质点力学

方向：
cosa
=
x r
cosβ=
y r
cosγ=
z r
路程:质点所经路径得总长度。
三、速度
描述位置矢量随时间变化快慢得物理量
1、平均速度
在移质为点r由）A，到单B的位过时程间中内（的所平用均时位间移为称为t该，质所点发在生该的过位
程中的平均速度。
v
=
Δ Δ
r t
=
Δx Δt
i
+ΔΔ
y t
j
+
Δ Δ
0
Δx
Δ t —割线斜率（平均速度）
dx —切线斜率（瞬时速度） dt
x~t图
t tt
1
2
2、 v ~ t 图
v ~ t图
割线斜率：
Δv Δt = a
v v2
切线斜率：
dv dt
=a
v1
v ~ t 图线下得面积(位移):
0 t1
t2
x2
dt dx x2 x1 x
t1
x1
t2 t
3、 a ~ t 图
=
dθ
dt
B
Δθ A
θ
0
x
(3)、角加速度
β =ΔΔωt
β
=
lim
Δt
Δω
0Δ t
=ddωt
=ddθt2 2
(4)、匀变速率圆周运动
0
t
1 2
t2
0 t
2
2 0
2
(5)、线量与角量得关系
Δ s = rΔθ
lim Δ s
Δt 0Δ t
=
lim
Δt 0
r
Δθ

ɺ ɺ a y = ɺɺ = (ɺɺ − rθɺ 2 ) sin θ + (rθɺ + 2rθɺ) cosθ y r
ɺ ∴ ar = a x cosθ + a y sin θ = ɺɺ − rθ 2 r
ɺ ɺɺ aθ = −a x sin θ + a y cosθ = rθɺ + 2rθ =
（径向加速度） 径向加速度）
运动学方程式是质点运动学的核心
r = r (t )
⇔
x = x(t ) y = y (t ) z = z (t )
x = x(t ) 若已知 r ，即 y = y (t ) 则可通过求导数求出 z = z (t )
v
ɺ ax = vx v x , v y , v z 则可通过求导数求出 a ，即 ay = vy ɺ 若已知 v ，即 a = v z ɺz
ɺ2 + y2 + z2 ɺ ɺ 大小： 大小：v = v + v + v = x
2 x 2 y 2 z
方向余弦： 方向余弦：
cos α =
vy vx v ，cosγ = z ，cosβ = v v v
α，β，γ 分别为 v 与x、y、z轴正方向之间的夹角
（3）加速度 ）
t时刻: v = v(t )
t+△t时刻: v(t+△t)
速度增量： v = v(t+△t)-v(t) △ 平均加速度： a= △v △t 瞬时加速度： a =
△v dv i d 2 r ɺɺ lim △t = dt = v = dt 2 = r (t ) △ t →0
ˆ x ˆ yj z ˆ ˆ a = a xi + a y ˆ + a z k = ɺɺi + ɺɺˆ + ɺɺk j

1第1章 质点力学1—1 一质点的运动方程为x = 6t-t 2（SI ），则在t 由0至4s 的时间间隔内，质点的位移大小为 ；质点所走过的路程为 .1-3 一质点沿x 轴运动，其加速度a 与位置坐标x 的关系为a=2+6x 2(SI ），如果质点在原点处的速度为零，试求其在任意位置处的速度。

1-4一质点沿半径R 的圆周运动,运动方程为 θ=3+2t 2（SI ），则t 时刻质点的法向加速度大小为 an；角加速度 β= 。

1—5 某质点的运动方程为x= 3t —5t 3+6（SI),则该质点作 （A)匀加速直线运动,加速度沿x 轴正方向. （B ）匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向。

(C ）变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向。

（D ）变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向。

［ ］ 1—9 一质点作直线运动，其坐标x 与时间t 的函数曲线如图所示，则该质点在第秒瞬时速度为零；在第 秒至第 秒间速度与加速度同方向。

1—10 一物体作斜抛运动,初速度0v与水平方向夹角为θ， 如图所示，则物体到达最高点处轨道的曲率半径ρ为 .1-11一物体作如图所示的斜抛运动，测得在轨道A 点处速度v的大小为v ，其方向与水平方向夹角成30°。

