第一篇力学第一章 质点运动学
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大学物理力学总结Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】大学物理力学公式总结第一章(质点运动学)1.r=r(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)kΔr=r(t+Δt)- r(t)一般地 |Δr|≠Δr2.v=d rdt a=d rdx=d r2dt3.匀加速运动:a=常矢v0=v x+v y+v z r=r0+v0t+rrat24.匀加速直线运动:v= v0+at x=v0t+12at2 v2-v02=2ax5.抛体运动:a x=0 a y=-gv x=v0cos v y=v0sinθ-gtx=v0cosθ?t y=v0sinθ?t-12gt26.圆周运动:角速度ω=dθdt =v R角加速度α=dωdt加速度 a=a n+a t法相加速度 a n=v2R=Rω2,指向圆心切向加速度 a t=d rdt=Rα,沿切线方向7.伽利略速度变换:v=v’+u第二章(牛顿运动定律)1.牛顿运动定律:第一定律:惯性和力的概念,惯性系的定义, p=m v第二定律:F=d rdt当m为常量时,F=m a第三定律: F12=-F21力的叠加原理:F=F1+F2+……2.常见的几种力:重力:G=m g弹簧弹力:f=-kx3.用牛顿定律解题的基本思路:1)认物体2)看运动3)查受力(画示力图)4)列方程(一般用分量式)第三章(动量与角动量)1.动量定理:合外力的冲量等于质点(或质点系)动量的增量,即F dt=d p2.动量守恒定律:系统所受合外力为零时,p=∑r r r =常矢量 3. 质心的概念:质心的位矢 r c =∑r r r r rm(离散分布) 或 r c =∫r dmm(连续分布) 4. 质心运动定理:质点系所受的合外力等于其总质量乘以质心的加速度,即 F=m a c5. 质心参考系:质心在其中静止的平动参考系,即零动量参考系。
6. 质点的角动量:对于某一点, L=r ×p=m r ×v7. 角动量定理: M =d r dt其中M 为合外力距,M=r ×F ,他和L 都是对同一定点说的。
第一篇力 学 第一章质点运动学1-1-1选择题:1、用来描写质点运动状态的物理量是:(A )位置和速度。
(B )位置、速度和加速度。
(C )位置和位移。
(D )位置、位移、速度和加速度。
2、.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为 j bt iat r ˆˆ22+=ρ(其中a 、b 为常量), 则该质点作: (A) 匀速直线运动。
(B) 变速直线运动。
(C) 抛物线运动。
(D) 一般曲线运动.3、质点在XOY 平面内作曲线运动,则对与质点速率有关的下列式子中:(1) dtdrv = (2) dt rd v ρ= (3)dt r d v ρ=(4) dt ds v = (5) 22⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=dt dy dt dx v正确的是:(A )(1),(2)和(3)。
(B )(2),(3)和(4)。
(C )(3),(4)和(5)。
(D )(2),(4)和(5)。
4、一小球沿斜面向上运动,其运动方程为:245t t s -+=(SI )。
小球运动到最高点 的时刻是:(A )t = 4 s (B )t = 2 s (C ) t = 8 s (D) t = 6 s5、在质点的下列运动中,说法正确的是: (A )匀加速运动一定是直线运动。
(B )在直线运动中,加速度为负,质点必作减速运动。
(C )在圆周运动中,加速度方向总指向圆心。
(D )在曲线运动过程中,法向加速度必不为零(拐点除外)。
6、质点作半径为R 的变速圆周运动时加速度大小为 (v 表示任一时刻质点的速率):(A)dt dv(B) R v 2(C)Rv dt dv 2+ (D) 242R v dt dv +⎪⎭⎫⎝⎛7、下列各种情况中,说法错误的是:(A)一物体具有恒定的速率,但仍有变化的速度。
(B)一物体具有恒定的速度,但仍有变化的速率。
