大学物理学-(绪论)课件.ppt

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1、 1 物理学与物质世界物理学与物质世界 物理学物理学 是探讨物质结构和运动基本规律的学科是探讨物质结构和运动基本规律的学科 是自然科学的基础是自然科学的基础虽然您早就知道虽然您早就知道 但要真正理解不容易但要真正理解不容易绪论绪论强化您的认识强化您的认识 促使您有点真体会促使您有点真体会绪论绪论: :物理课的物理课的入入“课课”教育教育2科学知识和及其思想方法是现代人需要具备的基本素质物理学的应用并不仅仅在物理当中物理学不神秘物理知识中最重要的是物理图像物理不是数学3如何测量我们所在的世界？如何测量我们所在的世界？如何度量时间和空间？周期！时间铯原子基态超精细结构能级跃迁辐射的9 192 63

2、1 770个周期所对应的时间为1秒空间光在真空中1秒钟所走过的距离为299792458米b空间尺度空间尺度( (相差相差10451046) )1026 m( (约约150亿光年亿光年)()(宇宙宇宙) )1020 m( (夸克夸克) )b时间尺度时间尺度( (相差相差1045) )1018s 150亿年亿年( (宇宙年龄宇宙年龄) )-10-27s( (硬硬 射线周期射线周期) )b速率范围速率范围0( (静止静止) ) - 3 108 m/s( (光速光速) )一一. .物质世界物质世界1. .研究的对象广泛研究的对象广泛 宇观宇观 宏观宏观 微观微观人们从自己向人们从自己向小尺度追问小尺度

3、追问 以探索以探索物质的组成物质的组成 物理学上对应物理学上对应 粒子物理学粒子物理学 2.物理学给出物质世界的总图象物理学给出物质世界的总图象目前物理学界公认组成物质的最小单元是目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克夸克 即认为即认为quark没有内部结构没有内部结构但但1999年美国布鲁克黑文国家实验室有消息称年美国布鲁克黑文国家实验室有消息称 quark 也也可一分为二可一分为二 说明说明认识无止境认识无止境但至今仍囚禁但至今仍囚禁 20世纪世纪末（末（或说或说21世纪世纪初）初）物物理学两朵乌云之一理学两朵乌云之一 （李正道先生言）（李正道先生言）另一朵乌云是另一朵乌云是?对称性的破

4、缺对称性的破缺20世纪世纪初初物理学两朵乌云？物理学两朵乌云？ ( (开尔文爵士言开尔文爵士言) )M-M实验实验紫外灾难紫外灾难 人们从自己向人们从自己向大尺度追问大尺度追问以探索以探索宇宙的奥秘宇宙的奥秘 物理学上对应物理学上对应 天体物理学天体物理学宇宙是怎样运动的呢？宇宙是怎样运动的呢？进行绝热膨胀进行绝热膨胀 宇宙半径增大宇宙半径增大 宇宙密度降低宇宙密度降低 温度降低温度降低宇宙有限又无边宇宙有限又无边!有中心有中心?无中心无中心?远离远离仙女座大星云仙女座大星云“物理学的最大研究对象物理学的最大研究对象”-陆陆 炎炎土土图图2 粒子物理学粒子物理学( (微观理论微观理论) ) 标

5、准模型标准模型 认定基本粒子认定基本粒子 揭示物质的组成揭示物质的组成 高能物理实验高能物理实验( (实验手段实验手段) ) 发展加速器取得实验数据发展加速器取得实验数据 验证微观理论验证微观理论 天体物理学天体物理学( (宇观理论宇观理论) ) 标准宇宙模型标准宇宙模型分析宇宙的起源分析宇宙的起源 大爆炸宇宙学大爆炸宇宙学二二.关于物理学的两个前沿理论关于物理学的两个前沿理论 目前天体物理理论和粒子物理理论已成为目前天体物理理论和粒子物理理论已成为 密不可分的姊妹学科密不可分的姊妹学科从遥远的过去宇宙产生于大爆炸从遥远的过去宇宙产生于大爆炸 绝热膨胀绝热膨胀至今至今 我们生活在这样的世界中我

