大學(xué)物理馬文蔚版PPT

大學(xué)物理學(xué)緒論一、物理學(xué)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(qiáng)相互作用、弱相互作用3、物質(zhì)最基本、最普遍的運(yùn)動形式及轉(zhuǎn)化規(guī)律機(jī)械運(yùn)動熱運(yùn)動電磁運(yùn)動原子和原子核內(nèi)部的運(yùn)動二、學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容經(jīng)典物理：力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、波動學(xué)近代物理：狹義相對論、量子物理三、物理學(xué)的地位和作用1自然科學(xué)和工程科學(xué)的基礎(chǔ)高新技術(shù)的基礎(chǔ)和發(fā)源地、社會進(jìn)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(xué)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(yīng)用知識能力；獲取信息的能力；洞察能力；創(chuàng)新能力；表達(dá)能力等。（3）科學(xué)精神：正確的科學(xué)觀，高尚的科學(xué)精神；對人類社會高度的責(zé)任感；學(xué)術(shù)上的交流合作精神等。四學(xué)習(xí)大學(xué)物理應(yīng)注意的幾個問題１、大學(xué)學(xué)習(xí)特點(diǎn)是進(jìn)度快、內(nèi)容多，要培養(yǎng)自學(xué)能力；２、重視基本概念的理解?！坝米约旱恼Z言表達(dá)出來”；要培養(yǎng)獨(dú)立思考的能力；３、認(rèn)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(diǎn)運(yùn)動學(xué)1-1參考系質(zhì)點(diǎn)定義：為描述物體的運(yùn)動而選的標(biāo)準(zhǔn)物或物體組（如地球參考系）。一、參考系(Referenceframe）二、質(zhì)點(diǎn)（materialpoint)質(zhì)點(diǎn)是具有一定的質(zhì)量而沒有大小和形狀的物體。質(zhì)點(diǎn)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(yuǎn)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(diǎn)P位置的矢量。表示質(zhì)點(diǎn)P的位置：（1）選取參考系；（2）建立坐標(biāo)系；1-2位置矢量、運(yùn)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(diǎn)O指向質(zhì)點(diǎn)P點(diǎn)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\(yùn)動：直線運(yùn)動：二、運(yùn)動方程或分量式：2、軌道方程運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)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(yùn)動方程：質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)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(diǎn)位置矢量改變的物理量。與質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動狀態(tài)變化相對應(yīng)。位移定義為：zxyoAB圖1-2在直角坐標(biāo)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(diǎn)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(dāng)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(biāo)中：oyxABb）方向是該時刻軌道切線方向，并指向質(zhì)點(diǎn)前進(jìn)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(diǎn)做曲線運(yùn)動，t時刻在A點(diǎn)速度為，時刻到達(dá)B點(diǎn)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(dǎo)數(shù)。令，的極限值就是質(zhì)點(diǎn)在Ａ點(diǎn)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(biāo)系中：例１：設(shè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)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(yùn)動方程可分別作x-t，y-t和y-x圖。（３）作出質(zhì)點(diǎn)運(yùn)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(xì)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(dāng)時，B的速度是多少？（1）物體B的速度為：（2）易知考慮細(xì)桿是剛性的，l為一常量。解按圖所選的坐標(biāo)軸，A的速度為：oxylAB例2圖x、y是時間的函數(shù)，兩端求導(dǎo)得：則B的速度為：因為即：當(dāng)時，1-4運(yùn)動學(xué)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(yùn)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(yùn)動方程分量式為：兩邊積分由解：a是 t的函數(shù)，由相應(yīng)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(yùn)動１平拋運(yùn)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(yùn)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(yīng)的最大射程２）飛行總時間Ｔ對應(yīng)ｙ＝０，得：１）射程：（ｙ＝０時對應(yīng)的ｘ的值）由３）上升最高時所需時間對應(yīng)４）上升最大高度Ｈ，對應(yīng)時的ｙ值得：由ｏp連線與基準(zhǔn)方向（ｘ軸）之間的夾角θ定義為角坐標(biāo)。θ是ｔ的函數(shù)。

1-5圓周運(yùn)動ｐｙｏｘｒ1、圓周運(yùn)動角量描述（1）角坐標(biāo)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(yùn)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(yùn)動；與異號，為減速圓周運(yùn)動；（３）角加速度：2、切向、法向加速度（線量加速度）自然坐標(biāo)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(yùn)動。已知，則：1）勻速圓周運(yùn)動：3）對一般曲線運(yùn)動:用討論：2）變速