则物体在A 点的切向加速度a t = ，轨道的曲率半径ρ= 。

6t(s)题1—10图 题1-11图21-12 在相对地面静止的坐标系内，A 、B 二船都以2 m/s 的速率匀速行驶，A 船沿x 轴正向,B 船沿y 轴正向。

今在船上设置与静止坐标系方向相同的坐标系（x 、y 方向单位矢用i 、j表示)，那么在A 船的坐标系中，B 船的速度（以m/s 为单位）为 ：(A)j 2i 2 + （B ）j 2i 2+-(C ）j 2i 2 -- （D ）j 2i 2- [ ]1—13 一飞机相对空气的速度大小为200km/h ，风速为56 km/h ，方向从西向东，地面雷达测得飞机速度大小为192 km/h ，方向是（A)南偏西 16。

（1）矢量形式的运动学方程
rr(t)
理论力学：Theoretical mechanics 当质点运动时r是时间t的单值连续函数。此方程常用来 进行理论推导。它的特点是概念清晰，是矢量法分析质点 运动的基础。
（2）直角坐标形式的运动学方程
x x(t)
y
y (t)
z z ( t )
这是常用的运动学方程，尤其当质点的轨迹未知时。它是 代数方程，虽然依赖于坐标系，但是运算容易。
说明： ① 参照物不同，对同一个物体运动的描述结果可能不同；
② 观察者是站在参照系的观察点上； ③ 不特别说明都以地球为参照系。
2. 坐标系
理论力学：Theoretical mechanics 为了定量研究的空间位置，就必须在参考系上建立坐标 系。参照系确定后，在参照系上选择适宜的坐标系，便于 用教学方式描述质点在空间的相对位置（方法）。
ji
解： 确定动系和静系 静系：河岸 动系：河流 研究对象：小船
理论力学：Theoretical mechanics
:0 牵连速度， ： 绝对速度， :相 对 速度
ji
由：
0
0
c2i
r d
dt
j
c1 cosi c1 sin
j
i
选取极坐标, 得
理论力学：Theoretical mechanics
0:人行走速度， ： 风速(相对于地)， :风 相对于人的速
度 由：
得： 理论力学：Theoretical mechanics
得： 解得：
y
2
2
理论力学：Theoretical mechanics
因此：x 4,y 4
风速： x2y2 4 2km/h

则质点系总外势能：
, 可引入外势能
对于第 i 个质点与第 j 个质点间的一对保守内力, 可引入 内势能 。
则质点系总内势能
把第 i 个质点所受非保守外力所做元功记为 把第个 i 质点与第 个 j 质点间的一对非保守内力所做元功 记为 ，则由质点系的动能定理可导出：
上式称为质点系的机械能定理。 定义质点系总势能： 总机械能：
质点间有内力相互作用是构成质点系的条件。
质点系内的质点是在外力与内力的共同作用下运动的； 对质点系内各质点的运动来说, 内力与外力有等同的作用。 质点系内一对对的内力造成了各质点间动量与角动量 的等量转移, 内力对质点系的运动至关重要 质点的动量 和角动量 分别从线运动和角运动的 角度描述质点的运动。质点的动量定理 和角动量 定理 指出, 力是质点动量变化率的度量, 力矩是质 点角动量变化率的度量。
对上式求时间导数可得：
由于 则：
由y 轴方向的动量定理
及y2=常量和
即可求出
用质点系动量定理解决问题可使未知内力不在方程中 出现, 因而使求解得以简化。
§2.3 动量矩定理与动量矩守恒律
一、质点系的角动量 1. 质点系角动量的定义 质点系对O点的总角动量 对O点角动量的矢量和： 定义为质点系内每个质点
式中
为质点系在质心系中对质心的角动量,
为质点系所受外力对质心力矩的矢量和。与惯性系中对固 定点的角动量定理形式相同, 均与内力矩无关。 证明: 由于各质点所受惯性力 量和 对质心力矩的矢 因此惯性力不在
方程中出现, 定理有与惯性系内定理相同的形式。 2. 质点系在质心系中对质心的角动量守恒定律 在某一过程中 则 常矢量 质点系在质心系中对过质心固定方向轴的角动量定理 （略）
证明:

