大学物理质点运动时间空间
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大学物理第1章质点运动学质点运动学是物理学中研究物体运动的学科,它是物理学的一个重要分支,是学习物理的基础之一。
一、质点运动学的概念质点运动学是研究质点运动的学科,它把物体看作质点,即把物体看成一个点,而不考虑其体积大小。
质点运动学的主要研究内容包括:位置、速度、加速度等运动量的描述,以及运动的曲线形状、动量、能量等方面的分析。
二、质点的运动质点的运动可以分为匀速运动和非匀速运动两种情况。
1.匀速运动匀速运动是指质点在单位时间内沿着同一直线等距离地移动的运动。
匀速运动的速度大小是恒定的,可以用速度公式v=d/t来计算。
2.非匀速运动非匀速运动是指质点在单位时间内沿任意曲线路径移动的运动。
非匀速运动中质点的速度大小是变化的,需要用微积分的方法进行分析和计算。
三、质点运动中的基本物理量在质点运动中,需要描述质点的运动状态和变化情况。
主要的量包括:1.位置位置是指质点在空间中所处的位置,通常使用坐标表示。
我们可以通过坐标系建立一个参照系,来描述质点的位置。
2.位移位移是指质点从一个位置到另一个位置的距离和方向,通常用符号Δr表示。
位移的大小可以用位移公式Δr=r2-r1来计算。
3.速度速度是指质点在单位时间内所改变的位置,通常用符号v 表示。
速度的大小可以用速度公式v=Δr/Δt来计算。
4.加速度加速度是指质点在单位时间内速度所改变的量,通常用符号a表示。
加速度的大小可以用加速度公式a=Δv/Δt来计算。
四、质点的曲线运动在质点运动中,一些运动路径可能是曲线运动。
曲线运动的路径通常可以用弧长s、曲率半径r、圆心角等来表征。
1.弧长弧长是指质点在曲线路径上所走过的曲线长度,通常用符号s表示。
弧长的大小可以用弧长公式s=rθ来计算。
2.曲率半径曲率半径是指曲线在任一点上的曲率半径,通常用符号r 表示。
曲率半径可以根据曲线的形状计算得出。
3.圆心角圆心角是指质点所在的路径所对应的圆所对应的圆心角度数,通常用符号θ表示。
质点的运动轨迹与所选取的参考系有关。
本节讨论在两个以恒定速度作相对运动的坐标系中,质点的位移、速度与坐标系的关系。
一、时间与空间在牛顿力学范围内,时间与空间的测量与参考系的选取无关,这就是时间的绝对性和空间的绝对性。
1.时间的绝对性在两个作相对直线运动的参考系中,时间的测量与参考系无关。
2.空间的绝对性在两个作相对直线运动的参考系中,长度的测量与参考系无关。
3.经典力学的时空观1)绝对空间:空间两点之间的距离不管从哪个坐标系测量,结果都是相同的;2)绝对时间:同一运动所经历的时间在不同的坐标系中测量都是相同的。
经典力学的时空观是和大量日常生活经验相符合的。
二、相对运动1. 描述运动的相对性在牛顿力学范围内,运动质点的位移、速度和运动轨迹则与参考系的选取有关,即运动的描述具有相对性。
例子:图1 不同的观察者观察的结果不同2. 速度关系1)位移的关系:设有两个参考系,S 系(O xy 坐标系),静止不动;S'系(O'x'y '坐标系),以速度u 相对于S 系匀速运动。
在Δt 时间内,S'(动系)沿x 轴相对于S (静)系的位移为t u r ∆∆ =0;假设质点在S 系中,位移为r ∆,质点在S'系中,位移为r '∆ ,二者关系为 0r r r ∆∆∆+'=或 tu r r ∆+'∆=∆ (2)速速速速速tr t r t r ∆∆∆∆∆∆0 +'=速速速速 u v v +'=——Galileo 速速速速速速速速v 速速速速速速速速速速速S 速速速速速v’速速速速速速速速速速速S'速速速速速u 速速速速速速S'速速速速S 速速速速速图2相对运动的研究。