《大学物理》课程教学资源（讲稿）第一篇 力学（Mechanics）第1章 质点运动学（Kinematics of Particles）

第1篇 力学 (Mechanics) 世界是物质的 物质是运动的 运动是永恒的 2006-2-16

2006-2-16 1 第1篇 力 学 (Mechanics) 世界是物质的 物质是运动的 运动是永恒的

☆运动形式是多样的 机械运动、热运动 电磁运动、微观运动 ☆力学:研究机械运动 (物体位置随时间的变化) 运动学:如何描述运动 动力学:力与运动的关系 静力学:力的平衡条件 2006-2-16

2006-2-16 2 机械运动、热运动 电磁运动、微观运动 ☆运动形式是多样的 ☆力学：研究 机械运动 (物体位置随时间的变化) 运动学：如何描述运动 动力学：力与运动的关系 静力学：力的平衡条件

第1章质点运动学 (Kinematics of Particles) §1.参考系、质点 参考系( frame of reference, reference system) 1参考系:用来描述物体运动而选作参考的 物体或物体系。 运动是绝对的 运动的描述是相对的 2006-2-16

2006-2-16 3 第1章 质点运动学 (Kinematics of Particles) §1.1 参考系、质点 一、参考系 (frame of reference, reference system) 1.参考系：用来描述物体运动而选作参考的 物体或物体系。 运动是绝对的, 运动的描述是相对的!

区、车厢的人 垂直下据 地面上的人 抛物运动 (1)(运动学中)参考系可任选 ()不同参考系对物体运动的描述不同 (3)常用参考系: 太阳参考系(太阳-恒星参考系) 地心参考系地球-恒星参考系) 地面参考系 20616质心参考系

2006-2-16 4 v v 车厢的人： 垂直下落 地面上的人： 抛物运动 (1)(运动学中)参考系可任选 (2)不同参考系对物体运动的描述不同 (3)常用参考系： ·太阳参考系(太阳--恒星参考系) ·地心参考系(地球--恒星参考系) ·地面参考系 ·质心参考系

2坐标系( coordinate system) 为定量描述物体的运动,在参考系上 要选坐标系(如直角坐标系、平面极坐标系 球坐标系等)。 二、质点( particle) 物体的形状可忽略,可看作有质量的点。 物理学中有很多抽象模型: 质点、刚体、理想气体、点电荷 2006-2-16

2006-2-16 5 2.坐标系(coordinate system) 为定量描述物体的运动，在参考系上 要选坐标系(如直角坐标系、平面极坐标系、 球坐标系等)。 二、质点 (particle) 物体的形状可忽略，可看作有质量的点。 物理学中有很多抽象模型： 质点、刚体 、理想气体 、点电荷 、…

(1)物体自身线度与其活动范围 相比小得多时可视为质点 对地球 地球上的人 绕太阳公转 非质点 质点 2006-2-16

2006-2-16 6 (1)物体自身线度与其活动范围 相比小得多时可视为质点 质点 绕太阳公转 非质点 地球 上的 人 地球 上的 人 对地球

(2)物体无转动运动时可视为质点 物体上任一点的运动都 可以代表物体的运动 2006-2-16

2006-2-16 7 (2)物体无转动运动时可视为质点 物体上任一点的运动都 可以代表物体的运动

§1.2位置矢量、位移(矢量)、运动方程 位置矢量( position vector) 描述质点在某一 时刻位置的矢量 P(y,z) p =0 =xi+yi+zk z X 2 r==√x2+y2+x 2006-2-16 8

2006-2-16 8 §1.2 位置矢量、位移(矢量)、运动方程 一、位置矢量 (position vector) 0 x y z P(x, y,z) i v j v k vγ α β r v 描述质点在某一 时刻位置的矢量 r op v vv = xi yj zk v v v = + + r r v = 2 2 2 = x + y + z

运动方程 位置随时间变化的函数 r=rt 直角坐标下 r(t=x(t)i+y(tj+z(tk X= (t)消去t后可 得轨道方程 了=孔(t) 质点运动时所 经过的路线 2006-2-16

2006-2-16 9 二、运动方程 位置随时间变化的函数 r r(t) v v = r t x t i y t j z t k v v v v( ) = ( ) + ( ) + ( ) 直角坐标下: ⎪⎩ ⎪⎨⎧ = = = ( ) ( ) ( ) z z t y y t x x t 消去 t 后可 得 轨 道 方 程 质点运动时所 经过的路线

三、位移矢量 B (displacement vector △F 质点在一段时间 r(t+ At) 内位置的改变 △=r(t+△M)-r() ( -xi+(B -yj+(B-za)k =△xi+Ayj+△zk 2006-2-16

2006-2-16 10 三、位移矢量 (displacement vector) A B r(t) v r(t + ∆t) v r v ∆ x y z 0 质点在一段时间 内位置的改变 r r(t t) r(t) v v v ∆ = +∆ − xB xA i yB yA j zB zA k v v v =( − ) +( − ) +( − ) xi y j zk v v v =∆ +∆ +∆