例1、一炮弹发射后在其运行轨道上的最高点
h＝19.6 m处炸裂成质量相等的两块。其中一
块在爆炸后1秒钟落到爆炸点正下方的地面上，
设此处与发射点的距离S1＝1000 m，问另一 块落地点与发射点的距离是多少？（空气阻
力不计，g=9.8 m/s2)
y
解：知第一块方向竖直向下
v2
y
h
v1t1
1 2
gt12
1、质点角动量定理 L r p
dL d (r p) dr p r d p
dt dt
dt
dt
p mv
dr v dt
dp F dt
dL v mv r F dt
dL r F dt
令： M r F 为合外力对同一固定点的力矩
大小：M＝rFsin (为矢径与力之间的夹角)
I x mv2x mv1x I y mv2 y mv1y I z mv2z mv1z
平均力
F
t2 Fdt
t1
=
I
P
t2 t1 t t
例1、质量为2.5g的乒乓球以 10m/s的速率飞来，被板推 挡后，又以20m/s的速率飞 出。设两速度在垂直于板面 的同一平面内，且它们与板 面法线的夹角分别为45o和 30o，求：（1）乒乓球得到 的冲量；（2）若撞击时间 为0.01s，求板施于球的平均 冲力的大小和方向。
作业： 1.35、1.36、1.38
三、质心、 质心运动定律
1、质心：质点系的质量中心 质点系 N个质点 质量：m1 m2 m3 … mi … mN
位矢：r1, r2 , r3 , , ri , , rN
质心的位矢：
mi ri
(m为总质量)
rc i m

质点力学的应用及原理1. 引言质点力学，也被称为牛顿力学，是经典力学的一个重要分支，研究物体的运动以及受力的原理。

它是基于质点模型建立起来的，假设物体可以视为无限小的质点，忽略其形状和内部结构。

本文将介绍质点力学的应用案例以及相关原理。

2. 质点力学的应用以下是几个质点力学在实际生活中的应用案例：2.1 弹球的运动弹球是一个常见的游戏，质点力学可以用来描述弹球的运动。

根据物体受力的原理，我们可以计算出弹球在碰撞过程中的运动轨迹以及速度变化。

这对于游戏设计者来说是非常重要的，可以帮助他们确定弹球的行为，并提供更好的游戏体验。

2.2 汽车行驶的力学分析质点力学可以用于分析汽车在不同道路条件下的行驶情况。

通过考虑汽车受到的各种力（例如摩擦力、重力等），可以计算出汽车的加速度和速度变化。

这对于汽车制造商和驾驶员来说是非常重要的，能够帮助他们设计更稳定的汽车和驾驶更安全的方式。

2.3 弹簧振子的运动弹簧振子是一个重要的物理模型，广泛应用于工程和科学领域。

质点力学可以用来描述弹簧振子的运动规律。

通过考虑弹簧的弹性力和阻尼力，可以预测弹簧振子的振幅和频率，这对于设计振动系统和测量仪器是非常重要的。

2.4 行星的轨道运动质点力学可以应用于天体运动的研究。

例如，我们可以通过牛顿万有引力定律来描述行星在太阳的引力作用下的轨道运动。

这种应用对于天文学家来说是至关重要的，能够帮助他们解释行星和其他天体的运动规律。

3. 质点力学的原理质点力学的原理主要包括以下几个方面：3.1 牛顿第一定律牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出一个物体在没有受到外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。

这个定律为质点力学建立了一个重要的基础，使我们能够理解质点的运动方式。

3.2 牛顿第二定律牛顿第二定律为质点力学提供了力与物体加速度之间的关系。

定律表明，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。

这个定律为我们计算物体的加速度和力提供了一个重要的工具。

加速度为
这一分加速度叫切向加速度，表示质点速率变化的快慢。 还可以得到

例1—3 P8

1.2.3 一般曲线运动
质点运动学中最一般的运动为曲线运动，可以表示为

例1—4 P10
1.3 牛顿运动定律及其应用


1.3.1 牛顿第一定律
牛顿第一定律：任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体所作的 力迫使它改变这种状态为止。
2.变力的功
变力对物体做的功为