6、们生活在这样的世界中 人们从自己开始人们从自己开始 通过各种实验手段通过各种实验手段( (比如加速器比如加速器) )把物质打开把物质打开 探索内部的由来探索内部的由来 基本粒子标准模型给出的基本粒子标准模型给出的 物质组成物质组成与与 宇宙标准模型给出的宇宙标准模型给出的 宇宙起源是一致的宇宙起源是一致的 从而体现了物理学从而体现了物理学的和谐的和谐 完美和对称完美和对称11标准宇宙模型给出的宇宙生成发展标准宇宙模型给出的宇宙生成发展人类通过实验认识物质组成的历程人类通过实验认识物质组成的历程3210281013101110910591031047 . 2温度温度2810能量能量2410910

7、71051055104 . 04103)K(eV 物物 理理 过过 程程粒子产生粒子产生大统一大统一 大沙漠大沙漠强子强子轻子轻子湮没湮没ee中子自由衰变中子自由衰变核复合核复合复合复合 星系产生星系产生现在现在三三.物理学使人们深入认识世界物理学使人们深入认识世界每种粒子对应一种场每种粒子对应一种场场有不同能量状态场有不同能量状态penpe场与粒子是统一体场与粒子是统一体的两种表现形式的两种表现形式n e p 相应的场相应的场 均处于基态均处于基态 真空真空 p e相应的场相应的场处于激发态处于激发态出现相应的粒子出现相应的粒子1.物质存在的基本形式物质存在的基本形式: 粒子和场粒子和场 场

8、论给出最新认识场论给出最新认识( (中学时已有的认识中学时已有的认识) )2.基本基本相互作用相互作用 粒子是场的激发态形式粒子是场的激发态形式 因此粒子间的相互作因此粒子间的相互作用来自场之间的相互作用用来自场之间的相互作用 场之间的相互作用是粒子转化的原因场之间的相互作用是粒子转化的原因地表密度地表密度33kg/cm1032kg/cm10313kg/cm103.物质的凝聚状态物质的凝聚状态 凝聚态凝聚态(固、液固、液) 气态气态 等离子体等离子体(第四态第四态) 致密态致密态(第五态第五态恒星晚年恒星晚年 ) 白矮星白矮星 中子星中子星 黑洞黑洞b演绎法演绎法推理推理 演算演算b归纳法归纳

9、法假设假设 模型模型b定性和半定量定性和半定量直觉直觉 想象力想象力 洞察力洞察力2 物理学与科学思维物理学与科学思维一一.物理学的研究方法物理学的研究方法不同于数学不同于数学物理学家的物理学家的1/3 激奋在于激奋在于 建立理论建立理论1/3 激奋在于激奋在于 证实理论证实理论1/3 激奋在于激奋在于 突破理论突破理论爱因斯坦是典范爱因斯坦是典范二二.物理学家的科学态度物理学家的科学态度实验结果验证已有理论实验结果验证已有理论 固然可喜固然可喜但与已有理论不符合更可喜但与已有理论不符合更可喜 预示着重大突破预示着重大突破-最令人惊讶的是没有出现令人惊讶的事最令人惊讶的是没有出现令人惊讶的事-

10、172005“奇迹年奇迹年”100周周年年爱因斯坦爱因斯坦逝世逝世50周年周年世界物理年世界物理年181905爱因斯坦奇迹年爱因斯坦奇迹年6个月内个月内 在物理学的三个不同领域在物理学的三个不同领域做出四个划时代的贡献做出四个划时代的贡献光量子假说光量子假说质质-能关系能关系布朗运动布朗运动狭义相对论狭义相对论3 物理学与科学技术物理学与科学技术 一一.物理学为物理学为其他学科创立技术和原理其他学科创立技术和原理 重大新技术领域重大新技术领域的创立总是经历的创立总是经历 长期的物理酝酿长期的物理酝酿如：微电子技术的发展如：微电子技术的发展 二二. .物理学物理学满足人类所深刻认识到的最根本的满

