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1、物理质点运动学第1页，本讲稿共22页大学物理大学物理张耀方（张耀方（Daisy）QQ群：群：348431093 进群后请修改群名片格式：进群后请修改群名片格式：班级班级+姓名，例姓名，例“光信光信01-某某某某”第2页，本讲稿共22页给开始学习大学物理的同学们给开始学习大学物理的同学们：在科学上没有平坦的大道，只有那些在崎岖小路上不畏在科学上没有平坦的大道，只有那些在崎岖小路上不畏劳苦攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。劳苦攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。马克思马克思 提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许是一个数学上或实验上的技能而
2、已，而提出决问题也许是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却新的问题，新的可能性，从新的角度去看旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。爱因斯坦爱因斯坦 这两段话告诉我们，学习的过程本身充满了艰辛，需这两段话告诉我们，学习的过程本身充满了艰辛，需要勇气和毅力，同时，学习的目的不光是为了直接应用，要勇气和毅力，同时，学习的目的不光是为了直接应用，更是为了更是为了创新创新。什么是最好的学习方法？就是。什么是最好的学习方法？就是以一个创造者以一个创造者的身份来学习的身份来学习。最后，想告
3、诉同学们的是，做人如做画，须。最后，想告诉同学们的是，做人如做画，须“心存远大，落于细微心存远大，落于细微”，从点滴做起，从现在做起，坚持就是，从点滴做起，从现在做起，坚持就是胜利。胜利。大学物理大学物理第3页，本讲稿共22页 大学物理教学计划分两学期：大学物理教学计划分两学期：第一学期：第一学期：上上册（册（60学时，学时，4学分）学分）第二学期：第二学期：下册（下册（45学时，学时，4学分）学分）大学物理是中学物理的延伸与拓展，与中学物理大学物理是中学物理的延伸与拓展，与中学物理相比，在形式上，有两点重要区别：相比，在形式上，有两点重要区别：1、一维、二维、一维、二维三维三维要用到要用到矢
4、量矢量（向量）运算（向量）运算2、恒量、恒量变量变量要用到要用到微积分微积分运算运算 从以往经验看，不少同学学习大学物理的从以往经验看，不少同学学习大学物理的“拦路拦路虎虎”正是上面所提到的高等数学知识。希望同学们一正是上面所提到的高等数学知识。希望同学们一定要抽时间复习。定要抽时间复习。大学物理大学物理第4页，本讲稿共22页 大学课程种类多、含量大，老师不可能像中学大学课程种类多、含量大，老师不可能像中学那样把一个知识点讲得细而又细，也不可能有太多那样把一个知识点讲得细而又细，也不可能有太多的时间供同学们去操练，这就要求在大学里学习要的时间供同学们去操练，这就要求在大学里学习要注意方法：注意
5、方法：1、听讲记录，把握重点；、听讲记录，把握重点；2、看书做题，强调自学；、看书做题，强调自学；3、照顾兴趣，培养特长。、照顾兴趣，培养特长。大大学学物物理理课课是是工工科科院院校校的的一一门门基基础础课课（工工具具课课），对对后后续续的的相相关关专专业业课课，有有着着重重要要的的意意义义，希希望望同同学学们重视它，学好它。们重视它，学好它。大学物理大学物理第5页，本讲稿共22页要求：要求：1、听课：、听课：（2）遵守课堂纪律）遵守课堂纪律（3）建议做笔记）建议做笔记2、作业：、作业：（1）16开纸，姓名、班级、序号，开纸，姓名、班级、序号，（由（由课代表课代表按序号按序号理好，装入作业袋）
6、理好，装入作业袋）（2）每次课前交上一次布置的作业）每次课前交上一次布置的作业（3）对教材上的作业，不必抄题）对教材上的作业，不必抄题（4）每次）每次批批1/3，作业注意保存，作业注意保存3、考核：、考核：平时、期末平时、期末三七开三七开（1）上课须起立）上课须起立平时成绩包括听课、作业、期中考平时成绩包括听课、作业、期中考试等。试等。大学物理大学物理第6页，本讲稿共22页大学物理大学物理第一篇第一篇 力学基础力学基础伽利略伽利略牛顿牛顿第7页，本讲稿共22页大学物理大学物理 本本章章首首先先借借助助矢矢量量语语言言对对质质点点的的运运动动给给予予简简洁洁而而完备的描述，建立完备的描述，建立运
7、动学方程运动学方程，并求解运动学方程；，并求解运动学方程；然后然后讨论讨论刚体定轴转动刚体定轴转动的的运动学方程运动学方程；最最后后引引入入运运动动的的相相对对性性，最最终终解解决决运运动动学学中中的的两类问题。两类问题。第8页，本讲稿共22页大学物理大学物理第第1章章 质点运动学质点运动学（Kinematics of particles）1-1 质点运动学基本概念质点运动学基本概念一、质点、参考系和坐标系（一、质点、参考系和坐标系（P1-4,自学）自学）二、位置矢量二、位置矢量（position vector）（位矢、矢径、径矢）（位矢、矢径、径矢）位置矢量：位置矢量：矢径的大小（模）为矢径
