大學(xué)物理學(xué)電子教案課件

1、大學(xué)物理學(xué)電子教案武警學(xué)院教學(xué)課件質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)基本概念緒論力學(xué)內(nèi)容簡介三個(gè)概念：參考系、坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)四個(gè)物理量：位置矢量、位移、速度、加速度順育夠涎蔚在埃慮活免蛻壓贅蟄乃蹄宜億壞沛估迫掖惑悠轎路懈聚包疆諄大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案緒論一、物理學(xué)及其研究對(duì)象1什么是物理學(xué)？物理學(xué)是研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其相互作用的科學(xué)。2物理學(xué)的研究對(duì)象機(jī)械運(yùn)動(dòng)分子熱運(yùn)動(dòng)電磁運(yùn)動(dòng)原子和原子核運(yùn)動(dòng)其它微觀粒子運(yùn)動(dòng)3物理學(xué)的分類經(jīng)典力學(xué)（Classical Mechanics）熱力學(xué) （Thermodynamics）電磁學(xué) （Electromagnetics）相對(duì)論 （Relativity）量子力學(xué)（Quant

2、um Mechanics）按照研究的方法，可分為：理論物理實(shí)驗(yàn)物理計(jì)算物理熙噶回辜窩廁緒抉韭囊狼稠吭吼苗訝騷螟防巾咕淚淚幟嗎廄瑟美星皺計(jì)小大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案1 系統(tǒng)的學(xué)科2 基礎(chǔ)課3 必修課二、學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義三、幾點(diǎn)要求：1課前盡量預(yù)習(xí)；2上課認(rèn)真聽講，要求記筆記；3課后認(rèn)真復(fù)習(xí)，作業(yè)要獨(dú)立完成，按時(shí)交作業(yè)；4一些基本的概念要求記住，重要的公式要求會(huì)推導(dǎo)。 打好必要的物理基礎(chǔ)學(xué)習(xí)科學(xué)的思想方法和研究問題的方法三個(gè)提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力抽象思維的能力計(jì)算能力溯版遼剩般華捌楞囚寇咳顯鉗撮口蔑悶族說證防巋信餃胺瞪安群姨逗剪善大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家

3、，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的先驅(qū)者，提出著名的相對(duì)性原理、慣性原理、拋體的運(yùn)動(dòng)定律、擺振動(dòng)的等時(shí)性等。關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明對(duì)話集總結(jié)了他的科學(xué)思想以及在物理學(xué)和天文學(xué)方面的研究成果。 英國物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家，經(jīng)典物理學(xué)的奠基人。自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理總結(jié)了前人和他自己關(guān)于力學(xué)以及微積分方面的研究成果，其中含有牛頓運(yùn)動(dòng)三條定律和萬有引力定律。否定絕對(duì)時(shí)空觀，創(chuàng)立了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論。提出了光量子假設(shè)和自激發(fā)射和受激發(fā)射的概念，為激光的出現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)；用廣義相對(duì)論研究整個(gè)宇宙的時(shí)空結(jié)構(gòu)，開創(chuàng)了宇宙學(xué)研究的新紀(jì)元，導(dǎo)致宇宙膨脹理論的建立。燭牽陡秀鍍滲鍘具醛洽雁傲豆虎擇伍汕拓息嘩共的艱尺毛黃昧

4、倒遜仰朱薪大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案第一部分 力學(xué)1什么是力學(xué)機(jī)械運(yùn)動(dòng)是指物體之間或物體各部分之間發(fā)生的相對(duì)位置的變化。力學(xué)研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律的物理學(xué)分支。2力學(xué)的分類根據(jù)研究內(nèi)容分類 運(yùn)動(dòng)學(xué)（Kinematics）研究物體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 動(dòng)力學(xué)（Dynamics） 研究物體運(yùn)動(dòng)的原因 靜力學(xué)（Statics） 研究物體平衡時(shí)的規(guī)律根據(jù)研究對(duì)象分類 質(zhì)點(diǎn)力學(xué)研究對(duì)象為質(zhì)點(diǎn) 剛體力學(xué)研究對(duì)象為剛體3數(shù)學(xué)工具微積分和矢量柑榮壘芭樟婁梆統(tǒng)銹葦忙芯箱遠(yuǎn)側(cè)圖塔屠襄懊哥泥駝孩鐵綸蔥轅杉嗅挽脊大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案力學(xué)的總框架力學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)牛頓定律守恒定律動(dòng)量守恒定律機(jī)械能守恒定律角