(C)一物体具有加速度,而其速度可以为零。
(D)一物体速率减小,但其加速度可以增大。
8、一个质点作圆周运动时,下列说法中正确的是: (A)切向加速度一定改变,法向加速度也改变。
(B)切向加速度可能不变,法向加速度一定改变。
(C)切向加速度可能不变,法向加速度不变。
(D)切向加速度一定改变,法向加速度不变。
9、质点作曲线运动,r ρ表示位置矢量,v ρ表示速度,a ρ表示加速度,t a 表示切向加速度,s表示路程。
下列表达式正确的是:(A)a dt dv = (B)v dt dr = (C)t a dtdv= (D)t a dt v d =ρ10、一运动质点某瞬时位于位置矢量),(y x r ρ的端点处,对其速度大小有四种意见:(1)dt dr ; (2)dt r d ρ; (3)dt ds ; (4)22⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛dt dy dt dx下述判断正确的是:(A )只有(1),(2)正确。
(B )只有(2),(3)正确。
(C )只有(3),(4)正确。
(D)只有(1),(3)正确。
11、一质点在平面上作一般曲线运动,其瞬时速度为v ρ,瞬时速率为v ,某一段时间内的平均速度为><v ρ,平均速率为><v ,它们之间的关系必定有(A) >=<><=v v v v ρρ, (B) >=<><≠v v v v ρρ, (C) >≠<><≠v v vv ρρ,(D) >≠<><=v v v v ρρ,12、质点作以坐标原点为中心的匀速率圆周运动,下列各量:(1)t r t ∆∆→∆0lim (2)t r t ∆∆→∆ρ0lim (3)t v t ∆∆→∆ρ0lim (4)tvt ∆∆→∆0lim在运动中保持中恒定不变的量是:(A )(1)和(2)。
(B )(2)和(3)。
(C )(2)和(4)。
(D )(1)和(4)。
13、一个质点作简谐振动,振幅为A,在t=0的时刻质点离开平衡位置的位移为:-A/2,且向X轴的正方向运动。
下面四个图中代表此简谐振动的旋转矢量为:(A)(B)(C)(D)14、已知某质点作简谐振动,在t=0时质点的位置位于X轴负方向距平衡位置为0.5A处(这里A为振幅)且向X轴的负方向运动。
若质点振动的圆频率为ω。
该质点的运动方程为:(A))32cos(πω-=t A x (B))32cos(πω+=t A x (C))31cos(πω-=t A x (D))31cos(πω+=t A x15、对平面简谐波,下面说法正确的是: (A)波长大,波的速度就大。
(B)频率大,波的速度就大。
(C)波长大,频率也大,波的速度就大。
(D)波的速度只与传播波的媒质的情况有关,与波的波长和频率无关。
1-1-2填空题:1、一质点的运动方程为2219,2t y tx -==(均为国际单位)。
则质点的轨迹方程为: ;t=2s时的位置矢量为:=r ρ。
2、一质点的运动方程为2219,2t y tx -==(均为国际单位)。
t=2s时的速度为:=v ρ;前两秒内的平均速度为:>=<v ρ。
3、一质点作半径为R的圆周运动,在t=0时经过P点,此后其速率按Bt A v +=变化。
其中A和B均为常量,则该质点走过的路程随时间变化的关系为=s 。
该质点沿园运动一周再经过P点时的切向加速度为:=t a 。
4、一质点沿半径为R的圆周运动,其所转过的角度与时间的函数关系为:22110t t ππθ+=。
则质点的角速度为ω= ,角加速度为β= 。
5、一质点沿半径为R的圆周运动,其所转过的角度与时间的函数关系为:22110t t ππθ+=。
该质点的切向加速度为=t a ;法向加速度=n a 。
6、路程是指质点沿 走过的距离,它是一个 量。
7、质点在t 到t + Δt 时间段内的位移是:连接其在t 时刻的位置和t+Δt 时刻的位置的 线段。
方向由 时刻的位置指向 时刻的位置。
8、用Δs 和r ρ∆分别表示质点在t 到t + Δt 时间段内的路程和位移,它们之间的区别是:路程是 量,而位移是 量 。
它们之间的联系是: 。
9、某质点的运动方程是:26t t x -=(SI ),在t 由0至4秒的时间段内,质点位移的大小为 ;质点走过的路程为 。
