《物体的运动规律》PPT课件

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1、第一章经典力学第一节物体的运动规律第一章　经典力学描述物体的运动状态——运动学寻求物体具有某种运动状态的原因——动力学万有引力定律质点运动学刚体运动学静力学动力学质点力平衡刚体力矩平衡质点动力学刚体动力学内容结构阿基米德——自然科学的先驱，科学研究与“清谈”，怀疑权威，寻求证明哥白尼——《天体运行论》（日心说）开普勒——行星运动三定律伽利略——《对两大世界体系的对话》牛顿——《自然哲学的数学原理》，三大定律，万有引力定律，力学集大成者§1.0经典力学的发展历程研究方案第一章　质点的运动规律1.什么是物体的运动——参照物与参照系2.

2、如何将物体运动状态问题数学化——物理模型3.怎样定量描述物体的运动——物理参量的引入4.建立理论体系并作实际应用问题：如何描述物体的运动状态？§1.1质点运动的描述一参照物和参照系1.恒定物体运动、静止的标准——引入参照物与参照系2.参照物与参照系二理想物理模型1.质点模型2.刚体模型三描述物体运动的物理参量1.位置矢量与运动方程2.位移与路程3.速度与速率4.平均加速度与加速度5.法向加速度与切向加速度(一)描述物体运动的线参量(二)描述物体运动的角参量1.角位移2.角速度3.角加速度4.线参量与角参量的关系四物体匀变速运动的描

3、述内容结构一参照物和参照系1.恒定物体运动、静止的标准——引入参照物与参照系运动是普遍的、绝对的，但对运动的描述却是相对的。描述一个物体的运动，总得选择另一物体或几个彼此之间相对静止的物体作为参考，这就要求引入参照物或参考系。2.参照物与参照系参照物：被选取、且能用来描述物体运动状况的物体参照系：固定与参照物之上，用来确定待描述物体空间位置和方向而引入的数学坐标系。参照物与参照系的关系：参照系是参照物的数学抽象，必须能够建立坐标系的物体才能充当参照物。二理想物理模型1.质点模型：当物体的线度(大小和几何形状)对所研究物体运　　动状

4、态的影响可以忽略不计时，用一个集中了物体所有　　质量的数学点来代表物体的运动状态，该点称为质点。2.刚体模型：当物体的形变对其运动状态的影响可以忽略不计时，将物体看作为一个不发生形变的几何体三描述物体运动的物理参量1.位置矢量与运动方程(1).位置矢量：时刻t，由坐标原点指向质点的有向线段。(一)描述物体运动的线参量(2).位置矢量的特征相对性——参照系瞬时性——时刻t矢量性——大小、方向、运算法则(2).运动方程：位置矢量的时间函数。(3).轨道方程：质点在空间运动时的轨迹方程，称为轨道方程说明：运动方程一般应写成矢量形式B说明

5、：轨道方程可由运动方程消去时间参量t得到。数学表示为：f(x,y,z)=0例：质点从如图所示位置开始做匀速圆周运动求：运动方程与轨道方程解：运动方程：轨道方程：2.位移与路程(1).位移：在时间t内，由初始位矢指向末位矢的有向线段。直角坐标表示说明：矢量性——大小、方向、运算法则位移函数消去时间t，得轨道方程。位移矢量通常用r矢量，而不是r矢量表示位移与位矢的关系(2).路程：在时间t内，物体运动轨迹的长度，称时间t内物体的路程。ABC注意：路程与位移的区别、联系(略)问题：A.什么情形下物体路程与位移相等？B.判断：物体在时间

6、t内路程为0，则物体一定保持相对静止物体在时间t内位移为0，则物体一定保持相对静止3.速度与速率(1).平均速度直角坐标表示:(2).即时速度直角坐标表示平均速率即时速率说明：a.即时速度不一定等于平均速度，只有在匀速直线运动情形下两者相等b.平均速率不一定等于即时速率例：已知一质点沿x轴作直线运动，t时刻的坐标为：x=4.5t2-2t3求：(1).第二秒内的平均速度(2).第二秒末的即时速度(3).第二秒内的平均速率解：(1).第二秒内的平均速度(如何理解平均速度前的负号？)(2).第二秒末的即时速度当t=2s时(3).第二秒内

7、的平均速率即判断速度的方向是否有改变，由问题(2)，知道物体运动方向发生改变，因此：令于是首先应当判断物体运动方向是否有改变解得：t=1.5s说明：求解平均速率前，一定考虑物体运动方向是否有改变4.平均加速度与加速度(1).平均加速度直角坐标表示说明：平均加速度与速度改变量的方向一致，与速度本身方向没有必然联系。(2).即时加速度直角坐标表示说明：加速度与速度改变量的方向一致，与速度本身方向无关加速度方向总指向轨迹曲线的凹侧(由高数二阶导数知识)例：描述以作匀速圆周运动的质点的运动状况，并证明其速度方向沿圆周切线方向，加速度方向指

8、向圆心。解：如图建立坐标系A.运动学方程于是B.轨道方程C.速度D.加速度E.证明其速度方向沿圆周切线方向速度方向沿圆周切线方向F.加速度方向指向圆心加速度方向与径向方向相反，指向圆心说明：(1).对物体运动状态的描述或分析物体的运动状态，就是给出