本量單位關(guān)系的式子量綱法則之一：只有量綱相同的量，才能彼此相等、相加或相減量綱的應(yīng)用：MIT公開課經(jīng)典力學(xué)第一講公開課經(jīng)典力學(xué)第一講“十的力量十的力量”： 第二節(jié) 物理量及其表述一一. 物理量物理量 （physical quantity）標(biāo)量（標(biāo)量（scalar）：只有大小沒有方向的物理量）：只有大小沒有方向的物理量矢量（矢量（vector）：既有大小又有方向且只有一個(gè)方）：既有大小又有方向且只有一個(gè)方向的物理量向的物理量張量（張量（tensor）：既有大小又有方向，且不止一個(gè)）：既有大小又有方向，且不止一個(gè)方向的物理量，方向的個(gè)數(shù)稱為張量的階方向的物理量，

4、方向的個(gè)數(shù)稱為張量的階平行四邊形法則平行四邊形法則)( BADBACBBA三角形法則三角形法則BACBA二二. 矢量及其運(yùn)算矢量及其運(yùn)算BACcosABBABABAsinABC 大?。篈BBAABBA右手螺旋法則右手螺旋法則方向C二二. 矢量及其運(yùn)算矢量及其運(yùn)算矢量的乘積標(biāo)積（點(diǎn)積）標(biāo)積（點(diǎn)積）矢積（叉積）矢積（叉積）cosABBADBACsinABC 大?。鹤钚∽畲?:/DBAABDBA最大最小ABDBACBA:0:/二二. 矢量及其運(yùn)算矢量及其運(yùn)算矢量的乘積標(biāo)積（點(diǎn)積）標(biāo)積（點(diǎn)積）矢積（叉積）矢積（叉積） 質(zhì)點(diǎn)、剛體是經(jīng)過科學(xué)抽象而形成的理想化的物理模型，目的是為了突出研究對(duì)象的主要性質(zhì)，

5、暫不考慮一些次要的因素。物理模型物理模型質(zhì)點(diǎn)（mass point）：只有質(zhì)量，沒有大小和形狀的點(diǎn)剛體（rigid body）：在外力作用下，形狀和大小都不發(fā)生變化的物體。（任意兩質(zhì)點(diǎn)間距離保持不變的特殊質(zhì)點(diǎn)組）參考系（Reference System）：為描述物體運(yùn)動(dòng)而選定的參考物體。坐標(biāo)系（Coordinate System）：為了定量地描寫物體運(yùn)動(dòng)而在參考系上所定義的標(biāo)度系統(tǒng)。1.3 運(yùn)動(dòng)描述（質(zhì)點(diǎn)）運(yùn)動(dòng)描述（質(zhì)點(diǎn)）1.4 牛頓運(yùn)動(dòng)定律（質(zhì)點(diǎn)）牛頓運(yùn)動(dòng)定律（質(zhì)點(diǎn)）1.5 剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)（特殊的質(zhì)點(diǎn)組）剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)（特殊的質(zhì)點(diǎn)組）rOyxzPkij第三節(jié) 運(yùn)動(dòng)描述)(trOyxzP 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

6、過程中,其位置隨時(shí)間的改變可以表示為：kijBrArrxyoAB二二. 位移（位移（displacement）ByAyAByy BrrxyoAArBBxAxABxx jyixrAAAjyixrBBBjyyixxrABAB)()(ABrrr推廣：在三維空間中，推廣：在三維空間中，kzzjyyixxrABABAB)()()(222zyxr位移的大小：位移的大?。憾? 位移（位移（displacement）222zyxrA)反映物體在空間位置的變化，與路徑無關(guān)，只決定于質(zhì)點(diǎn)的始末位置。B)反映了運(yùn)動(dòng)的矢量性和疊加性。s),(111zyxA),(222zyxB)(1trA)(2trBrxyOzkzj

7、yixtrtrr)()()()()(12二二. 位移（位移（displacement）位移的物理意義位移的物理意義s),(111zyxA),(222zyxB)(1trA)(2trBrxyOzr2. 位移是矢量，路程是標(biāo)量。位移是矢量，路程是標(biāo)量。21212122222212zyxzyxrrr二二. 位移（位移（displacement）討論討論s)(trA)(ttrBrxyOz三三. 速度（速度（velocity）速度的方向？速度的方向？三三. 速度（速度（velocity）瞬時(shí)速度（instantaneous velocity）s)(trA)(ttrBrxyOz質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的速度方向就是質(zhì)點(diǎn)

8、在某一點(diǎn)的速度方向就是沿該點(diǎn)曲線的切線方向。沿該點(diǎn)曲線的切線方向。te三三. 速度（速度（velocity）xyor練習(xí)練習(xí)yOzxP1)(tt v)(tvP2)(tt r)(tr( ), ( ),tttvv速度改變量為( )( )tttvvv)(tt v)(tvv則質(zhì)點(diǎn)的平均加速度為tva四四. 加速度（加速度（acceleration）反映速度變化快慢的物理量)(tt v)(tvv 瞬時(shí)加速度瞬時(shí)加速度( instantaneous acceleration)tttddlim0vvakajaiakdtdjdtdidtdazyxzyxvvvP1yOzx)(tt v)(tvP2)(tt r)(