11、足人类所深刻认识到的最根本的 程度上了解自然界的需要程度上了解自然界的需要 (美国物理学评述委员会美国物理学评述委员会)三三.物理学与高素质人才物理学与高素质人才h提高科学素质和能力以适应高新技术提高科学素质和能力以适应高新技术h市场经济的发展市场经济的发展b现代工业技术工程师类型现代工业技术工程师类型i工程科学家型工程科学家型i革新发明家型革新发明家型i现场工程专家型现场工程专家型i管理规划专家型管理规划专家型如：扫描隧道显微镜如：扫描隧道显微镜 (STM)的发明的发明 说明：深厚的科学素质的重要性说明：深厚的科学素质的重要性 70年代年代 罗伯特罗伯特.杨杨 制成场发射显微镜制成场发射显微

12、镜1981年年 宾尼和罗雷尔宾尼和罗雷尔 应用隧道效应应用隧道效应 改进了场发射显微镜改进了场发射显微镜 S T M得益于深厚的科学素养得益于深厚的科学素养1986年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖隧道隧道效应效应检验您的物理素质检验您的物理素质类比类比认识本质差别认识本质差别有所创造有所创造躺着看躺着看都可以都可以必须时刻必须时刻警惕着警惕着导体表面导体表面 自由自由电子电子探针探针 表面电流表面电流表面结构表面结构UUE 狮子的能量必须满足狮子的能量必须满足才能越过高墙才能越过高墙按经典的观点：按经典的观点：E量子：量子：同样用势能表示同样用势能表示实际：实际： 势垒势垒UE狮子可能穿过狮子

13、可能穿过势垒到左方势垒到左方UE逸出功逸出功STM的优越性的优越性1)分辨本领非常大分辨本领非常大 1 0.1 (电子显微镜电子显微镜10nm 1nm =10)观察石墨观察石墨 表面碳原子的图象像小馒头表面碳原子的图象像小馒头假设观察排球会什么样呢？假设观察排球会什么样呢？(地球地球)2)三维立体图象三维立体图象 表面局域结构及电子信息表面局域结构及电子信息3)工作范围扩大工作范围扩大 (工作环境工作环境)4)移动和操纵原子移动和操纵原子5)价格价格是表面科学和表面现象分析技术的革命是表面科学和表面现象分析技术的革命 中国科学院化学研究所研制的中国科学院化学研究所研制的 CSTM-9000型扫

14、描隧道显微镜型扫描隧道显微镜 “原子和分子的观察与操纵原子和分子的观察与操纵” - 白春礼白春礼 插页彩图插页彩图1解决许多理论和实验上的疑难问题解决许多理论和实验上的疑难问题 硅表面硅表面7 7重构图象重构图象 “原子和分子的观察与操纵原子和分子的观察与操纵” - 白春礼白春礼 插页彩图插页彩图2基于基于STM工作原理或扫描成像方法的派生显微镜系列工作原理或扫描成像方法的派生显微镜系列原子力原子力(AFM) 磁力磁力 分子力显微镜分子力显微镜 等等等等 用用AFM得到的癌细胞的表面图象得到的癌细胞的表面图象“原子和分子的观察与操纵原子和分子的观察与操纵” - 白春礼白春礼 P.98 图图 4

15、-8操纵原子不是梦操纵原子不是梦 “原子书法原子书法” 1994年中国科学院科学家年中国科学院科学家“写写”出的出的 平均每个字的面积仅百万分之一平方厘米平均每个字的面积仅百万分之一平方厘米“原子和分子的观察与操纵原子和分子的观察与操纵” - 白春礼白春礼 插页彩图插页彩图13硅单晶硅单晶表面直表面直接提走接提走硅原子硅原子形成形成2纳米的纳米的线条线条“扫描隧道绘画扫描隧道绘画” 一氧化碳一氧化碳“分子人分子人”“原子和分子的观察与操纵原子和分子的观察与操纵” - 白春礼白春礼 P.151 图图7-8CO分子竖分子竖在铂片上在铂片上分子人高分子人高5nm1993年美国科年美国科学家移动铁原学