例1—15 P22


1.5.2 保守力的功
1.重力的功

此式表明，重力对物体所做的功只与物体的始末位置有关，与物体的运动路径无关。

2.弹性力的功

此式表明，弹性力对物体所做的功只与物体的始末位置有关，与物体的运动路径无关。

3.万有引力的功

此式表明，万有引力作的功业只与始末位置有关，而与路径无关。

1.3.4 力学中常见的几种作用力
1.万有引力

2.弹性力
因变形而产生的恢复力称为弹性力。

3.摩擦力
滑动摩擦力的大小与正压力成正比，即


1.3.5 牛顿定律的应用

例1—5 P14 例1—6 P15 例1—7 P16
1.4 动量 动量守恒定律


1.4.1 质点的动量定理

这表明，作用在质点系上的合外力在某段时间内的冲量等于质点系在同一时间内动量 的增量。

1.4.3 动量守恒定律

例1—11 例1—12 例1—13 例1—14
P19 P20 P20 P21

力学总结(质点力学和刚体力学的比较)
力学是研究物体运动及其动力学规律的学科。

在力学中，质点力学和刚体力学是两个
重要的分支，它们主要研究不同类型物体的运动和受力情况。

质点力学是研究质点在空间中的运动及其受力情况的力学分支。

质点是指无限小、质
量均匀、大小可以忽略不计的物体。

在质点力学中，主要研究质点的运动状态和运动规律。

根据牛顿第二定律，物体的运动状态与所受的合力有关，因此质点力学主要研究质点所受
的力及其对运动状态的影响。

质点力学的重要内容还包括能量守恒和动量守恒原理，通过
这些守恒原理可以描述物体在各种运动过程中的能量和动量变化情况。

刚体力学是研究刚体在空间中的运动及其受力情况的力学分支。

刚体是指形状、体积
和质量都保持不变的物体，其内部各点的相对位置保持不变。

与质点力学不同，刚体力学
需要考虑不同部位所受的不同力及相应的力矩，因为刚体的形状和尺寸不同，所受的力和
力矩也不同。

刚体力学主要研究刚体受力平衡的情况和旋转运动的规律。

在研究刚体的运
动状态时，我们需要考虑刚体的转动惯量和角动量等因素。

在日常生活中，我们所遇到的物体有的是质点，比如小球、电子等；有的是刚体，比
如机器人、汽车等。

因此，质点力学和刚体力学的研究成果不仅可以应用于科学研究，还
可以应用于工程设计和日常生活。

矢量(vector)：既有大小又有方向且只有一个方向 的物理量,如速度、加速度；
第6页，共54页。
质点：任何物体都有一定的大小和形状,但 当物体的大小和形状在所描写的运动中所起 的作用可以忽略不计时,我们就把它看作是
一个只有质量而没有大小和形状的点,称为 质点.
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二、参考系与坐标系
根据叉积运算定义,可以得到如下结果：
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四、质点的运动
运动描述
位置矢量
空间一质点 P 的位置可以用三个坐标 x,y,z 来确定,也可以用从原点O到P点的 有向线段 表示, 称 为位置矢量.
在直角坐标系中, 可以表示为
其中x,y,z,分别表示 在三个坐标轴上的分量, 分别表示沿三个坐标轴正向的单位矢量.
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质点运动过程中,其位置随时间的改变可以 表示为
或
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位移
质点在一段时间内
位置的改变称为它 在这段时间内的位
y
移,记作 ,大小标
志着在这段时间内质 点位置移动的多少,
方向表示质点的位 O 置移动方向.图中s 表示路程.
z
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P1 s P2
x
速度
坐标系：描述一个物体的运动需要另一个物体作为参考,这
个被选定的参考物体称为参考系.
为了定量地描写物体运 动的位置以及位置随时 y 间的变化,在三维空间 中,需要标出三个独立 的量来唯一地确定一点 的位置.如图所示为三 O 条坐标轴(x轴、y轴、z
轴)相互垂直的直角坐标 z
系.
第8页，共54页。
P(x,y,z) x
被称为引力质量
经典力学中不区分引力质量和惯性质量

