2021-2022學年高二物理競賽課件：力和運動

1、力學質點運動學質點動力學剛體力學狹義相對論我已經把哲學的原理確定下來了，但這些原理不是哲學的，而是數(shù)學的。經典力學研究機械運動，著重討論以下三個問題：1.如何描述物體的運動狀態(tài) （運動學）位置矢量速度矢量注意：運動的矢量性、迭加性、瞬時性、相對性。2.研究物體運動狀態(tài)變化的原因 （動力學）3.了解如何在給定條件下建立和解出物體的運動 方程描述物體運動狀態(tài)的物理量1-1 質點運動的描述1-2 圓周運動和一般曲線運動1-3 相對運動 常見力和基本力1-4 牛頓運動定律 1-5 伽利略相對性原理 非慣性系 慣性力 第一章 力和運動把物體看作質點來處理的條件：做平動的物體；兩相互作用著的物體，如果它們

2、之間的距離遠大于本身的線度。一、質點質點（mass point，particle）：具有質量但忽略其形狀和大小的理想物體（幾何點）。1-1 質點運動的描述能作為質點處理的物體不一定是很小的，而很小的物體未必能看成質點；同一物體在不同的問題中有時可看成質點, 有時卻不能看成質點。 分析質點運動是研究實際物體復雜運動的基礎。研究地球公轉地球上各點的公轉速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影響，作為質點處理。研究地球自轉地球上各點的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形狀不能忽略，這時不能作為質點處理。二、參考系和坐標系描述物質運動具有相對性物質運動具有絕對性參考系（reference frame）：描

3、述物體運動時，被選作參考的物體。 常用的坐標系有直角坐標系(x, y, z)、球坐標系(r, )、柱坐標系(, , z )、平面極坐標系(r,)。 要定量描述物體的位置與運動情況，就要在參考系上固定一個坐標系（coordinate system）。三、空間和時間 空間（space）反映了物質的廣延性，與物體的體積和位置的變化聯(lián)系在一起。 時間（time）反映物理事件的順序性和持續(xù)性。 目前的時空范圍：宇宙的尺度1026 m(150億光年)到微觀粒子尺度10-15 m，從宇宙的年齡1018 s(150億年)到微觀粒子的最短壽命10-24 s。 物理理論指出，空間和時間都有下限：分別為普朗克長度1

4、0-35 m和普朗克時間10-43 s 。牛頓的絕對時空觀 ：空間和時間是不依賴于物質的獨立的客觀存在。牛 頓愛因斯坦的相對論時空觀 ：相對論時空觀，時間與空間客觀存在，與運動密不可分。愛因斯坦四、運動學方程 質點運動時，質點的位置用坐標表示為時間的函數(shù)，叫做運動學方程（kinematical equation）。直角坐標系中表示為 將運動方程中的時間消去，得到質點運動的軌跡方程。例如，平面運動的軌跡方程可表示為 例如 五、位矢 在坐標系中，用來確定質點所在位置的矢量，叫做位置矢量（position vector），簡稱位矢。位矢是從坐標原點指向質點所在位置的有向線段。直角坐標系中表示為 位矢的大小為 位矢的方向余弦：六、位移在t 時間內，位矢的變化量（即A 到B的有向線段）稱為位移（displacement）。在直角坐標系中：設質點做曲線運動： t 時刻位于A點，位矢 ， t +t時刻