大学物理上总复习知识要点与例题共66页
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质点运动学知识点:1.参考系为了确定物体的位置而选作参考的物体称为参考系。
要作定量描述,还应在参考系上建立坐标系。
2.位置矢量与运动方程位置矢量(位矢):是从坐标原点引向质点所在的有向线段,用矢量r 表示。
位矢用于确定质点在空间的位置。
位矢与时间t 的函数关系:r r(t )x(t)i? y(t)?j z(t )k?称为运动方程。
位移矢量:是质点在时间△ t内的位置改变,即位移:r r (t t ) r (t )轨道方程:质点运动轨迹的曲线方程。
3. 速度与加速度平均速度定义为单位时间内的位移,即:方向的变化。
速度,是质点位矢对时间的变化率:d r ~d t平均速率定义为单位时间内的路程:速率,是质点路程对时间的变化率:dsdt加速度,是质点速度对时间的变化率:dv dt4. 法向加速度与切向加速度加速度adv dt an ? a tv 2 法向加速度a n,方向沿半径指向曲率中心(圆心),反映速度dv切向加速度at頁,方向沿轨道切线’反映速度大小的变化在圆周运动中,角量定义如下:5. 相对运动对于两个相互作平动的参考系,有rpk r pk' r kk', v pk V pk'vkk' , a pk a pk' a kk'重点:1. 掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等描述 质点运动和运动变化的物理量,明确它们的相对性、瞬时性和矢 量性。
2. 确切理解法向加速度和切向加速度的物理意义;掌握圆周运动的角量和线量的关系,并能灵活运用计算问题。
角速度d dt角加速度d dtR 2,a tdv dt3. 理解伽利略坐标、速度变换,能分析与平动有关的相对运动问题。
难点:1法向和切向加速度2. 相对运动问题二功和能知识点:1.功的定义质点在力F 的作用下有微小的位移dr (或写为ds ),则力作的功定义 为力和位移的标积即dA F dr F dr cos Fdscos对质点在力作用下的有限运动,力作的功为bA F dra 在直角坐标系中,此功可写为bb bAa FxdX aF y dy玄 F zdz应当注意:功的计算不仅与参考系的选择有关,一般还与物体的运动路径有关。
刚体复习重点(一)要点质点运动位置矢量(运动方程) r = r (t ) = x (t )i + y (t )j + z (t )k ,速度v = d r/d t = (d x /d t )i +(d y /d t )j + (d z /d t )k ,动量 P=m v加速度 a=d v/d t=(d v x /d t )i +(d v y /d t )j +(d v z /d t )k曲线运动切向加速度 a t = d v /d t , 法向加速度 a n = v 2/r .圆周运动及刚体定轴转动的角量描述 θ=θ(t ), ω=d θ/d t , β= d ω/d t =d 2θ/d t 2,角量与线量的关系 △l=r △θ, v=r ω (v= ω×r ),a t =r β, a n =r ω2力矩 M r F 转动惯量 2i i J r m =∆∑, 2d mJ r m =⎰ 转动定律 t d L M =M J α= 角动量: 质点p r L ⨯= 刚体L=J ω;角动量定理 ⎰tt 0d M =L -L 0角动量守恒 M=0时, L=恒量; 转动动能2k E J ω= (二) 试题一 选择题(每题3分)1.一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M 的定滑轮,绳的两端分别悬有质量为m 1和m 2的物体(m 1<m 2),如图.绳与轮之间无相对滑动.若某时刻滑轮沿逆时针方向转动,则绳中的张力(答案:C )(A) 处处相等. (B) 左边大于右边.(C) 右边大于左边. (D) 哪边大无法判断. 2.将细绳绕在一个具有水平光滑轴的飞轮边缘上,现在在绳端挂一质量为m 的重物,飞轮的角加速度为β.如果以拉力2mg 代替重物拉绳时,飞轮的角加速度将 (答案:C )(A) 小于β. (B) 大于β,小于2 β. (C) 大于2 β. (D) 等于2 β.3. 均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示,今使棒从水平位置由静止开始自由下落,在棒摆动到竖立位置的过程中,下述说法哪一种是正确的?(A) 角速度从小到大,角加速度从大到小. (答案:A )(B) 角速度从小到大,角加速度从小到大.(C) 角速度从大到小,角加速度从大到小.(D) 角速度从大到小,角加速度从小到大.4. 关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是(答案:C )(A) 只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关.(B) 取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关.(C) 取决于刚体的质量,质量的空间分布和轴的位置.(D) 只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关.5. 花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0,角速度为ω0.然后她将两臂收回,使转动惯量减少为J 0/3.这时她转动的角速度变为(答案:D )(A) ω0/3. (B) ()3/1 ω0. (C) 3 ω0. (D) 3ω0.二、填空题1.(本题4分)一飞轮作匀减速运动,在5s 内角速度由40π rad/s 减少到10π rad/s ,则飞轮在这5s内总共转过了 圈,飞轮再经 的时间才能停止转动。
o 第2章 质点动力学一、质点:是物体的理想模型。
它只有质量而没有大小。
平动物体可作为质点运动来处理,或物体的形状大小对物体运动状态的影响可忽略不计是也可近似为质点。
二、力:是物体间的相互作用。
分为接触作用与场作用。
在经典力学中,场作用主要为万有引力(重力),接触作用主要为弹性力与摩擦力。
1、弹性力:(为形变量)2、摩擦力:摩擦力的方向永远与相对运动方向(或趋势)相反。
固体间的静摩擦力: (最大值)固体间的滑动摩擦力:3、流体阻力: 或。
4、万有引力:特例:在地球引力场中,在地球表面附近:。
式中R 为地球半径,M 为地球质量。
在地球上方(较大),。
在地球内部(),。
三、惯性参考系中的力学规律 牛顿三定律牛顿第一定律:时,。
牛顿第一定律阐明了惯性与力的概念,定义了惯性系。
牛顿第二定律:普遍形式:;h经典形式: (为恒量)牛顿第三定律:。
牛顿运动定律是物体低速运动()时所遵循的动力学基本规律,是经典力学的基础。
四、非惯性参考系中的力学规律1、惯性力:惯性力没有施力物体,因此它也不存在反作用力。
但惯性力同样能改变物体相对于参考系的运动状态,这体现了惯性力就是参考系的加速度效应。
2、引入惯性力后,非惯性系中力学规律:五、求解动力学问题的主要步骤恒力作用下的连接体约束运动:选取研究对象,分析运动趋势,画出隔离体示力图,列出分量式的运动方程。
变力作用下的单质点运动:分析力函数,选取坐标系,列运动方程,用积分法求解。
第3章 机械能和功一、功1、功能的定义式:恒力的功:变力的功:2、保守力若某力所作的功仅取决于始末位置而与经历的路径无关,则该力称保守力。
或满足下述i关系的力称保守力:3、几种常见的保守力的功:(1)重力的功:(2)万有引力的功:(3)弹性力的功:4、功率二、势能保守力的功只取决于相对位置的改变而与路径无关。
由相对位置决定系统所具有的能量称之为势能。
1、常见的势能有(1)重力势能(2)万有引力势能(3)弹性势能2、势能与保守力的关系(1)保守力的功等于势能的减少(2)保守力为势能函数的梯度负值。