10、一质点沿X 轴作直线运动运动方程为3225.4t t x +=(SI )其在1~2秒内的平均速度为 ;其沿X 轴正方向运动时做减速运动的时间间隔是Δt = 。
11、某质点作平面运动,其运动方程为:)(t r r ρρ=,速度为:)(t v v ρρ=。
如果其在运动中有:0=dt dr 而0≠dtrd ρ,则该质点的运动为 运动。
如果其在运动中有:0=dt dv 而0≠dtvd ρ,则该质点的运动为 运动。
12、某质点的运动方程为:t A y t A x ωωsin ,cos ==,其中A 和ω为常量,该质点所作的运动为运动,它的轨迹方程为 。
13、某质点以角速度为ω作半径为R 的圆周运动,角加速度为β。
该质点的运动速率为 ;其法向加速度的大小为 ,切向加速度的大小为 。
14、简谐振动的运动学特征是:质点运动的加速度的大小与其离开 位移的大小成正比,方向与该位移的方向 。
15、一个沿X 轴正方向传播的平面简谐波,其波动方程可写为:⎪⎭⎫⎝⎛+-=0)(cos φωu x t A y式中的u 表示的是 ,而φ0表示的是坐标原点处质点振动的 。
1-1-3计算题:1、一质点沿X 轴作直线运动,其运动方程为:3225.4t t x -=(SI )。
试求: (1)第二秒末的即时速度。
(2)第二秒内的路程。
2、已知质点的运动方程为:j t A i t A r ˆsin ˆcos 21ωω+=ρ(SI ),其中A 1、A 2、ω均为正常数,且A 1>A 2 。
试证明:(1)质点的运动轨迹为椭圆。
(2)质点运动的加速度恒指向椭圆的中心。
3、某质点作速率为 v ,半径为R其由计算3题图中的A 点运动到B (1)位移 。
(2)路程s.(3)速度增量 。
(4)速度增量的大小 。
(5)速度大小的增量 。
4、一质点沿X 轴运动,其速度与时间的关系为24t v +=(SI )当t=3s 时质点位于x=9m 处。
求: (1)质点运动的加速度。
(2)质点的运动方程。
5、质点沿X 轴作直线运动,其速度与坐标的关系为 v = 1 + 2x (SI )初始时刻质点位于坐标原点。
试求:质点的位置、速度、加速度随时间变化的关系。
6、已知质点沿X 轴运动,其加速度和坐标的关系为262x a +=(SI )且质点在x = 0处的速率为10 m/s 。
求:该质点的速度v 与坐标x 的关系。
7、质点作半径为R=0.10m 的圆周运动,其角位置与时间的关系为:342t +=θ(SI )。
试求:(1)当t = 2s 时的角速度、角加速度,切向加速度和法向加速度。
(2)角位置等于多少时,切向加速度的大小恰为总加速度的大小的一半r ρ∆v ρ∆v ρ∆v ∆计算3题图8、质点作半径为R = 3 m 的圆周运动,切向加速度为2ms 3-=t a 在t = 0 时质点的速度为零。
试求:(1)t = 1 s 时的速度与加速度。
(2)第2秒内质点所通过的路程。
9、物体沿X 轴作简谐振动。
在t = 0 时,其坐标x (0) = - 8.5 cm ,速度v (0) = - 0.92 m/s ,加速度a (0) = 47.0 m/s 2 。
试求:(1)弹簧振子的周期和频率。
(2)弹簧振子的初位相和振幅。
10、已知平面简谐波的波动方程为:)cos(bx at A y -=。
其中a 与b 均为正值。
求: 该波的波长、频率、周期、和波速。
参考答案:1-1-1选择题:1、用来描写质点运动状态的物理量是:(A )位置和速度。
(B )位置、速度和加速度。
(C )位置和位移。
(D )位置、位移、速度和加速度。
答案:(A )2、.一质点在平面上运动,已知质点位置矢量的表达式为 j bt iat r ˆˆ22+=ρ(其中a 、b 为常量), 则该质点作: (B) 匀速直线运动。
(B) 变速直线运动。
(C) 抛物线运动。
(D) 一般曲线运动. 答案:(B )3、质点在XOY 平面内作曲线运动,则对与质点速率有关的下列式子中:(1) dtdrv = (2) dt rd v ρ= (3)dt r d v ρ=(4) dt ds v = (5) 22⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=dt dy dt dx v正确的是:(A )(1),(2)和(3)。
(B )(2),(3)和(4)。
(C )(3),(4)和(5)。
(D )(2),(4)和(5)。