大学物理科学出版社第四版第一章质点运动学.pdf

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1、.可编辑第一章质点运动学一、基本要求1掌握位矢、位移、速度、加速度,角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。2能借助于直角坐标计算质点在平面内运动时的速度、加速度。3能计算质点作圆周运动时的角速度和角加速度,切向加速度和法向加速度。4理解伽利略坐标,速度变换。二、基本内容1位置矢量(位矢)位置矢量表示质点任意时刻在空间的位置,用从坐标原点向质点所在点所引的一条有向线段r 表示。r 的端点表示任意时刻质点的空间位置。r 同时表示任意时刻质点离坐标原点的距离及质点位置相对坐标系的方位。位矢是描述质点运动状态的物理量之一。注意:(1)瞬时性:质点运动时,其位矢是随时间变化的,即trr;(2

2、)相对性:用 r 描述质点位置时,对同一质点在同一时刻的位置,在不同坐标系中r 可以是不相同的。它表示了r 的相对性,也反映了运动描述的相对性;(3)矢量性:r 为矢量,它有大小,有方向,服从几何加法。在直角坐标系 Oxyz 中kzj yi xr222zyxrrrzryrxcos,cos,cos.可编辑质点运动时,trr(运动方程矢量式)tzztyytxx(运动方程标量式)。位移,j yi xtrttrrr 的模22yxr。注意:()r 与r:前者表示质点位置变化,是矢量,同时反映位置变化的大小和方位;后者是标量,反映质点位置离开坐标原点的距离的变化。()r 与s:s表示ttt时间内质点通过的

3、路程,是标量,只有质点沿直线运动时两者大小相同或0t时,sr。3.速度dtrdv是描述位置矢量随时间的变化。在直角坐标系中kvjvivkdtdzjdtdyidtdxdtrdvzyx222222zyxvvvdtdzdtdydtdxvvv 的方向:在直线运动中,v0 表示沿坐标轴正向运动,v0)(2)jti tjtyitxtr22192而2dtdxvxtdtdyvy4故j tijvivvyx42(3)vr时则0vr即04219222tttyvxvjvivj yi xyxyx018242191422tttt得舍去ststt3,3,0321(4)22222219)2(ttyxr取极小值,由0dtdr0

4、18282tt得,01t,32st(舍去st33)但mrmr08.63190故 t=3 s 时质点离原点距离最近,其距离为6.08 m。1-4 一质点具有恒定加速度SIjia46。0t时,质点速度为零,位置矢量ir100。求(1)质点在任意时刻的速度和位置矢量;(2)质点的轨迹方程。解:由题意知:224,6smasmayx文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 H

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11、vxxtxvxdtdtadvx006tvx6而dtdxvxtdtdtvdxx6xttdtdx10062310tx2310tx同理4dtdvayydtdvy4tvydtdvy004即tvy4而dtdyvytdtdtvdyy4yttdtdy00422ty由此可得j ti tjvivvyx46jtitj yi xr222310(2)轨道方程由222,310tytx消 t 得yx2310即2023xy1-5 消防水枪喷出的水的流量是1min280lq。水的流速126smv。若水枪竖直向上喷射,水流上升的高度是多少?在任一瞬间空中有多少升水?解:竖直上抛的最大高度mgvH8.33220水上升到最大高度的

12、时间,由gtvvy0(令0yv,yv为上升到最高点的速度)得sgvt6.210260则 水在空中运动 5.2 s1167.460280min280slsllq文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T

13、1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文

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15、1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文

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18、档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9.可编辑st2.5喷向空中水tqtQ67.4(升)st2.5喷向空中水3.24Q(升)1-6 一升降机以加速度222.1sm上升,当上升速度为144.2sm时,有一螺帽自升降机的天花板上松落,天花板与升

19、降机的底面相距m74.2。计算:(1)螺帽从天花板落到底面所需的时间;(2)螺帽相对升降机外固定柱子下降的距离。解:以地面为参照系,坐标原点选在升降机以速度1.44.2sm上升时刻机外固定柱上对应升降机地板所在处,向上为正。(1)螺帽在t=0 时,从myy74.20处以初速为1044.2smv作上抛运动。其运动方程为200121gttvyy地板在t=0 时,以初速1044.2smv,从原点作加速运动,其方程为20221attvy螺帽落地时21yy202002121attvgttvy2220212121tgagtatysgayt705.020(2)螺帽下降的距离mgttvyy72.0212010

20、1-7如图所示,有人在离水面高h 处通过 滑轮 用绳 子 拉 船 靠文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4

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27、加速度21220220220hsdtdsvdthssvdhssvdtddtdvadtdsshssvdtdshsv2212322022023222020232220222222220hshvhsvshshshsv3202xvha的方向沿 x 轴负方向1-8 如图所示,一人站在山坡上,山坡与水平面成角。他扔出一个初速为0v的小石子,0v与水平面成角(向上),求(1)如空气阻力不计,试证小石子落在斜坡上距离为s处题 1-8图文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M

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33、ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M

34、7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9.可编辑220coscossin2gvs(2)由此证明,对于给定的0v与值,s在24时有最大值:220maxcossin1gvs解:以斜面方向为 x 轴,垂直于斜面为y 轴,扔出点为原点建立xOy 坐标系。(1)sincos0000vvvvyx20202121tgtvytgtvxyyxxcossinggggyx小石子落地时y=00cos21sin20tgtv落地时间cossin20gvt小石子落在斜坡上的距离文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E

35、4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编

36、码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E

37、4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编

38、码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E

39、4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编

40、码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E

41、4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9.可编辑coscossin2coscossin2sinsincoscoscossin2cossinsin2coscossincos2cos2sinsin4coscossin2sin21cos220220220222202220222202020gvgvgvggvggvggvgvatgtvxs(2)对于给定的0v和值sin2sincossinsincoscoscossin2220220220gvgvgvs由上式可知,小石子落在斜坡上距离s 最大值的条件是12sin2224故220ma

42、xcossin1gvs1-9 一个人扔石头的最大出手速度为125smv,他能击中一个与他的手水平距离为 l=50m,高 h 为 13m 处的一个目标吗?在这个距离上他能击中的目标的最大高度是多少?解:以出手点为原点,建立xOy 坐标,设出手速度0v与 x 轴夹角为,忽略空气阻力有2021singttvytvxcos0文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T

43、1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文

44、档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T

45、1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文

46、档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T

47、1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文

48、档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9.可编辑消去 t,得石头运动轨道方程题 1

49、-9图2202cos2tanvgxxy代入mLxsmv50,2512cos2tan50gy当0ddy时 y 取极值0)cos2tan50(2gdd0cossin22sec5032g2755.1450tang9.51故当9.51时,y 在 L=50m 处最高高度为:mgy3.129.51cos29.51tan502所以不能击中目标,能击中的最大高度是12.3m。1-10 一质点沿直线运动,其坐标x 与时间 t 如下关系,SItAextcos(A,皆为常数)。求(1)任意时刻 t 质点的加速度;(2)质点通过原点的时刻 t。解:质点运动方程tAextcos(1)速度文档编码:CC9M7T8M4K2

50、 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2J7B9文档编码:CC9M7T8M4K2 HC8T1E4D4N2 ZI3N1B2

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