哈工大大学物理课件(马文蔚教材)-第1章力学.ppt

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1、力学第一章质点运动学1-1质点运动的描述一.参考系和坐标系参考系：用来描述物体运动而选作参考的物体或物体系。1.运动描述的相对性决定描述物体运动必须选取参考系。2.运动学中参考系可任选，不同参考系中物体的运动形式（如轨迹、速度等）可以不同。3.常用参考系:·太阳参考系（太阳─恒星参考系）·地心参考系（地球─恒星参考系）·地面参考系或实验室参考系·质心参考系（物体——看成“质点”）理想模型坐标系：固结在参考系上的一组有刻度的射线、曲线或角度。1.坐标系为参考系的数学抽象。2.参考系选定后，坐标系还可任选。在同一参考系中用不同的坐标系描述同一

2、运动，物体的运动形式相同，但其运动形式的数学表述却可以不同。二.运动方程机械运动是物体（质点）位置随时间的改变。在坐标系中配上一套同步时钟，可给出质点运动到各处的时刻，从而得到质点位置坐标和时间的函数关系。该函数关系称为质点的运动函数或运动方程。XYZoyxzPnAB大小：四.位移:ABMNO问题：XYZoyxzPnAB三.质点的位置矢量（位矢、矢径）用来确定某时刻质点位置（用矢端表示）的矢量。该式也叫质点的运动函数或运动方程。(瞬时)速度:平均速度:方向：切线方向大小：五.速度速度：运动快慢程度和方向速率:速度的大小(标量)AB质

3、点运动学中：质点运动状态{位矢瞬时速度矢量质点运动状态变化已知位置求速度直角坐标（求导）已知速度求位置（积分）（运动方程）{位移瞬时加速度矢量六加速度加速度：描写速度的大小和方向变化平均加速度:方向由速度改变量的方向来决定(瞬时)加速度:方向:指向轨道曲线凹下的一侧oZXYAB质点运动学中的正反问题：质点运动状态位矢瞬时速度矢量质点运动状态变化已知位置（运动函数）求速度（求导）求速度求位置（运动函数）（积分）（运动方程）{位移瞬时加速度矢量{求加速度正问题：已知加速度反问题：1-2加速度为恒矢量时的质点运动为常矢量（其大小和方向都不变）由

4、由位移瞬时速度矢量位矢初始条件(t=0){已知：求：解：矢量式分量式瞬时速度位矢分量式例1匀加速直线运动运动特点：匀加速a为常量直线运动一维0x(t=0)(t)x设质点运动轨道为x轴初始条件(t=0){求：已知：a和解：求速度求位置（运动函数）（积分）已知加速度反问题：由由例2自由落体运动：沿质点运动轨道建立y轴（正方向向下）0y(t=0)(t)y已知：求：解：同理可得例3竖直上抛物体运动：沿质点运动轨道建立y轴（正方向向上）0yg可以看出：这是位移公式，不是路程公式！（向下）（向上）例4斜抛运动运动特点：匀加速曲线运动二维（平面运动）水

5、平方向x轴竖直方向y轴建立坐标系：X方向：匀速y方向：匀加速(t=0){初始条件{{轨道函数ygxo(xy)矢量分析方法：ygxo(xy)123物体由三光滑轨道的顶端下滑哪条轨道用时最短？1-3圆周运动质点做曲线运动时，可以看作各个瞬间做不同曲率半径的圆周运动线速度（圆周运动速率）角速度线量与角量关系：对匀速圆周运动：0xA切向加速度大小：方向：切线方向线量与角量关系：角加速度0xA法向加速度大小：方向：指向圆心方向CB0xA圆周运动的加速度切向加速度速度大小变化产生的加速度法向加速度速度方向变化产生的加速度切向加速度大小：方向：切线方向

6、法向加速度大小：方向：指向圆心圆周运动的总加速度的大小也可以采用“自然坐标系”来推导：CB0xA圆周运动中线量与角量关系：{匀变速圆周运动（类似匀变速直线运动）1-4相对运动平动参考系K2相对于平动参考系K1的位置矢量为p位置矢量：速度：加速度：2.已知参考系质点P的位置,速度,加速度1.K2系相对K1系求参考系质点P的位置,速度,加速度（绝对位移）（相对位移）（牵连位移）伽利略速度变换绝对运动=相对运动+牵连运动当两参考系相对做匀速直线运动时p