16、家移动铁原子，铁原子距子，铁原子距离离0.9纳米纳米“量子围栏量子围栏”48个铁原子排列在个铁原子排列在铜表面铜表面证明电子的波动性证明电子的波动性 物理课的重要地位物理课的重要地位 知识更新的速度加快知识更新的速度加快但但 基本规律、基本知识绝对基本规律、基本知识绝对不会老化不会老化 物理知识是所有知识的物理知识是所有知识的核心知识核心知识 基础理论基础理论持久不衰持久不衰新的技术领域坚实的基础新的技术领域坚实的基础必定必定在物理的领域内。在物理的领域内。 牛顿力学有牛顿力学有300余年的历史余年的历史 至今仍至今仍放射光芒放射光芒 物理知识、原理、方法终身受益物理知识、原理、方法终身受益（

17、金国藩（金国藩 张礼推张礼推荐研究生荐研究生 近代物理新进展近代物理新进展 激光加工激光加工 激光测速激光测速 美物理学报告）美物理学报告） 基本知识基本知识-国民科学素质体现国民科学素质体现（飞碟（飞碟 爱因斯坦爱因斯坦 ）32大学物理课的任务大学物理课的任务把大学生领进物理学的各个领域的大门把大学生领进物理学的各个领域的大门打开大门打开大门 并送一枚指南针并送一枚指南针 使之能在物理学展示的使之能在物理学展示的五彩缤纷五彩缤纷的世界中的世界中汲取营养汲取营养 茁壮成长茁壮成长33 文科物理怎么讲文科物理怎么讲? 必须提高必须提高细讲基本概念细讲基本概念(如物理量定义如物理量定义)精讲一个规

18、律精讲一个规律(如讲一个动量守恒如讲一个动量守恒 ) 总结其余规律总结其余规律(如总结角动量守恒如总结角动量守恒 机械能守恒机械能守恒) 如讲一个静电场如讲一个静电场 总结稳恒磁场总结稳恒磁场系统讲解带有革命性的理论系统讲解带有革命性的理论(如狭义相对论如狭义相对论)34禁得住诱惑吗禁得住诱惑吗?那么多的那么多的吸引子吸引子怎能不使您对物理感兴趣呢怎能不使您对物理感兴趣呢?例如例如:爱因斯坦的相对论神奇之处爱因斯坦的相对论神奇之处? 爱因斯坦为什么提出相对论爱因斯坦为什么提出相对论? 广义相对论怎么回事广义相对论怎么回事? 场怎么回事场怎么回事?怎么解决场问题怎么解决场问题? 量子力学是怎么解

19、决问题的量子力学是怎么解决问题的?您能介绍这些您能介绍这些物理学家物理学家的研究成果吗的研究成果吗?3536狄拉克狄拉克法拉第法拉第伽利略伽利略惠更斯惠更斯迈克耳逊迈克耳逊麦克斯韦麦克斯韦37汤姆孙汤姆孙吴健雄吴健雄吴有训吴有训薛定谔薛定谔杨振宁杨振宁李正道李正道38洛仑兹洛仑兹开尔文开尔文赵忠尧赵忠尧难道您就不想弄清楚生活中的各种各样的难道您就不想弄清楚生活中的各种各样的物理物理现象吗现象吗? 雨后摩托车后为什么会留下彩色油膜雨后摩托车后为什么会留下彩色油膜?立体图像立体图像?墨镜种类墨镜种类?动物园爬行馆的灯光特点动物园爬行馆的灯光特点?39 物理课概论物理课概论以运动形式分类以运动形式分

20、类不同的研究对象对应不同的方法不同的研究对象对应不同的方法物理学分析解决问题的方法会使您终身受益物理学分析解决问题的方法会使您终身受益40一一.分支分支41力学力学机械运动机械运动 物体间或物体上各部分相对位置的变化规律物体间或物体上各部分相对位置的变化规律牛顿牛顿相对论相对论量子量子宏、低宏、低高速高速微观微观力学是物理学的基础力学是物理学的基础（物理量定义方式（物理量定义方式 思路思路 方法）方法）4243蝉翅在阳光下蝉翅在阳光下蜻蜓翅膀在阳光下蜻蜓翅膀在阳光下白光下的油膜白光下的油膜肥皂泡玩过吗肥皂泡玩过吗?4445电磁相互作用和电磁场电磁相互作用和电磁场 四种基本相互作用四种基本相互作

