大學物理馬文蔚版PPT

大學物理學緒論一、物理學的研究對象1、物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)2、物質(zhì)間的相互作用引力作用、電磁作用、強相互作用、弱相互作用3、物質(zhì)最基本、最普遍的運動形式及轉(zhuǎn)化規(guī)律機械運動熱運動電磁運動原子和原子核內(nèi)部的運動二、學習的主要內(nèi)容經(jīng)典物理：力學、熱學、電磁學、波動學近代物理：狹義相對論、量子物理三、物理學的地位和作用1自然科學和工程科學的基礎(chǔ)高新技術(shù)的基礎(chǔ)和發(fā)源地、社會進步的動力。23物理教育是一種素質(zhì)教育（1）知識方面：對物理學的內(nèi)容和方法、工作語言、概念和物理圖象、其歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面從整體上都有一個全面的了解。（2）能力方面：應用知識能力；獲取信息的能力；洞察能力；創(chuàng)新能力；表達能力等。（3）科學精神：正確的科學觀，高尚的科學精神；對人類社會高度的責任感；學術(shù)上的交流合作精神等。四學習大學物理應注意的幾個問題１、大學學習特點是進度快、內(nèi)容多，要培養(yǎng)自學能力；２、重視基本概念的理解?！坝米约旱恼Z言表達出來”；要培養(yǎng)獨立思考的能力；３、認真完成作業(yè)，培養(yǎng)自己分析問題和解決問題能力。第一章質(zhì)點運動學1-1參考系質(zhì)點定義：為描述物體的運動而選的標準物或物體組（如地球參考系）。一、參考系(Referenceframe）二、質(zhì)點（materialpoint)質(zhì)點是具有一定的質(zhì)量而沒有大小和形狀的物體。質(zhì)點是理想模型。抽象條件為：１、形狀大小不起作用，如平動；２、“物體線度”遠小于“研究的距離”如地球在太陽系的公轉(zhuǎn)太陽地球位置矢量：用來確定質(zhì)點P位置的矢量。表示質(zhì)點P的位置：（1）選取參考系；（2）建立坐標系；1-2位置矢量、運動方程、位移一、位置矢量（positionvector）定義：設(shè)t時刻物體在位置P，從原點O指向質(zhì)點P點的有向線段稱為位矢。（3）確定單位矢量p圖1-1zxoy注意：位置矢量是矢量，它不僅有大小而且有方向大?。悍较颍浩矫孢\動：直線運動：二、運動方程或分量式：2、軌道方程運動質(zhì)點在空間所經(jīng)過的路徑，叫做軌道。描述軌道的方程叫軌道方程。1、運動方程：質(zhì)點P運動時，位矢的大小和方向均隨時間而變化，故位矢是時間t的函數(shù)三、位移（displacement）位移是描述質(zhì)點位置矢量改變的物理量。與質(zhì)點運動狀態(tài)變化相對應。位移定義為：zxyoAB圖1-2在直角坐標系中：注意：a）和是兩個不同的概念；注意與的區(qū)別zxyoABb）位移和路程是兩個不同的概念。1-3速度和加速度一、速度1、平均速度平均速度：與的比值為質(zhì)點在內(nèi)的平均速度。公式為：上式表明平均速度是矢量，方向與相同。oyx圖1-3A(t)B(t+)2、瞬時速度當趨于0時，也趨于0，則：趨于一極限值，此極限值稱為t時刻的瞬時速度，簡稱為速度。討論：a）直角坐標中：oyxABb）方向是該時刻軌道切線方向，并指向質(zhì)點前進的方向；c）速率：速度大小的值。oyxA速度分量為：加速度是描述速度隨時間變化規(guī)律的物理量。二、加速度1、平均加速度質(zhì)點做曲線運動，t時刻在A點速度為，時刻到達B點速度為時間內(nèi)增量為定義：反映的是時間內(nèi)速度變化的平均快慢程度。ｙｏｘ圖１－４Ａ(t)Ｂ(t+)２、瞬時加速度上式說明加速度為位矢的二階時間導數(shù)。令，的極限值就是質(zhì)點在Ａ點處的瞬時加速度。公式為：注意：1）瞬時加速度是矢量，方向與速度改變方向相同。2）速度的大小、方向二者之一發(fā)生變化，瞬時加速度不等于零O在直角坐標系中：例１：設(shè)質(zhì)點的運動方程為（１）計算在ｔ＝１ｓ到ｔ＝４ｓ這段時間間隔內(nèi)的平均速度；解：（１）由平均速度的定義式，在ｔ＝１ｓｔ＝４ｓ內(nèi)的平均速度為：其中解（２）：由題意知，速度的分量式為：故t=3s時速度分量為故t=3s時速度為而在t=3s時的速率為：（２）求ｔ＝３ｓ時的速度和速率；由運動方程可分別作x-t，y-t和y-x圖。（３）作出質(zhì)點運動的軌跡圖。246246yyoo246246x-ty-t0xy246-2-4-6246y-xtt例2如圖所示A、B兩物體由長為l的剛性細桿相連，A、B兩物體可在光滑軌道上滑行。如物體A以恒定速率v向左滑行，當時，B的速度是多少？（1）物體B的速度為：（2）易知考慮細桿是剛性的，l為一常量。解按圖所選的坐標軸，A的速度為：oxylAB例2圖x、y是時間的函數(shù)，兩端求導得：則B的速度為：因為即：當時，1-4運動學第二類問題 （1）對于由加速度的定義：一速度公式第一類問題：已知，求第二類問題：已知，求。分量式為：（2）直線運動中，對于對方程兩端積分求解。（3）對于a=a(x)兩端積分得：二運動方程分量式為：兩邊積分由解：a是 t的函數(shù)，由相應的公式得：例１：已知求：則：位置矢量為：根據(jù)積分公式，得三、

拋體運動１平拋運動位置矢量為：分量式：分量式：速度0軌道方程：是一拋物線。２斜拋運動已知條件ｙｘｏ任意時刻的速度：任意時刻的位置：消去ｔ得軌道方程：可知也是一條拋物線。一定時對應的最大射程２）飛行總時間Ｔ對應ｙ＝０，得：１）射程：（ｙ＝０時對應的ｘ的值）由３）上升最高時所需時間對應４）上升最大高度Ｈ，對應時的ｙ值得：由ｏp連線與基準方向（ｘ軸）之間的夾角θ定義為角坐標。θ是ｔ的函數(shù)。

1-5圓周運動ｐｙｏｘｒ1、圓周運動角量描述（1）角坐標隨時間的變化率。單位：弧度／秒，rad/s。（2）角速度：是矢量，在圓周運動中，可看成是代數(shù)量。單位：rad角速度隨時間的變化率：單位：與同號，為加速圓周運動；與異號，為減速圓周運動；（３）角加速度：2、切向、法向加速度（線量加速度）自然坐標系：－－切線方向上的單位矢量；－－法線方向上的單位矢量；＝０時，為勻速圓周運動。已知，則：1）勻速圓周運動：3）對一般曲線運動:用討論：2）變速