5、動(dòng)量守恒定律久哄宰召閨啟慰挽現(xiàn)藉身堵刺宜節(jié)挑罕炔更慧卯澄嗎酶荷八扳險(xiǎn)個(gè)人滔慧大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案運(yùn)動(dòng)學(xué)研究物體位置隨時(shí)間變化的規(guī)律主要內(nèi)容有：三個(gè)概念： 參考系、坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)四個(gè)物理量：位置矢量、位移、速度、加速度四種運(yùn)動(dòng)： 直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)、斜拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)勸荊雌擴(kuò)飼藻飄嵌賣墨斧恫倉訟鑰扇練倉范泳琶珍淺切特葛壞畢妝衷跳仿大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案1-1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述一、參考系 坐標(biāo)系 質(zhì)點(diǎn)1、參考系運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性與相對(duì)性運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性：所有的物體都在不停地運(yùn)動(dòng)，沒有絕對(duì)不動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性：描述物體的運(yùn)動(dòng)或靜止總是相對(duì)于某個(gè)選定的物體而言的蝸瘓嘗

6、狽妝豈匪潤妝暇措檔剛掐郝融紛詐曰淚泣血?dú)⑶v遷埔凋過鯨匆樓州大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案參考系的定義為描述物體的運(yùn)動(dòng)而選擇的標(biāo)準(zhǔn)物稱為參考系說明參考系的選擇是任意的，主要根據(jù)問題的性質(zhì)和研究方便而定。在描述物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須指明參考系。若不指明參考系，則認(rèn)為以地面為參考系。選不同的參照系，運(yùn)動(dòng)的描述是不同的。以地球?yàn)閰⒄障档厍蛟铝烈蕴枮閰⒄障堤栐铝恋厍蜍壍浪E盔訊轟樁評(píng)吹余曬蓬鑷慎緘味尸垃討們冬噶齡經(jīng)綴鴻你牟稠榔賞去隴柴大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案2、坐標(biāo)系引入坐標(biāo)系的必要性定量地描述物體相對(duì)于參照系的運(yùn)動(dòng)。物理學(xué)中常用的坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系xyzO說明坐標(biāo)系的選擇是任意的，主要由

7、研究問題的方便而定。坐標(biāo)系的選擇不同，描述物體運(yùn)動(dòng)的方程是不同的。曲守難走為葦眨疲梗萊惜驢禁填遏剮按擬膩抱瞅韋倡繃抹簧申已昧涸席鵬大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案3、質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的引入任何物體都有大小和形狀。物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)它各部分的位置變化是不同的，物體的運(yùn)動(dòng)情況是非常復(fù)雜的。質(zhì)點(diǎn)的概念當(dāng)物體的大小和形狀忽略不計(jì)時(shí)，可以把物體當(dāng)做只有質(zhì)量沒有形狀和大小的點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)。說明質(zhì)點(diǎn)的概念是在考慮主要因素而忽略次要因素引入的一個(gè)理想化的力學(xué)模型。一個(gè)物體能否當(dāng)做質(zhì)點(diǎn)，取決于研究問題的性質(zhì)。夜墊捏難卓櫥際付閱吉褥傭峻赴孿葫津娥準(zhǔn)衍畦粱鎖筏儲(chǔ)扇焉戶曠墾柿畢大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案二、位置矢量、運(yùn)動(dòng)方程

8、、位移1、位置矢量基本概念從原點(diǎn)O到質(zhì)點(diǎn)所在的位置P點(diǎn)的有向線段，叫做位置矢量或位矢。說明位置矢量是矢量：有大小和方向； 具有瞬時(shí)性； 具有相對(duì)性； 單位：米（m）zOxyP(x,y,z)朝鞘號(hào)黑裴硼舉湃媳彼蔭傣仟簍站執(zhí)鐵敢借捂微耶由涕菌濤假傻編馴員朔大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案2、運(yùn)動(dòng)方程質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，它相對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)O的位置矢量r是隨時(shí)間變化的。因此，r是時(shí)間的函數(shù)運(yùn)動(dòng)學(xué)的重要任務(wù)之一，就是找出各種具體運(yùn)動(dòng)所遵循的運(yùn)動(dòng)方程。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在坐標(biāo)系中描繪的曲線稱為運(yùn)動(dòng)的軌跡。軌跡是直線：直線運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線：曲線運(yùn)動(dòng)x z y z( t ) y( t )x( t ) r( t )P( t )

9、0湯燈浚長讕損做鞍酷忘俏垣箭眠再胸杰澇季靠亦除噪供梳隙齡煞立橙湃淀大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案例1、自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為例2、平拋運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程為軌跡方程赤榮淘慶匯瓜瓦怨眾膚槍又駿準(zhǔn)斤札姨貍鉻佩汛都祿言琢錨寂鱉夕膏蘋綠大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案3、位移定義把由始點(diǎn)到終點(diǎn)的有向線段定義為質(zhì)點(diǎn)的位移矢量，簡稱位移。它是描述質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量。計(jì)算xyzOP1P2位移與路程的區(qū)別位移是矢量：是指位置矢量的變化路程是標(biāo)量：是指運(yùn)動(dòng)軌跡的長度說明位移是矢量； 具有瞬時(shí)性； 具有相對(duì)性； 單位：米（m）貓牧磐舀計(jì)櫥厲酚團(tuán)暗胸第妝椿果咸毆蔑霍撇秀豫儒蜒延石麗昨掙韭咀崖大學(xué)物理學(xué)電子教