21、用电磁电磁 引力引力 强强 弱弱电磁相互作用电磁相互作用重要重要 清楚清楚通过电磁场说明通过电磁场说明 场的场的 基本基本性质性质 基本基本特征特征 基本基本方法方法场论场论46B大量无规运动的粒子系统大量无规运动的粒子系统4748描述描述规律规律应用应用科学严格的定义科学严格的定义 共同语言共同语言 基本出发点基本出发点原因原因 深入认识深入认识 理论指导理论指导( (物理学的核心物理学的核心) )实践是检验理论的唯一标准实践是检验理论的唯一标准二二.物理学解决各类问题的共同思路：物理学解决各类问题的共同思路：1.三部曲三部曲2.探索规律的基本途径探索规律的基本途径基于对世界的一个美好的愿望

22、平权、对称基于对世界的一个美好的愿望平权、对称寻找守恒的物理量守恒定律寻找守恒的物理量守恒定律 对称性原理对称性原理493.理想模型理想模型1）实际研究对象的简化）实际研究对象的简化 理想模型理想模型主要主要 次要因素次要因素如研究对象是地球如研究对象是地球A.公转公转ES主要因素：太阳的引力主要因素：太阳的引力而其他天体的作用力和而其他天体的作用力和形状均可忽略形状均可忽略 B.自转自转形状不可忽略形状不可忽略这两种情况应作这两种情况应作不同的简化不同的简化502）力学中的基本模型）力学中的基本模型 质点质点物体的形状可忽略物体的形状可忽略 物体可看作有质量的点物体可看作有质量的点 刚体刚体

23、 物体的形变可忽略物体的形变可忽略即即 在运动过程中在运动过程中 刚体上任两点间距离不变刚体上任两点间距离不变简谐振子（振动的模型）简谐振子（振动的模型）刚体刚体511）特定的研究对象必须有特定的理想模型）特定的研究对象必须有特定的理想模型 这就是这就是理论理论近代物理中突破性的工作就是根据实验提出近代物理中突破性的工作就是根据实验提出一个合理的模型一个合理的模型如力学（质点、刚体、简谐振子）如力学（质点、刚体、简谐振子）电磁学（点电荷、无限大、无限长）电磁学（点电荷、无限大、无限长）热学（理想气体、范氏气体）等等热学（理想气体、范氏气体）等等讨论讨论522） 模型的建立模型的建立 视具体问题

24、而定视具体问题而定 如地球如地球公转公转自转自转质点模型质点模型刚体模型刚体模型ESrm108sdm106Edm1011rrddEs,某带电平面某带电平面很近很近看很近很近看无限大平面无限大平面很远很远处看很远很远处看视为点电荷视为点电荷533）理论和实际问题的关系）理论和实际问题的关系理论实际问题的合理抽象主体方向理论实际问题的合理抽象主体方向实际（理想模型）加（合理修正）实际（理想模型）加（合理修正） 修正模型修正模型 经验公式经验公式步步为营步步为营541.力学中的理想模型力学中的理想模型质点（形状忽略）质点（形状忽略）刚体刚体 （形状不能忽略（形状不能忽略 但形变忽略）但形变忽略）简谐

25、振子（质点之间位置变化规律）简谐振子（质点之间位置变化规律）三三.简化的必要性简化的必要性 自由度自由度552.机械运动的基本运动形式机械运动的基本运动形式平动平动 转动转动 振动振动任一直线形成一组平行线任一直线形成一组平行线1) )平动平动 2) )转动转动3) )振动振动质点质点56刚体刚体 无振动形式无振动形式( (平动平动) ) 加加 ( (转动转动) )如如 自行车轮子的运动自行车轮子的运动( (刚体刚体) )( (随随C平动平动) ) 加上加上 过过C轴的转动轴的转动 一般运动一般运动: 叠加的思维方法叠加的思维方法看成基本运动（看成基本运动（平动平动 转动转动 振动振动） 形式