8、的大小（模）为1、直角坐标系、直角坐标系第9页，本讲稿共22页大学物理大学物理其方向用方向余弦表示为其方向用方向余弦表示为注：书上用黑体表示矢量，书写时须加箭头注：书上用黑体表示矢量，书写时须加箭头!2、极坐标系（略）、极坐标系（略）三、运动方程与轨道三、运动方程与轨道 一般地，质点的坐标和矢径都是时间一般地，质点的坐标和矢径都是时间t的函数的函数:称为称为坐标式坐标式（或（或分量式分量式）运动方程，而）运动方程，而称为称为矢量式矢量式运动方程。运动方程。第10页，本讲稿共22页大学物理大学物理质点的空间运动所经过的路径称为轨道。质点的空间运动所经过的路径称为轨道。在运动在运动方程中，方程中，
9、消去消去t得得f(x,y,z)=0,此方程称为质点的此方程称为质点的轨道方程轨道方程。例例1、质点的运动方程为、质点的运动方程为求其轨道方程。求其轨道方程。解：将题给方程改写为解：将题给方程改写为（1）+（2）得）得质点的轨道方程质点的轨道方程第11页，本讲稿共22页大学物理大学物理1-2 位移和速度位移和速度一、位移一、位移（displacement）和路程和路程（path）：）：位移位移 质点在一段时间内质点在一段时间内位置的改变。位置的改变。Ar(t)rx y z Or(t+t)B位移：位移：轨迹轨迹路程：路程：质点实际运动轨迹的长度质点实际运动轨迹的长度s，如图。如图。sr(t+t)r
10、(t)Orr B A 注注:（1）第12页，本讲稿共22页大学物理大学物理（2）要分清要分清二、平均速度与平均速率二、平均速度与平均速率1、平均速度、平均速度(average velocity)矢量矢量2、平均速率、平均速率(average speed)标量标量三、（瞬时三、（瞬时）速度与速率）速度与速率1、速度、速度速度方向：速度方向：沿轨迹沿轨迹切线方向。切线方向。等的几何意义。等的几何意义。第13页，本讲稿共22页大学物理大学物理2、速度大小、速度大小（速率）（速率）直角坐标系中：直角坐标系中：二维时，用二维时，用 和和 x 轴夹角轴夹角 表示：表示：在在SI制中，速度的单位是制中，速度
11、的单位是m s-1第14页，本讲稿共22页大学物理大学物理1-3 加速度加速度(acceleration)一、速度增量一、速度增量二、平均加速度二、平均加速度定义：定义：三、（瞬时）三、（瞬时）加速度加速度 第15页，本讲稿共22页大学物理大学物理在直角坐标系中，在直角坐标系中，可用分量式计算：可用分量式计算：在在SI制中，加速度的单位是制中，加速度的单位是m s-2例例2、一质点在、一质点在x-y平面上运动，其运动方程为平面上运动，其运动方程为第16页，本讲稿共22页大学物理大学物理例例2、一质点在、一质点在x-y平面上运动，其运动方程为平面上运动，其运动方程为(1)写出质点的矢量运动方程（
12、写出质点的矢量运动方程（位置矢量位置矢量）；）；(2)求出求出t1=1s,t2=2s时的矢径，并计算时的矢径，并计算t1t2内的平内的平均速度；均速度；(3)求出质点速度的分量式，计算求出质点速度的分量式，计算t=4s时速度的大小、时速度的大小、方向；方向；(4)求出质点加速度的分量式，计算求出质点加速度的分量式，计算t=4s时加速度的时加速度的大小、方向。大小、方向。第17页，本讲稿共22页大学物理大学物理(1)写出质点的矢量方程；写出质点的矢量方程；(2)求出求出t1=1s,t2=2s时的矢径，并计算时的矢径，并计算t1t2内的平均速度；内的平均速度；(3)求出质点速度的分量式，计算求出质
13、点速度的分量式，计算t=4s时速度的大小、方时速度的大小、方向；向；t=4s时，时，v x=3,v y=7.第18页，本讲稿共22页大学物理大学物理(4)求出质点加速度的分量式，计算求出质点加速度的分量式，计算t=4s时加速度的时加速度的大小、方向。大小、方向。（与（与 x 轴夹角）轴夹角）第19页，本讲稿共22页大学物理大学物理例例1-2（P10）hs解：解：设船离岸为设船离岸为s时的速度大时的速度大小为小为v，以以 l表示船到定滑表示船到定滑轮的绳长，则轮的绳长，则方向向左。方向向左。第20页，本讲稿共22页大学物理大学物理hsvv0方法方法2：把船对岸的速度分解为把船对岸的速度分解为沿绳的分量和沿绳的分量和绳的分绳的分量。其中，沿绳的分量量。其中，沿绳的分量大小即等于大小即等于v0.第21页，本讲稿共22页作业：作业：书书 P22 1-1、1-2、1-51.4 运动描述的相对性运动描述的相对性（本章难点）（本章难点）思考题思考题：（不用写在纸上）（不用写在纸上）书书P23 1-1、1-2、1-3、1-4预习：预习：第22页，本讲稿共22页