理论力学第一章质点力学课件.ppt

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1、物理科学与技术学院赵建军理论力学伽利略，意大利物理学家和天文学家，实验物理学的先驱者，提出著名的相对性原理、惯性原理、抛体的运动定律、摆振动的等时性等。《关于两门新科学的对话和数学证明对话集》总结了他的科学思想以及在物理学和天文学方面的研究成果。牛顿，英国物理学家、数学家、天文学家，经典物理学的奠基人。《自然哲学的数学原理》总结了前人和他自己关于力学以及微积分方面的研究成果，其中含有牛顿运动三条定律和万有引力定律。爱因斯坦，否定绝对时空观，创立了狭义相对论和广义相对论。提出了光量子假设和自激发射和受激发射的概念，为激光的出现奠定了理论基础；用广

2、义相对论研究整个宇宙的时空结构，开创了宇宙学研究的新纪元，导致宇宙膨胀理论的建立。一、力学学科的性质和地位1、力学通常指以牛顿定律为基础的经典力学。物质尺度：宇观、宏观、细观、微观四层次宏观：指常规物体和天体2、力学具有基础学科和技术学科双重性。七大基础学科：数、理、化、天、地、生、力工程技术的理论基础：工业、农业、国防、密切3、力学和数学是自然科学发展最早的两学科与微分、微分方程同步发展。4、力学对当前非线性科学的发展起先驱和核心作用。60年代，气象学上“流体力学”问题，开创“混沌理论”的研究，是与相对论、量子力学并列的第三个伟大成就。为近代

3、非线性科学的“分岔理论”和“非线性振动理论”提供分析手段。“孤立子理论”的建立。力学的应用航天工程（神州五号）力学的应用航天工程航天清华一号小卫星发现号航天飞机力学的应用航空工程力学的应用　机械工程超导悬浮力学的应用　土木工程上海南浦大桥力学的应用　土木工程高层建筑与大型桥梁浦东开发区“双子星”(“911”事件中被毁)上海金茂大厦力学的应用　水利工程美国胡佛大坝力学的应用　核反应堆工程力学的应用　石油工程力学的应用　计算机工程力学的应用　其它领域力学的应用　其它领域大气、海洋、地壳力学的应用　其它领域大型射电望远镜二、力学学科的发展情况1678

4、年，英，IsaacNewton（1642-1727）“自然哲学的数学原理”奠定经典力学的基础----牛顿力学体系。1788年，法，J.L.Lagrange（1805-1865）提出“力学变分原理”----哈密顿原理，是解决力学问题的出发点，是力学的最高原理，其地位和重要性已超过“牛顿定律”。----分析力学体系1927年，美，伯克霍夫，把经典力学从哈密顿力学推进到伯克霍夫力学，概括性高，适于拉格朗日力学和牛顿力学。----近代分析力学1963年，应用现代数学理论，形成“几何动力学理论”。三、理论力学课程的内容和任务是一门基础理论课。在普通力学基

5、础上，运用高等数学工具，研究宏观低速机械运动的普遍规律，为后继理论物理课程打下基础。1、非线性动力学：跨世纪学科。研究非线性力学系统各种运动状态的定量和定性规律、运动模式，演化行为，如混沌理论、分岔理论、孤立子理论。2、运动稳定性由李亚普诺夫（A.M.Lyapunov）100年前奠定。线性定常系统已成熟。四、为什么要学理论力学？1、有系统地认识（进一步掌握处理力学问题的方法，尤其是现代方法）。2、为了后继理论物理的学习和今后的工作。六、怎么学？勤于思考、悟物穷理。主要参考书：1、理论力学基本教程----卢圣治2、理论力学----郭士堃3、经典力

6、学（ClassicalMechanics）----戈德斯坦（H.Goldstein）4、理论力学解题分析----许建民5、………第一章质点力学§1.1运动的描述方法一、参考系和坐标系1、参考系(referenceframe)：依据准则，确定参考系后，讨论物体运动才有意义；参考系不同，运动规律则不同。2、坐标系：数学工具，用于定量讨论物体的运动，它与参考系相固连，是参考系的数学抽象（代表与参考系相固连的整个空间），同一参考系可建立不同的坐标系，对同一参考系不管选用什么坐标系，运动规律都相同。3、质点定义：具有质量而不计其大小和　形状的合理的抽象模

7、型．如何可以把物体看作质点？一个物体如果其大小远小于研究问题中的有关距离（r《l）而问题又不涉及物体的转动。§1.1运动的描述方法二、运动学方程与轨道性质：1、不能有两个或两个以上的物体同时占据同一空间。2、不能从空间某一位置突然改变到另一位置。轨道：运动质点在空间一连串所占据的点形成。三、位移、速度和加速度位移：质点相对于参照系运动时，位置连续变化，在给定时间内，初位置指向末位置的矢量。速度：位矢的时间变化率叫做质点在时刻t的瞬时速度。加速度：速度的时间变化率叫做加速度。（1）位矢是坐标轴的固定单位矢量。位移(displacement)是单值

8、函数、连续函数、二次可微函数运动学方程：参数方程：（2）速度(velocity)质点从位置：位矢：位移：起点指向终点平均速度:表示质点在内位置变化快慢