26、的叠加形式的叠加CPPPc573.自由度自由度 定义定义:确定物体位置的最少的坐标数确定物体位置的最少的坐标数 独立独立的坐标数的坐标数 例例1 自由自由运动的质点运动的质点 ( (三维空间三维空间) ) 3 个个 平动自由度平动自由度 记作记作 t = 3 若受到限制自由度降低若受到限制自由度降低 平面上平面上 2个个 平动自由度平动自由度 直线上直线上 1个个 平动自由度平动自由度 12tt58例例2 自由运动的刚体自由运动的刚体自由度？自由度？方法方法1 对于一个自由运动的刚体，要确定它的位置，对于一个自由运动的刚体，要确定它的位置，至少需要定出刚体上不在同一直线的三个点的至少需要定出刚

27、体上不在同一直线的三个点的位置。位置。 确定第一个点需要确定第一个点需要3 个独立坐标；第二个点由个独立坐标；第二个点由于和第一个点的距离是一定的，确定其坐标只于和第一个点的距离是一定的，确定其坐标只需要两个独立坐标；而第三个点因为与另外两需要两个独立坐标；而第三个点因为与另外两个点的距离都一定，确定其位置的独立坐标数个点的距离都一定，确定其位置的独立坐标数减至减至1.6个自由度个自由度59方法方法2 按基本运动分解：平动按基本运动分解：平动 + 转动振动转动振动 首先应明确首先应明确 刚体的刚体的 振动自由度振动自由度 s = 0 基本运动是基本运动是 平动平动 + 转动转动 整体随某点整体

28、随某点( (通常选质心通常选质心) )平动平动 每一点绕过每一点绕过c 点的轴转动点的轴转动 3个转动自由度个转动自由度定质心位置需定质心位置需3个平动自由度个平动自由度60 每一点绕过每一点绕过c 点的轴转动点的轴转动共有共有 3个转动自由度个转动自由度转轴转轴xyz先定转轴先定转轴2个自由度个自由度再定每个再定每个质量元质量元在在垂垂直轴的平面内直轴的平面内绕轴旋绕轴旋的角度的角度1个自由度个自由度也可以理解成物体也可以理解成物体系对三个轴的旋转系对三个轴的旋转.质心质心F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度

29、和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心） .F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过

30、质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获

31、一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作

32、用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作

33、用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度

34、。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲

35、击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转

36、动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力

37、先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心

38、）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用

39、一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕质心作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线

40、不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛

41、物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（

42、力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的

43、轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初

44、角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛

45、物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质

46、心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的

47、轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初

48、速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场

49、中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）.F重力场中：重力场中：质心的轨迹为一抛物线质心的轨迹为一抛物线 先用一个冲击力先用一个冲击力F 作用，使其获一平动初速度和绕质作用，使其获一平动初速度和绕质心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）心的转动初角速度。（力的作用线不通过质心）113例例3 确定系统自由度的一般方法确定系统自由度的一般方法 由由 N 个个独立独立的粒子组成的质点系的自由度的粒子组成的质点系的自由

50、度 每个独立的粒子各有每个独立的粒子各有3个自由度个自由度 系统系统最多最多有有3N个自由度个自由度 基本形式基本形式 平动平动 + 转动转动 + 振动振动 t r s 随某点平动随某点平动 t = 3 过该点轴的转动过该点轴的转动 r = 3其余为振动其余为振动 s = 3N-6 114 每个独立的粒子各有每个独立的粒子各有3个自由度个自由度 系统系统最多最多有有3N个自由度个自由度 基本形式基本形式 平动平动 + 转动转动 + 振动振动 t r s 随某点平动随某点平动 t = 3 过该点轴的转动过该点轴的转动 r = 3其余为振动其余为振动 s = 3N-6 有一个约束自由度有一个约束自