《質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)》PPT課件.ppt
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大學(xué)物理,力學(xué),MECHANICS,,第一章質(zhì)點(diǎn)力學(xué),1.1質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)1.2牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用1.3動(dòng)量1.4角動(dòng)量1.5功和能,艾薩克牛頓爵士(SirIsaacNewton，1643年1月4日－1727年3月31日)，是一位英格蘭物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家、自然哲學(xué)家和煉金術(shù)士。他在1687年發(fā)表的論文《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》里，對(duì)萬有引力和三大運(yùn)動(dòng)定律進(jìn)行了描述。這些描述奠定了此后三個(gè)世紀(jì)里物理世界的科學(xué)觀點(diǎn)，并成為了現(xiàn)代工程學(xué)的基礎(chǔ)。他通過論證開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律與他的引力理論間的一致性，展示了地面物體與天體的運(yùn)動(dòng)都遵循著相同的自然定律；為太陽(yáng)中心說提供了強(qiáng)有力的理論支持，并推動(dòng)了科學(xué)革命。在力學(xué)上，牛頓闡明了動(dòng)量和角動(dòng)量守恒的原理。在光學(xué)上，他發(fā)明了反射式望遠(yuǎn)鏡，并基于對(duì)三棱鏡將白光發(fā)散成可見光譜的觀察，發(fā)展出了顏色理論。他還系統(tǒng)地表述了冷卻定律，并研究了音速。,在數(shù)學(xué)上，牛頓與戈特弗里德萊布尼茨分享了發(fā)展出微積分學(xué)的榮譽(yù)。他也證明了廣義二項(xiàng)式定理，提出了“牛頓法”以趨近函數(shù)的零點(diǎn)，并為冪級(jí)數(shù)的研究作出了貢獻(xiàn)。在2005年，牛頓曾擔(dān)任會(huì)長(zhǎng)的英國(guó)皇家學(xué)會(huì)進(jìn)行了一場(chǎng)“誰是科學(xué)史上最有影響力的人”的民意調(diào)查，在被調(diào)查的皇家學(xué)會(huì)會(huì)員和網(wǎng)民投票中，牛頓被認(rèn)為比阿爾伯特愛因斯坦更具影響力。,關(guān)于牛頓的名言,法國(guó)數(shù)學(xué)家約瑟夫路易斯拉格朗日常常說牛頓是迄今為止最偉大的天才，他還曾經(jīng)評(píng)價(jià)牛頓是“最幸運(yùn)的人，因?yàn)槲覀儫o法再找到另一個(gè)世界系統(tǒng)來確立?！庇⒏裉m詩(shī)人亞歷山大蒲柏被牛頓的造詣所感動(dòng)，寫下了這一著名的詩(shī)句：“自然和自然律隱沒在黑暗中；神說，讓牛頓去吧！萬物遂成光明?！庇杏^點(diǎn)認(rèn)為牛頓本人對(duì)他自己的成就非常謙遜，1676年，在他寫給羅伯特胡克的一封信中出現(xiàn)了一句名言：“如果我比別人看得更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募缟??！?1.1質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),,幾個(gè)概念:,質(zhì)點(diǎn):如果物體的大小比問題中所涉及的距離小的多,就可以忽略物體的形狀和大小,而把它看作是幾何的點(diǎn),叫做質(zhì)點(diǎn).質(zhì)點(diǎn)用一定的質(zhì)量m表示.,參照系:由于運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的，因此確定質(zhì)點(diǎn)的位置時(shí),需要選定一個(gè)或一組保持相對(duì)靜止的物體作為參照物,稱為參照系.對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述,隨參照系的不同而不同,這個(gè)事實(shí)稱為運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性原理.,坐標(biāo)系:為了定量地研究物體的運(yùn)動(dòng),需要在參照系中建立坐標(biāo)系,最常用的是直角坐標(biāo)系o-xyz,質(zhì)點(diǎn)的位置用它的三個(gè)直角坐標(biāo)(x,y,z)表示.,一、位置矢量質(zhì)點(diǎn)的位置可用坐標(biāo)（x,y,z)表示,也可用矢徑表示。如圖.矢徑也稱為位置矢量,簡(jiǎn)稱位矢。,1.1.1位置矢量和位移：,位置矢量的性質(zhì)：,1.矢量性：有大小，有方向。,3.相對(duì)性：質(zhì)點(diǎn)P在同一時(shí)刻t相對(duì)于參照系O1的位置為，相對(duì)于參照系O2的位置為。