1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓定律.ppt

1、大學(xué)物理(一) 李淑鳳辦公室物理學(xué)院419 電話84706685e-mail ,第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué),是單位矢量，,參考系,運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性,質(zhì)點(diǎn):,坐標(biāo)系,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)：描述 質(zhì)點(diǎn)（或物體）的 位置隨時(shí)間的變化。,1.1 質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)函數(shù),運(yùn)動(dòng)的疊加（或合成）原理,只具有質(zhì)量,大小和形狀可以忽略的幾何點(diǎn),運(yùn)動(dòng)學(xué)方程 (或運(yùn)動(dòng)函數(shù)） 表示質(zhì)點(diǎn)的位置如何隨時(shí)間變化.,分量式:,例如:,運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,軌道方程,一. 位移,2. 位移與路程的關(guān)系,例如:,1.2 位移、速度及加速度,位移與位矢的關(guān)系 位移- 位置矢量的改變量,-由初始位置指向終止位置的有向線段 , 是矢量.,S1 S2

2、,位移用分量表示,二 . 速度,設(shè)一質(zhì)點(diǎn)由A B, 位移,1. 平均速度,2.瞬時(shí)速度,也就是質(zhì)點(diǎn)所在點(diǎn) A 處的切向方向.,大小：,定義單位矢量,A點(diǎn)切線方向的單位矢量,速度的大?。ń兴俾剩?于是，速度的另一種表示法為,速度與速率,平均速率,速度矢量可以寫成分量形式：,速度的大小,精確地反映了質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻（或某一位置）的快慢 和方向。是描述質(zhì)點(diǎn)在空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。,指快慢和方向,知道了速度，,就可以算出一段時(shí)間內(nèi)的位移。,方向余弦,1.平均加速度,大小,2.瞬時(shí)加速度,三. 加速度,在 時(shí)間內(nèi)，,方向,即 方向,的極限方向,方向,大小,微分問題,積分問題,質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的兩類問題：,一質(zhì)點(diǎn)

3、某時(shí)刻位矢 ,其速度的大小為,（A）,（B）,（C）,（D）,思考題1,思考題2,求 （1）t = 3 s 時(shí)的速度和加速度；（2）1s 4s 內(nèi)的平均速度和平均加速度,解（1）,1.3 切向加速度 法向加速度,一. 勻速率圓周運(yùn)動(dòng),方向變,方向沿半徑指向 圓心,a,二.變速圓周運(yùn)動(dòng),大小,方向,1.切向加速度,改變速度大小,切向,速率減小,速率增加,2.法向加速度,改變速度方向,大?。?方向？,法向,改變 速度大小,改變 速度方向,R為瞬時(shí)曲率半徑,直線運(yùn)動(dòng),勻速率圓周運(yùn)動(dòng),三. 一般曲線運(yùn)動(dòng),例題 以速度 平拋一球，不計(jì)空氣阻力，求t 時(shí)刻小球的 切向加速度和法向加速度量值。,解：物體平拋

4、時(shí)，,任一時(shí)刻小球的速率,切向加速度,平拋運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng),是 的分量,法向加速度,曲率半徑=？,質(zhì)點(diǎn)做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，速率v， 周期T， 半徑R，,求由A到B過程中的平均速度和平均加速度。,大小,方向,的方向,大?。?方向： 的方向,或者,法向加速度改變運(yùn)動(dòng)方向。,切向加速度改變 速度大小。, 加速, 減速,1.4 伽利略變換與相對(duì)運(yùn)動(dòng),討論同一質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)兩個(gè)不同參考系運(yùn)動(dòng)時(shí)速度之間，加速度之間的關(guān)系。,和 分別是固定在兩個(gè)參考系上的兩個(gè)直角坐標(biāo)系，質(zhì)點(diǎn)P在兩個(gè)坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)分別為,伽利略變換,絕對(duì)速度,相對(duì)速度,牽連速度,如初始時(shí)兩坐標(biāo)原點(diǎn)重合且 為恒矢量,例題：無風(fēng)，雨滴垂直下落，v

5、=18m/s ； 車，V=9m/s 向東行駛。求：雨滴相對(duì)于車的速度。,解：分析，已知 求,tan2,1. 第一定律（慣性定律）,靜止,恒矢量,2. 第二定律,寫成等式,注意問題：,（1）第二定律只適用于質(zhì)點(diǎn),第二章 質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)力學(xué),2.1牛頓運(yùn)動(dòng)定律,（4）第二定律是一個(gè)矢量式,5、 適用范圍： 宏觀、低速，慣性系,恒量,3. 第三定律（作用與反作用定律）,三維直角坐標(biāo)系下分量式,合力的法向分力,切向分力,質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，也可以用法向分量式和切向分量式,分析行星通過M、N點(diǎn)時(shí)速率分別是增大還是減?。?練習(xí) 下列說法中正確的是 A.加速度恒定不變時(shí)，物體的運(yùn)動(dòng)方向也不變 ; B.平均速率

6、等于平均速度的大小; C.當(dāng)物體的速度為0時(shí)，加速度必定為0 ; D.質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)速度大小發(fā)生變化說明質(zhì)點(diǎn)有切向加速度，速度方向發(fā)生變化說明質(zhì)點(diǎn)有法向加速度; E. 如果物體在運(yùn)動(dòng)中不受任何外力作用，則它的速度不變; F. 如果質(zhì)點(diǎn)作一維加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a(t)，初速度v0，則任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度為v(t)=v0+a(t)t。,一. 慣性參考系,例如：在相對(duì)地作加速運(yùn)動(dòng)的車廂中放置一小球，車廂地板 光滑無摩擦,以地面為參考系,以車廂為參考系,慣性參考系牛頓運(yùn)動(dòng)定律適用的參考系,二.非慣性參考系牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系,慣性系的重要性質(zhì)：凡是相對(duì)慣性系作勻速直線運(yùn)動(dòng)的 參考系也是慣性系

7、。,2.2 慣性系、非慣性系 及慣性力,這樣在非慣性系中可以形式地應(yīng)用牛頓第二定律，有,非慣性系中，只要設(shè)想，除物體受到的真實(shí)作用力外，質(zhì)點(diǎn) 還受到慣行力，那么第二定律在此非慣性系中也是成立的。,1. 加速平動(dòng)參考系,三.慣性力,慣性系K,設(shè)另一慣性系 以加速度 相對(duì)K作加速平動(dòng)，,質(zhì)點(diǎn)相對(duì) 的 加速度為 ，它滿足下式,在非慣性系 中引入慣性力 并計(jì)入合力中，,例：一勻加速運(yùn)動(dòng)的車廂內(nèi)，觀察單擺， （車廂加速度 a0 ， 擺長 l ，質(zhì)量 m）。求平衡時(shí)的位置（角）及繩中張力T,解：在慣性系（地面）,在非慣性系（車廂）,靜止,練習(xí). 如圖物體A和B質(zhì)量均為m，當(dāng)升降機(jī)以加速度a=g/2上升時(shí)，機(jī)內(nèi)的人和地面上的人將觀察到A和B兩物體的加速度分別是多少？(略去各種摩擦，不計(jì)滑輪和繩質(zhì)量)