例 题
质点作直线运动，运动方程为（ ）： 质点作直线运动，运动方程为（SI）：
x = 12t − 6t
2
时质点的位置、 求 （1）t=4s时质点的位置、速度和加速度； ） 时质点的位置 速度和加速度； （2）质点通过原点时的速度和加速度； ）质点通过原点时的速度和加速度； （3）质点速度为零时所在的位置。 ）质点速度为零时所在的位置。 解：（1）由运动方程可得速度及加速度表达式为： ）由运动方程可得速度及加速度表达式为： dx υ = = 12 − 12t dt dυ a= = −12 dt 时质点的位置、 在t=4s时质点的位置、速度和加速度分别为： 时质点的位置 速度和加速度分别为： -48m、-36m/s和-12m/s2。 、 和
dr = 2i − 2t j 解： v = dt
t = 0 v0 = 2i
t = 2 v2 = 2i − 4 j
−4 = −63 26′ 2
大小： v2 = 22 + 42 = 4.47m / s 大小： 方向： θ = arctan 方向：
v θ为 2与x轴的夹角
轴作直线运动，其位置坐标 坐标与时间的 例 一质点沿x轴作直线运动，其位置坐标与时间的 题 关系为 x=10+8t-4t2,求： x=10+8t质点在第一秒、第二秒内的平均速度。 （1）质点在第一秒、第二秒内的平均速度。 =0、 秒时的速度。 （2）质点在t=0、1、2秒时的速度。 解：（） 时刻 1 t
= ∆xi + ∆yj + ∆zk
注 意 a) b)
位移是矢量， 位移是矢量，有大小和方向
Δr r1 o z A r2
∆ r 与∆r 的区别
为标量， ∆r为标量，∆r 为矢量