,極坐標(biāo)系中的位矢,對(duì)于平面曲線運(yùn)動(dòng)，可引入極坐標(biāo)系來討論質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。,,,,,q,,,O,單位矢量,方向：隨質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化。,P,質(zhì)點(diǎn)的位矢,r,,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),位置發(fā)生變化,因此其坐標(biāo)就成為時(shí)間t的函數(shù):,上式稱為質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程(函數(shù)),三、運(yùn)動(dòng)函數(shù):,運(yùn)動(dòng)方程的矢量表達(dá)式,軌跡方程：,此式表明,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以看作是各分運(yùn)動(dòng)的矢量合成,這個(gè)結(jié)論稱為運(yùn)動(dòng)的疊加原理.,例如：斜拋運(yùn)動(dòng),軌道方程：,運(yùn)動(dòng)方程：,四.位移:位置矢量的增量,1.是矢量。,2.，。,3.，----路程(標(biāo)量)。,只有在極限時(shí)，,設(shè)：t時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)在P1點(diǎn),位矢為,t+?t時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)在P2點(diǎn),位矢為,則從P1到P2的有向線段(位移)記為,注意,位移的大小和方向,1.1.2速度,平均速度,〈1〉速度的定義：,瞬時(shí)速度,〈2〉速度的方向：,〈3〉速度的大?。?瞬時(shí)速率,瞬時(shí)速度的大小被稱為瞬時(shí)速率，簡(jiǎn)稱速率v。,沿該時(shí)刻該位置軌道的切線方向并指向前進(jìn)的一側(cè)。,〈4〉直角坐標(biāo)系中，速度表達(dá)式,速度的疊加原理：質(zhì)點(diǎn)的速度是各分速度的矢量和,速率,瞬時(shí)速度的性質(zhì)：,矢量性、瞬時(shí)性、相對(duì)性,,,,,q,,,P,O,,,,,dq,dq,,O,,,,〈5〉極坐標(biāo)系中的速度,,,和對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù),解：,1.1.3加速度（acceleration）,,〈1〉加速度的定義,設(shè)：t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度為,t+?t時(shí)刻的速度為,,平均加速度,瞬時(shí)加速度,矢量性、瞬時(shí)性、相對(duì)性,瞬時(shí)加速度的性質(zhì)：,〈2〉加速度的方向,〈加速度的合成〉,〈3〉直角坐標(biāo)系中，加速度表達(dá)式,加速度的大?。?〈4〉極坐標(biāo)系中的加速度,解：,x=-4時(shí)，t=2,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌道方程為：,加速度：,速度：,速率：,解：,：繩與s夾角。,設(shè)：t=0時(shí)，兩坐標(biāo)系原點(diǎn)重合。t時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況如下,在不同的參照系,對(duì)同一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述。,例：一列車（S?系）相對(duì)于地面（S系）作勻速直線運(yùn)動(dòng),一人在車廂內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在S?,S系分別對(duì)其進(jìn)行描述,1.1.4相對(duì)運(yùn)動(dòng)（relativemotion）,,,兩邊除?t，取極限,伽里略速度變換牛頓絕對(duì)時(shí)空觀的必然結(jié)果,位移變換關(guān)系式,在不同慣性參照系中,加速度是相同的.,絕對(duì)速度,相對(duì)速度,牽連速度,對(duì)上式求導(dǎo)得,,,1.以上結(jié)論是在絕對(duì)時(shí)空觀下得出的：伽利略變換式來源于位移矢量疊加，這里我們假定“長(zhǎng)度的測(cè)量不依賴于參考系”（即空間的絕對(duì)性成立），得出位移關(guān)系。而要想得到速度關(guān)系式，還必須假定“時(shí)間的測(cè)量不依賴于參考系”,即假定在S和S’中分別測(cè)得的時(shí)間間隔dt與dt′相等（即時(shí)間的絕對(duì)性成立）。從相對(duì)論的觀點(diǎn)來看，絕對(duì)時(shí)空觀只在u<下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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