理論力學(xué)課件

經(jīng)典理論力學(xué)課件力學(xué)的發(fā)展歷程1現(xiàn)代力學(xué)牛頓力學(xué)，相對(duì)論力學(xué)，量子力學(xué)2經(jīng)典力學(xué)伽利略、牛頓等人的貢獻(xiàn)3古代力學(xué)阿基米德、歐幾里得等人的貢獻(xiàn)力學(xué)的基本概念質(zhì)量物質(zhì)的多少，反映物質(zhì)慣性大小的物理量。時(shí)間物理學(xué)中最基本的物理量之一，描述事件發(fā)生的先后順序。空間物體運(yùn)動(dòng)發(fā)生的場(chǎng)所，包含長(zhǎng)度、寬度、高度三個(gè)維度。力物體之間的相互作用，會(huì)導(dǎo)致物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。牛頓力學(xué)的三大定律慣性定律物體在不受外力作用的情況下，將保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。運(yùn)動(dòng)定律物體的加速度與合外力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。作用與反作用定律當(dāng)兩個(gè)物體相互作用時(shí)，它們之間的作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在不同的物體上。慣性參考系和非慣性參考系1慣性參考系在慣性參考系中，不受外力作用的物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)。2非慣性參考系在非慣性參考系中，不受外力作用的物體將發(fā)生加速運(yùn)動(dòng)。3區(qū)別慣性參考系不受加速度的影響，而非慣性參考系會(huì)受到加速度的影響。質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)學(xué)描述1位置描述質(zhì)點(diǎn)在空間中的位置2速度描述質(zhì)點(diǎn)位置隨時(shí)間的變化率3加速度描述質(zhì)點(diǎn)速度隨時(shí)間的變化率質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)描述牛頓第二定律描述了物體受力后的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即物體加速度的大小與合外力的大小成正比，與物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與合外力的方向相同。牛頓第三定律描述了相互作用力的關(guān)系，即兩個(gè)物體之間的相互作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上。動(dòng)量定理描述了物體動(dòng)量的變化與它所受的沖量的關(guān)系，即物體動(dòng)量的變化等于它所受的沖量。能量守恒定律描述了能量守恒的原理，即在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，能量的總量保持不變，能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，而不會(huì)消失或憑空產(chǎn)生。勢(shì)能和動(dòng)能勢(shì)能物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量，也稱(chēng)為位置能。例如，舉起一個(gè)重物，它就獲得了勢(shì)能。動(dòng)能物體由于其運(yùn)動(dòng)而具有的能量，也稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)能。例如，一輛高速行駛的汽車(chē)就具有較大的動(dòng)能。功和功率功力在物體上所做的功等于力的大小乘以物體在力的方向上移動(dòng)的距離。功率功率是指物體做功的快慢，等于功與做功時(shí)間之比。能量守恒定律系統(tǒng)總能量能量守恒定律闡述了在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，總能量保持不變，它不會(huì)被創(chuàng)造或毀滅，但可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。能量守恒例如，在機(jī)械系統(tǒng)中，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)換，但總機(jī)械能保持不變。動(dòng)量和沖量動(dòng)量一個(gè)物體動(dòng)量的定義為物體的質(zhì)量和速度的乘積。沖量沖量是指物體所受到的力的作用時(shí)間和力的乘積。動(dòng)量守恒定律定義在一個(gè)封閉的系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。公式系統(tǒng)的總動(dòng)量等于所有物體的動(dòng)量的矢量和。應(yīng)用在火箭發(fā)射、碰撞和爆炸等現(xiàn)象中起重要作用。平面運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)描述1動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量變化等于它所受的沖量。2角動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)繞定點(diǎn)的角動(dòng)量變化等于它所受的力矩的沖量。3動(dòng)量守恒定律在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。4角動(dòng)量守恒定律在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，系統(tǒng)的總角動(dòng)量保持不變。剛體的平衡條件1合力為零物體所受外力的矢量和為零，即所有外力的合力為零。2合力矩為零物體所受外力的合力矩為零，即所有外力的合力矩為零。3靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)處于平衡狀態(tài)的物體保持靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即其速度和角速度均為零或保持不變。剛體的平面運(yùn)動(dòng)1平移所有點(diǎn)具有相同的加速度2旋轉(zhuǎn)繞固定軸旋轉(zhuǎn)3復(fù)合運(yùn)動(dòng)平移和旋轉(zhuǎn)的組合剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)1角速度和角加速度描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)快慢和變化快慢的物理量。