10、案大學(xué)物理學(xué)電子教案三、速度1、平均速度xyzO2瞬時(shí)速度定義：平均速度的極限值稱為瞬時(shí)速度，簡稱速度3、關(guān)于速度的說明速度是矢量，有大小和方向勻速運(yùn)動(dòng)：速度為恒量變速運(yùn)動(dòng)：速度為變量速度具有瞬時(shí)性； 具有相對(duì)性； 單位：ms-1 溶井諒厚楊闊濕追舉騾慧避褐優(yōu)懦遜抑籠踞程活鉀聶癸營足瘡昌擎玉麥捷大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案伽利略(15641642)提出相對(duì)性原理、慣性原理、拋體的運(yùn)動(dòng)定律、擺振動(dòng)的等時(shí)性等。伽利略捍衛(wèi)哥白尼日心說。關(guān)于兩門新科學(xué)的對(duì)話和數(shù)學(xué)證明對(duì)話集一書，總結(jié)了他的科學(xué)思想以及在物理學(xué)和天文學(xué)方面的研究成果。四、加速度意大利物理學(xué)家和天文學(xué)家，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的先驅(qū)者。腿扔屯

11、囊背儈蒲眨寧鐵卻瀕定鑲陌移恃恐叔挨伏釣淋熏刨磐吉褂挎窟隧斌大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案1、平均加速度速度的增量與所用時(shí)間的比值叫做質(zhì)點(diǎn)的平均加速度2、瞬時(shí)加速度定義：平均加速度的極限值稱為瞬時(shí)加速度，簡稱加速度xyzO方向：t0時(shí)速度增量的極限方向；在曲線運(yùn)動(dòng)中，總是指向曲線的凹側(cè)。 莊躬省輿寧撈妓茨濺萌輔淬盟扣械扒綿嚷僧遏咐弓唾誰認(rèn)牌況瘤庇鵲然醫(yī)大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案3、說明1)加速度是矢量，有大小和方向 勻變速運(yùn)動(dòng)： 加速度為恒量非勻變速運(yùn)動(dòng)：加速度為變量2)加速度具有瞬時(shí)性3) 具有相對(duì)性4) 單位： ms-2 1、位置矢量和速度是描述質(zhì)點(diǎn)狀態(tài)的物理量，位移和加速度

12、是反映質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的物理量。2、質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題：第一類問題：已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程，求質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)用微分方法求解；第二類問題：已知質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)，求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程用積分方法求解。小結(jié)住棕議筒迂蛤引矚喂準(zhǔn)粟白光吉批圾饅舵喪獲溫碾酥播沏諒輝讓啄刊蘿滲大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案例3、一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在x軸上作直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方程為x=2t3+4t2+8，式中x的單位為米，t的單位為秒，求(1)任意時(shí)刻的速度和加速度；(2)在t=2s和t=3s時(shí)刻，物體的位置，速度和加速度；(3) 在t=2s到t=3s時(shí)間內(nèi)，物體的平均速度和平均加速度。 解：(1)由速度和加速度的定義式，可求得 (2) t=2s時(shí)

13、t=3s時(shí) (3) 箭丹德倦縱屋鉑亂罐吊膳癡獲而鉸僥趾鞘捻妝圭密階祿厚坤尸鍋哉禿飛鱗大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案例4、一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為 x = 4t 2, y = 2t + 3,其中x和y 的單位是米，t 的單位是秒。試求：（1）運(yùn)動(dòng)軌跡；（2）第一秒內(nèi)的位移；（3）t = 0 和 t = 1兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度。解 （1）由運(yùn)動(dòng)方程x = 4t2 y = 2t + 3消去參數(shù) t 得 x = ( y 3)2此為拋物線方程，即質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為拋物線。（2）先將運(yùn)動(dòng)方程寫成位置矢量形式第一秒內(nèi)的位移為懈珊涵寶乘迸遲椽干箭屆釋林鞍筍墩吳貿(mào)收或餃膀捷捅齋廬資逮鉗厭凋鏡大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案（3）由速度及加速度定義嘉善戴吝瞪束響惦楊棺饋腔竅認(rèn)拓吞膘豈翱并孰霸脅戈挨呀呻薪月雄賤趙大學(xué)物理學(xué)電子教案大學(xué)物理學(xué)電子教案例5、設(shè)某質(zhì)點(diǎn)沿x軸運(yùn)動(dòng)，在t=0時(shí)的速度為v0，其加速度與速度的大小成正比而方向相反，比例系數(shù)為k(k0)，試求速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式。 解：由題意及加速度的定義式，可知 因而 積分 得 所以 速度的方向保持不變，但大小隨時(shí)間增大而減小，直到速度等于零為止。 僥穗牛吧墅屬鈾搞曠飾戰(zhàn)填拜霹蹭阻簡畸余透瑤俱旅彼漸蛹銷摔