教案大学物理.pdf

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1、教案大学物理教案大学物理(05春)大学物理教研室[第一次]【引】本学期授课内容、各篇难易程度、各章时间安排、考试时间及形式等绪论1、物理学的研究对象2、物理学的研究方法3、物理学与技术科学、生产实践的关系第一章质点运动学【教学目的】☆理解质点模型和参照系等概念☆掌握位置矢量、位移、速度、加速度等描述质点运动和运动变化的物理量☆能借助于直角坐标系熟练地计算质点在平面内运动时的速度和加速度，能熟练地计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。【重点、难点】※本章重点：位置矢量、位移、速度、加速度、

2、圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。▲本章难点：切向加速度和法向加速度【教学过程】·描述质点运动和运动变化的物理量2学时·典型运动、圆周运动2学时·相对运动2学时《讲授》教案大学物理一、基本概念1质点2参照系和坐标系（1）直角坐标系（如图1-1）：yτ（2）自然坐标系（如图1-2）：3时刻与时间r二、描述质点运动的基本量1位置矢量表示运动质点位置的量。如图1－1所示。nOrxixyjzk（1－1）图1-2矢径r的大小由下式决定：222zrrxyz（1－2）图1-1矢径r的方向余弦是xyzcos,

3、cos,cos（1－3）rrr运动方程描述质点的空间位置随时间而变化的函数。称为运动方程，可以写作x=x（t），y=y（t），z=z（t）（1－4a）或r=r（t）（1－4b）轨道方程运动质点在空间所经过的路径称为轨道．质点的运动轨道为直线时，称为直线运动．质点的运动轨道为曲线时，称为曲线运动．从式（1一4a）中消去t以后，可得轨道方程。例：设已知某质点的运动方程为yx3sintr6r1y3cost6r2z0Ox从x、y两式中消去t后，得z图1-3位移教案大学物理轨道方程：22xy9,z02位移表示运动质点位置移

4、动的量。如图1－3所示。ABrrr（1—5）BA在直角坐标系中，位移矢量r的正交分解式为rxiyjzk（1－6）式中xxBxA；yyByA；zzBzA是r的沿坐标轴的三个分量。位移r的大小由下式决定222Δr(x)(y)(z)（1－7）位移r的方向余弦是xyzcos；cos；cos（1－8）rrr路程路程是质点在运动过程中实际通过的路径的长度。路程是标量。3速度：描述质点运动的快慢和方向的量．r（1）平均速度：v（1－9）t（2）瞬时速度（速度）：rdrvlim（1－10）t0tdt直角坐标系中，速度矢量也可表示

5、为vvxivyjvzk（1－11）dxdydz其中vx、vy、vz分别是速度v的沿坐标轴的三个分量。dtdtdt速度v的大小由下式决定222vvvvv（1－12）xyz速度v的方向余弦是教案大学物理vxvyvzcos；cos；cos（1－13）vvv速率速率等于质点在单位时间内所通过的路程。平均速率sv（1－14）t瞬时速率（简称速率）sdsrvlimlimv（1－15）t0tdtt0t4加速度：描述质点速度改变的快慢和方向的量。（1）平均加速度va（1－16）t（2）瞬时速度（速度）：2vdvdralim（1－

6、17）t0tdtdt2在直角坐标系中，加速度矢量a的正交分解式为aaxiayjazk（1－18）2dv22dvxdxydydvzdz其中ax2、ay2、az2分别是加速度a的沿坐dtdtdtdtdtdt标轴的三个分量。[第二次]三、几种典型的质点运动1直线运动（1）匀变速直线运动（略）（2）变加速直线运动［例1－1］潜水艇在下沉力不大的情况下，自静止开始以加速度taAe铅直下沉（A、为恒量），求任一时刻t的速度和运动方程。解：以潜水艇开始运动处为坐标原点O，作铅直向下的坐标轴Ox，按加速度定义式，有dva或dva

7、dt①dt今取潜水艇开始运动的时刻作为计时零点，按题意，t0时，x0，v0。t将aAe代入上式①，积分：教案大学物理vttdvAedt00由此可求得潜水艇在任一时刻t的速度为tvA(1e)②再由直线运动的速度定义式vdxdt，将上式写作dxttA(1e)或dxA(1e)dtdt根据上述初始条件，对上式求定积分，有V1xttdxA(1e)dtB00AV2由此便可求得潜水艇在任一时刻t的位置坐标x，即运动方程V1O为VAtx(e1)AtV2③图1-42抛体运动（略）3圆周运动（1）匀速圆周运动V1V2v其加速度为dv

8、valimdtt0t加速度的大小：valimt0t从图1－4中看出，vrvvrvRR所以教案大学物理vvralimlimt0tt0Rt因v和R均为常量，可取出于极限号之外，得vralimRt0t因为t0时rs，所以2vrvsvalimlimRt0tRt0tR故得2va（1－19）R再讨论加速度的方向：加速度的方向是t→0时v的极限方向。由图1一18可看出v与vP间的夹角为