2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反映剛體抵抗轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)改變的能力。3轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能剛體由于轉(zhuǎn)動(dòng)而具有的能量。4角動(dòng)量守恒定律在不受外力矩作用下，剛體的角動(dòng)量保持不變。質(zhì)心和質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定義質(zhì)心是系統(tǒng)中所有質(zhì)量的平均位置。運(yùn)動(dòng)質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)由系統(tǒng)中所有質(zhì)量的總動(dòng)量決定。平衡質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)可以用于分析系統(tǒng)的平衡和穩(wěn)定性。相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相對(duì)加速度參考系描述運(yùn)動(dòng)需要參考系，不同參考系觀察到的運(yùn)動(dòng)情況可能不同。相對(duì)速度相對(duì)速度是指一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的速度，可以由兩個(gè)物體的絕對(duì)速度計(jì)算得到。相對(duì)加速度相對(duì)加速度是指一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的加速度，可以由兩個(gè)物體的絕對(duì)加速度計(jì)算得到。非慣性系下的牛頓第二定律1慣性系在慣性系中，牛頓第二定律成立：合外力等于質(zhì)量乘以加速度。2非慣性系在非慣性系中，牛頓第二定律需要修正，需要考慮慣性力。3修正后的牛頓第二定律合外力等于質(zhì)量乘以加速度，加上慣性力。慣性力和離心力慣性力是物體在非慣性系中，由于慣性而產(chǎn)生的虛假力。離心力是物體在圓周運(yùn)動(dòng)中，由于慣性而產(chǎn)生的指向圓心外的虛假力?？剖狭πD(zhuǎn)參考系科氏力出現(xiàn)于旋轉(zhuǎn)參考系中，是物體由于參考系旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的慣性力。方向垂直科氏力的方向垂直于物體的運(yùn)動(dòng)方向和旋轉(zhuǎn)軸。影響顯著在地球上，科氏力對(duì)大尺度運(yùn)動(dòng)（如氣流和洋流）有顯著影響。萬(wàn)有引力定律基本概念萬(wàn)有引力定律描述了宇宙中任何兩個(gè)物體之間存在的引力相互作用。定律公式該定律指出，兩個(gè)物體之間的引力與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們之間的距離平方成反比。重力加速度和重力勢(shì)能重力加速度重力加速度是由于地球引力產(chǎn)生的加速度，在地球表面附近，其大小約為9.8m/s2。重力勢(shì)能重力勢(shì)能是物體由于其在重力場(chǎng)中的位置而具有的能量。它與物體質(zhì)量、重力加速度和高度有關(guān)。彈簧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧振動(dòng)1彈簧振動(dòng)彈性物體在平衡位置附近做周期性的振動(dòng)2簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體在回復(fù)力與位移成正比的情況下做周期性的振動(dòng)3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征振動(dòng)周期和頻率不變，振幅可以改變自由振動(dòng)和迫振動(dòng)自由振動(dòng)系統(tǒng)在無(wú)外力作用下，僅受自身彈性力和阻尼力的作用而產(chǎn)生的振動(dòng)。迫振動(dòng)系統(tǒng)在受到周期性外力的作用下發(fā)生的振動(dòng)。區(qū)別自由振動(dòng)的頻率由系統(tǒng)本身決定，而迫振動(dòng)的頻率由外力決定。阻尼振動(dòng)能量損失由于摩擦力等因素，振動(dòng)系統(tǒng)會(huì)逐漸損失能量。振幅衰減隨著能量損失，振幅逐漸減小，振動(dòng)最終會(huì)停止。阻尼系數(shù)描述阻尼大小的物理量，反映能量損失的快慢。共振現(xiàn)象頻率匹配當(dāng)外力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率一致時(shí)，會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。振幅增大共振會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)振幅大幅增加，甚至超過(guò)系統(tǒng)承受能力。能量積累共振會(huì)使系統(tǒng)不斷積累外力提供的能量，導(dǎo)致系統(tǒng)振動(dòng)加劇。振動(dòng)的能量分析動(dòng)能振動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)能與速度的平方成正比。勢(shì)能振動(dòng)系統(tǒng)中的勢(shì)能與位移的平方成正比?？偰芰空駝?dòng)系統(tǒng)的總能量是動(dòng)能和勢(shì)能之和，在無(wú)阻尼情況下保持守恒。經(jīng)典理論力學(xué)總結(jié)經(jīng)典理論力學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，它研究物體在力的作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，是理解自然現(xiàn)象的重要理論基礎(chǔ)?；靖拍盍?、質(zhì)量、加速度、動(dòng)量、能量等基本概念是經(jīng)典力學(xué)的核心。三大定律牛頓三大定律是經(jīng)典力學(xué)的基石，解釋了物體運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)。應(yīng)用廣泛經(jīng)典力學(xué)在工程、航天、機(jī)械、建筑