力学中的质点运动学力学是研究物体运动的科学，其中质点运动学是力学中的重要分支之一。

质点运动学主要研究质点在空间中发生的运动，探索了质点运动的规律和特性。

通过深入理解质点运动学，我们可以更好地理解和描述物体在空间中的运动情况。

一、质点的定义和描述1.1 质点的概念在力学中，将没有大小和形状的物体称为质点。

由于没有具体尺寸，故忽略了它们所占据的体积。

1.2 质点的位置表示质点在坐标系中位置的表示通常采用直角坐标系或极坐标系来进行描述。

直角坐标系使用x、y、z轴分别表示空间中三个方向上的位移；而极坐标系则通过径向距离r和极角θ来描述位置。

二、位移与速度2.1 位移与平均速度质点从初始位置到最终位置所经过的路径称为路径s，而两个位置之间的位移Δs等于最终位置减去初始位置。

平均速度V_avg等于位移Δs除以经过时间Δt，即V_avg=Δs/Δt。

2.2 瞬时速度瞬时速度V是指在某一瞬间的瞬时位移对应的速度。

当时间趋于无穷小（即Δt→0）时，质点的平均速度趋近于瞬时速度，即V_avg→V。

三、加速度和运动图像3.1 加速度加速度a定义为单位时间内质点速度的变化率。

当质点在匀加速运动下，由初始速度v₀和加速度a所决定的位移s与时间t之间满足s=v₀·t+1/2·a·t²。

3.2 运动图像运动图像是描述物体运动过程中位置随时间变化情况的一种方法。

根据不同类型的质点运动学模式，可以绘制出直线运动、曲线运动等不同形式的运动图像。

四、匀变速直线运动4.1 定义与表达式匀变速直线运动是指物体在直线上以恒定加速度a进行运动的情况。

其位移与时间之间存在着关系s=v₀·t+1/2·a·t²。

4.2 特殊情况：匀速直线运动与匀减速直线运动当加速度a为0时，质点在直线上做匀速直线运动；当加速度a小于0时，质点在直线上做匀减速直线运动。

五、曲线运动5.1 圆周运动圆周运动是指质点沿着一条固定半径的圆形路径进行的运动。

四大基础力学力学是物理学的一个重要分支，主要研究物体运动的原因和规律。

在力学中，存在着四大基础力学，它们分别是：质点力学、刚体力学、弹性力学和流体力学。

这四个力学领域各自独立，但又相互联系，共同构成了力学的基础。

一、质点力学质点力学是研究质点在力的作用下的运动规律的力学分支。

质点是物体的极限，可以看做是没有大小和形状的。

质点力学主要研究质点的运动、力的性质以及质点之间的相互作用。

它的基本原理是牛顿三定律，即质点在外力作用下的运动满足牛顿第一定律、第二定律和第三定律。

质点力学是力学的基础，其他力学领域都是在质点力学的基础上发展起来的。

二、刚体力学刚体力学是研究刚体在力的作用下的运动规律的力学分支。

刚体是指形状和大小不变的物体，可以看做是由许多质点组成的。

刚体力学主要研究刚体的平衡、运动以及刚体之间的相互作用。

它的基本原理是牛顿力学的扩展，包括平衡条件、力矩和角动量等概念。

刚体力学的研究对象更加复杂，需要考虑物体的形状和结构，但仍然是力学的基础。

三、弹性力学弹性力学是研究物体在外力作用下变形和恢复的规律的力学分支。

弹性力学主要研究物体的弹性性质、弹性变形以及弹性力的作用。

它的基本原理是胡克定律，即物体的变形与所受外力成正比。

弹性力学的研究对象是弹性体，它们能够在外力作用下发生形变，但在外力消失后能够完全恢复原状。

弹性力学在工程和材料科学中有广泛的应用，例如弹性体的设计和材料的选用等。

四、流体力学流体力学是研究流体运动规律的力学分支。

流体可以分为液体和气体，它们都具有流动性。

流体力学主要研究流体的运动、流体之间的相互作用以及流体力的作用。

它的基本原理是质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本方程。

流体力学的研究对象更加复杂，需要考虑流体的流动性和形状变化等因素。

流体力学在气象学、海洋学和工程学等领域有重要的应用价值。

四大基础力学共同构成了力学的基础，它们各自研究不同的物体和力的作用规律。

质点力学研究质点的运动，刚体力学研究刚体的运动，弹性力学研究物体的变形，流体力学研究流体的流动。

现在来补充说明
∑F
i =1
n
(i ) i
= 0 这一条件。
①. 首先，我们这里不能根据牛顿第三定律来提供这一条件。因为如果承认牛顿第三定律， 则当然可以由（A）式得到（B）式，但是这就违背了我们在这里进行注解的初衷：我 们原本就是想撇开牛顿定律去得出（B） ；其次，第一章中已指出，牛顿第三定律实际 是一个关于力的性质的很强的假设，不是一个物理上普遍的定律,物理学中有些力并不 符合这个定律 （例如洛仑兹力） ； 另外， 第一章中我们还指出， 就现今物理学的观点看， 牛顿第三定律所说的“相互作用是同时的”值得怀疑，它隐含着力的超距作用机制在内， 这是第三定律用到近代物理中遇到的又一个困难。实际上力并不能即时跨越空间发生 作用，而是以不大于光速的有限速率传递的。 ②. 迄今为止， 人们发现对于一个孤立的系统 （即没有受到外力作用的系统） ， 动量都守恒。 也就是说，一系统即使不服从牛顿定律，但只要是孤立的，动量守恒定律仍成立。所 以，动量守恒定律可以不依赖于牛顿第三定律而独立存在，而且是比牛顿定律更为基 本的（或说更为普遍的）物理规律。质点系的动量守恒律可以被表为：如果作用于质 点系的总外力为零， 则质点系的总动量不变， 而不论内力是多么复杂地相互作用着 （注 意这里动量守恒是针对整个质点系来说的，至于组内各个质点的动量则因各自所受到 的内力和外力之和未必也是零而不守恒） 。 这样就可以由动量守恒律得出上述内力之和 为0即 恒律
∑F
i =1
n
(i ) i
= 0 条件并由（A）推出（B）时已
看到，除了动量守恒律外还应用了单个质点的动量定理。实际上不论是正文还是刚才 所注的推导都不是由一般到特殊的推理，推导过程中都临时插入了除前提以外的条件 （如牛顿第三定律或动量守恒律等） ， 因此严格意义上只是“引出”而不是“推出” 。 反过来， 牛顿第二定律及单个质点的动量定理却确实能作为质点系动量定理的特例。可见，相 比起来，质点系动量定理最弱、最基本。引出式的“推出”只是出于教学上的考虑，动 量定理作为更普遍的公理其实也不需要去推出。

方向： 90， arccos vy 3342 '
v
arccos vz 5618'
v
二、平均加速度与瞬时加速度
1、平均加速度：速度矢量对时间的平均变化率。
a v v(t t) v(t)
t
t
v(t )

v

速度矢端曲线
v( t t )
§2.3 质点的直线运动(x vx ax )
一、运动学方程
x xt
二、速度和加速度
1、速度（瞬时速度）
vx

dx dt
大小表示质点在t时刻运动的快慢；
正负分别对应于质点沿Ox正向和负向运动。
2、加速度
ax

dvx dt

d2x dt 2
ax与vx同号，则加速；ax与vx反号，则减速。
4、质点的运动学轨迹方程
质点运动时描出的轨迹称为质点的轨迹。 也就是位置矢量的矢端曲线。
质点在平面Oxy上运动，
轨迹方程： y y(x) 或者：f (x, y, z) 0
例题：r R cos tiˆ R sin tˆj, 求:轨迹方程。
y R
解： x2 y2 R2.
x
二、位移
v
v
v
4、注意：
（1）平均速度的大小不等于平均速率。 （2）瞬时速度的大小等于瞬时速率。 （3）即使位置矢量的大小不变，也可以有速度。
ΔS
r(t )
r
S
r(
t

t
)
o
dr / dt
r(t )
ΔS

S
r

r( t t )

