清华大学《大学物理》教学教案合集（上）.pdf

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1、力学电子教案PowerPoint版作者：安宇（本教案参照了崔砚生编的Word版教案内容）清华大学物理系基础教研室给开始学习大学物理的同学们：“科学是一种方法。它教导们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象”。——R.P费曼“我从不迷信权威，但命运捉弄了我——我自己变成了权威”——A.爱因斯坦以上是两位著名物理学家的话，我希望它们能成为大家学习物理的座右铭。学习课程除了掌握基本知识外，更重要的是学习一种科学的思维方法。正如一个古老的故事所讲的那样，学生从老师那

2、里得到的，应该是一个点石成金的法则，而不是一堆金子。力学(Mechanics)第一章质点运动学§1.1质点的运动函数§1.2位移和速度§1.3加速度§1.4匀加速运动§1.5匀加速直线运动§1.6抛体运动§1.7圆周运动§1.8相对运动§1.1质点的运动函数zz(t)P(t)参考系·r(t)运动的相对性^z^yy(t)质点坐标系^xx(t)0y质点运动学：描述x质点（或物体）的位置随时间的变位置矢量（或矢rr(t)化。径）运动的叠加（或合成）原理r(t)x(t)xy(t)yz(t)z§1.2位移和速度平均速度zP1ΔrΔS·P2rΔr·r(t)r

3、(t)vr(t+Δt)Δrt0r(t+Δt)0yx瞬时速度r(tt)r(t)rrdvlimlimt0tt0tdtdxdydzvxˆyˆzˆdtdtdtvvxˆvyˆvzˆxyz速度的叠加：速度是各分速度之矢量和222速率vvvxvyvz速率量级（见张三慧编力学教材第六页）§1.3加速度zv(t)v(t)平均加速度P1·P2Δv·v(t+Δt)vr(t)ar(t+Δt)v(t+Δt)ty0瞬时加速度x令t0dvxdvydvz加速度合成axˆyˆzˆdtdtdtaaxˆayˆazˆx

4、yz例：一质点运动轨迹为抛物线xt2===>242yx2xyt2ty(z=0)求：x=-4时（t>0)粒子的速度、速率、x加速度。分析：x=-4，t=2解：dxdyvx

5、t24vy

6、t224dtdt22437vvxvy2dvxdxa2x2t2dtdt练习ay44v0例lhs求：船速靠岸的速率解：22slhlvs0，lv0s§1.4匀加速运动a为常矢量12rrvtta002rdvvta0dt(r,v)初始条件给定，质点运动确定00地面ag忽略空气阻力，质点运动由初始条件

7、可预知§1.5匀加速直线运动a为常矢量，和v0在一条直线上只用一维描述12xxvtat如自由落体002*实际有些自由落体受空气阻力很大，如雨点最终匀速运动，此时速率称收尾速率（~10m/s）§1.6抛体运动典型的匀加速运动，agy运动叠加和运动的独立性v0运动平面在(v,g)内00xxy00aag00xyvvcosvvsin00xy0012xv0tcosrrvtta0021yvtgt2vvta0sin02vvcos,gx2x0yxtan2vyv0singt2v0cos实际子弹和炮弹

8、受空气阻力很大，弹道导弹则在重力加速度变化的范围运动，但基础是以上的运动学。§1.7圆周运动线速度vsΔSvlimRΔθt0tω,θ0x角速度limt0tvRv()ttv()t切向t内法向nvRatOXvtvntˆnˆttv()tattˆannˆvvnv()tt取极限变等式vtv()tvv(t)nvvnv()ttalimv(t)nt0tv2tv(t)Rvv(tt)v(t)t度速加角vdvalimlimRR

9、tt0tdtt0tattˆ22annˆaatanaR1antanat*曲线运动RR为曲率半径§1.8相对运动两个相对平动参照系yy′S′相对S平动，速度为uS′uS·BΔrΔr′x′AA′·o′xAΔr0′orrr0两边除t，取极限vvv0或伽里略速度变换vvu长度测量的绝对性aaa0时间测量的绝对性叠加发生在同一个参考系，变换涉及不同参考系力学电子教案PowerPoint版作者：安宇（本教案参照了崔砚生编的Word版教案内容）清华大学物理系基础教研