大学物理第一章质点运动学
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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。
大学物理第1章质点运动学ppt课件•质点运动学基本概念•直线运动中质点运动规律•曲线运动中质点运动规律•相对运动中质点运动规律目录•质点运动学在日常生活和工程技术中应用•总结回顾与拓展延伸质点运动学基本概念01质点定义及其意义质点定义用来代替物体的有质量的点,是一个理想化模型。
质点意义突出物体具有质量这一要素,忽略物体的大小和形状等次要因素,使问题得到简化。
参考系与坐标系选择参考系定义为了研究物体的运动而选作标准的物体或物体系。
坐标系选择为了定量描述物体的位置及位置的变化,需要在参考系上建立适当的坐标系。
常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系等。
位置矢量与位移矢量位置矢量定义从坐标原点指向质点的矢量,用r表示。
位移矢量定义质点从初位置指向末位置的有向线段,用Δr表示。
质点在某时刻的位置矢量对时间的变化率,即单位时间内质点位移的矢量,用v 表示。
速度定义加速度定义速度与加速度关系质点在某时刻的速度矢量对时间的变化率,即单位时间内质点速度的变化量,用a 表示。
加速度是速度变化的原因,速度变化快慢与加速度大小成正比,方向与加速度方向相同。
速度加速度定义及关系直线运动中质点运动02规律匀速直线运动特点及应用特点质点在直线运动中,速度大小和方向均保持不变。
应用描述物体在不受外力或所受合外力为零的情况下的运动状态。
匀变速直线运动规律探究定义质点在直线运动中,加速度大小和方向均保持不变。
运动学公式包括速度公式、位移公式和速度位移关系式,用于描述匀变速直线运动的基本规律。
定义物体在重力的作用下从静止开始下落的运动。
运动学公式包括位移公式、速度公式和速度位移关系式,用于描述自由落体运动的基本规律。
运动特点初速度为零,加速度为重力加速度,方向竖直向下。
自由落体运动分析竖直上抛运动过程剖析定义物体以一定的初速度竖直向上抛出,仅在重力作用下的运动。
运动特点具有竖直向上的初速度,加速度为重力加速度,方向竖直向下。
第一章 质点运动学一、 基本要求1.掌握位矢、位移、速度、加速度,角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。
2. 能借助于直角坐标计算质点在平面内运动时的速度、加速度。
3.能计算质点作圆周运动时的角速度和角加速度,切向加速度和法向加速度。
4.理解伽利略坐标,速度变换。
二、 基本内容1.位置矢量(位矢)位置矢量表示质点任意时刻在空间的位置,用从坐标原点向质点所在点所引的一条有向线段r 表示。
r 的端点表示任意时刻质点的空间位置。
r同时表示任意时刻质点离坐标原点的距离及质点位置相对坐标系的方位。
位矢是描述质点运动状态的物理量之一。
注意:(1)瞬时性:质点运动时,其位矢是随时间变化的,即()t r r=;(2)相对性:用r描述质点位置时,对同一质点在同一时刻的位置,在不同坐标系中r 可以是不相同的。
它表示了r的相对性,也反映了运动描述的相对性;(3)矢量性:r为矢量,它有大小,有方向,服从几何加法。
在直角坐标系Oxyz 中k z j y i x r++= 222z y x r r ++==r z r y r x ===γβαcos ,cos ,cos质点运动时, ()t r r= (运动方程矢量式)()()()⎪⎩⎪⎨⎧===t z z t y y t x x (运动方程标量式)。
2.位移()(),j y i x t r t t r r ∆+∆=-∆+=∆ r∆的模()()22y x r ∆+∆=∆ 。
注意:(1)r∆与r ∆:前者表示质点位置变化,是矢量,同时反映位置变化的大小和方位;后者是标量,反映质点位置离开坐标原点的距离的变化。
(2)r∆与s ∆:s ∆表示t —t t ∆+时间内质点通过的路程,是标量,只有质点沿直线运动时两者大小相同或0→∆t 时,s r ∆=∆。
3. 速度dtrd v =是描述位置矢量随时间的变化。
在直角坐标系中k v j v i v k dtdz j dt dy i dt dx dt r d v z y x++=++==222222z y x v v v dt dz dt dy dt dx v v ++=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛==v的方向:在直线运动中,v>0表示沿坐标轴正向运动,v <0表示沿坐标轴负向运动。