质点力学知识点总结一、质点的运动1、质点的定义质点是一个没有大小、形状和结构，可以看成是质量集中在一点的物体, 即物体的体积可忽略不计，所以质点的运动只需关注其所处的位置即可。

2、质点的位移质点的位移是指质点从一个位置移动到另一个位置的变化，位移可以用矢量来表示，矢量的大小为质点从一个位置到另一个位置的距离，方向为质点的运动方向，位移的大小和方向描述了质点的运动状态。

3、质点的速度质点的速度是指质点在单位时间内所经历的位移，速度可以用标量或矢量来描述，标量速度为质点在单位时间内所经历的距离假, 矢量速度为质点在单位时间内所经历的位移矢量，速度的大小为速率，速度的方向为质点运动的方向。

4、质点的加速度质点的加速度是指单位时间内速度的变化率，即速度随时间的变化率。

加速度可以用标量或矢量来描述，标量加速度为速度变化的大小，矢量加速度为速度变化的矢量，加速度描述了质点的速度变化状态。

5、牛顿第二定律牛顿第二定律规定了质点的运动规律，即力是质量与加速度的乘积，力的方向与加速度的方向一致，力的大小为质点所受合力的大小，牛顿第二定律表达了质点的运动规律和力学定律。

二、质点的力学性质1、质点的质量质点的质量是指质点所具有的惯性量，质量越大，质点的惯性越大，质量是物体的基本属性，质点的质量越大，所需施加的力和加速度越大。

2、质点的重力质点的重力是指质点所受的地球引力，重力的大小为质点的质量与地球引力的大小的乘积，重力的方向为向下，重力是一种基本力，在物体的质量和地球引力的作用下，质点会受到重力的作用而做加速运动。

3、质点的弹力质点的弹力是指质点所受的弹簧力或弹簧样力，弹力的大小为弹簧的弹性系数与弹簧伸长或压缩的长度的乘积，弹力的方向为弹簧的伸长或压缩的方向，弹力是一种非接触力，在弹簧伸长或压缩时物体会受到弹力的作用而产生振动运动。

三、质点的运动方程1、直线运动质点的直线运动是指质点在直线上做运动，即质点所处位置只在直线上变化，质点的直线运动方程为s=vt，质点的速度为v，时间为t，s为质点所处的位移。

1-1 运动的描述
一. 参照系和坐标系 参照系 为了描述一个物体的运动，必须选择另一个 物体作为参考，被选作参考的物体称为参照系。 Z 日心系
地面系
o 地心系 X
Y
因此，参照系的选择是任意的，不一定是静止的物体。 坐标系 为了定量地确定物体的运动，须在参照系上选
用 一个坐标系。
二、位置矢量
运动方程
ห้องสมุดไป่ตู้
Δ r r r
1
Δs
B Г
2
r Δ x 2 Δ y 2 Δ z 2
位移方向由A指向B. 路程 s :质点在t时间内运动的弧长.是标量.
r a ) r 为标量，r 与 都为矢量
b ) r r2 r1 r r2 r1 r r2 r1 r r
R地球 6.4 102 km, R太阳地球 1.5 108 km
;
但研究地球自转时就不能把地球视为质点了)
第一章

质点力学
本章基本内容
●位矢、位移、速度、加速度
●运动的叠加原理
●牛顿运动定律及动力学问题 ●功、动能、势能、动能定理及机械能守恒定律
●冲量、动量、动量定理及其守恒定律
减速转动
方向相反
由于在定轴转动中轴 的方位不变,故、只 有沿轴的正负两个方 向,可以用标量代替.
例4：一质点运动轨迹为抛物线
(SI) (SI)
求：x= 4m时（t>0)，粒子的速度、加速度。
解：
(SI) 4 t 2 t 2s (t 0) (SI)
vv 2 44i 24 jm / / s t t 2 i 24 j m s