9、tr四四. 加速度（加速度（acceleration）反映速度變化快慢的物理量Patana四四. 加速度（加速度（acceleration）( )(d )tttvv因?yàn)閐0dtv所以0aa而例：勻速率圓周運(yùn)動(dòng)例：勻速率圓周運(yùn)動(dòng)O( ) tv(d )ttvdv討論討論例：求加速度為恒矢量時(shí)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。例：求加速度為恒矢量時(shí)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程。jaiaayxtaddvvvv00ddtta積分可得：ta0vvtayyy0vvtaxxx0vv寫成分量式：解：解：trrttar00d)(d0vtrddv20021t atrrv積分可得：寫成分量式為：20021tatyyyyv20021tatxxxxv0

10、0rxyo221tart0vtx0vty0v221tax221tay兩類計(jì)算問題：兩類計(jì)算問題：由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的由質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程可以求得質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位矢、速度和加速度位矢、速度和加速度已知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置，已知質(zhì)點(diǎn)的加速度以及初始速度和初始位置，可求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程可求質(zhì)點(diǎn)速度及其運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)量是物體慣性大小的量度。一一. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律第四節(jié) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓第一定律：任何物體都保持其靜止或直線牛頓第一定律：任何物體都保持其靜止或直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非有外力作用使其改變那個(gè)狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非有外力作用使其改變那個(gè)狀態(tài)。提出：慣性提出：慣

11、性(inertia)的概念和力是使物體運(yùn)動(dòng)的概念和力是使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變的原因。狀態(tài)發(fā)生改變的原因。 一一. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律第四節(jié) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律功是力的空間積累效應(yīng) 力對(duì)質(zhì)點(diǎn)所作的功為力在質(zhì)點(diǎn)位移方向的分量與位移大小的乘積。（功是標(biāo)量，過程量）OrF 做功必須具備兩個(gè)條件：做功必須具備兩個(gè)條件：必須對(duì)物體施加力；必須對(duì)物體施加力；必須使物體在力的作用方向上發(fā)生移動(dòng)。必須使物體在力的作用方向上發(fā)生移動(dòng)。二二. 功（功（work）恒力的功恒力的功AB1F2F1d2dnd12idiFi二二. 功（功（work）變力的功變力的功AB1F2F1d2dnd12idiFi二二. 功（功（wor

12、k）變力的功變力的功BBxxxkxxFA00dd221Bkx舉例：彈性力作功舉例：彈性力作功0 xxFSlope = kikxF222121ABkxkxA外力作功：外力作功：二二. 功（功（work）變力的功變力的功)(ABmgzmgz kmgGzmgrGABAzzBAdd BzmgABAzoxyzrd二二. 功（功（work）重力做功重力做功三三. 保守力、非保守力、勢(shì)能保守力、非保守力、勢(shì)能三三. 保守力、非保守力、勢(shì)能保守力、非保守力、勢(shì)能為了描述保守力做功只與物體的位置有關(guān)，與路徑的選取無關(guān)這種性質(zhì)，引入勢(shì)能(potential energy)的概念。注意：注意：（1 1）勢(shì)能零點(diǎn)；）

13、勢(shì)能零點(diǎn)；（2 2）勢(shì)能由系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相對(duì)位置決定；）勢(shì)能由系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相對(duì)位置決定；（3 3）勢(shì)能是整個(gè)物體系統(tǒng)共有的，不能看作某個(gè)物體所）勢(shì)能是整個(gè)物體系統(tǒng)共有的，不能看作某個(gè)物體所獨(dú)有。獨(dú)有。BAFavrdbv四四. 動(dòng)能（動(dòng)能（kinetic energy）和動(dòng)能定理）和動(dòng)能定理則上式稱為動(dòng)能定理。動(dòng)能定理描述物體在始末兩態(tài)之間，合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量。四四. 動(dòng)能（動(dòng)能（kinetic energy）和動(dòng)能定理）和動(dòng)能定理 對(duì)于一個(gè)物體系統(tǒng)整體來說，它受到系統(tǒng)外部力和系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的保守力和非保守力共同作用。因此，在計(jì)算力對(duì)系統(tǒng)所做的功時(shí)，應(yīng)該把它們?nèi)靠紤]在內(nèi)，即五五. 功能原理、機(jī)械能守恒功能原理、機(jī)械能守恒五五. 功能原理，機(jī)械能守恒功能原理，機(jī)械能守恒機(jī)械能守恒： 外力與系統(tǒng)內(nèi)非保守力做功的總和為零六六. 動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律動(dòng)量、沖量、動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律：如果物體系統(tǒng)不受外力或所受動(dòng)量守恒定律：如果物體系統(tǒng)不受外力或所受合外力等于零，則物體系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，合外力等于零，則物體系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，即即六六