《普通物理学》课程教学资源（PPT课件）第一章 力和运动 §1-1 质点运动的描述

§1-1质点运动的描述 一、质点 物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。 一般情况下，物体各部分的运动不相同，在运动 的过程中大小、形状可能改变，这使得运动问题变得 复杂。 某些情况下，物体的大小、形状不起作用，或者 起次要作用而可以忽略其影响一一简化为质点模型。 质点：具有一定质量而大小或形状可以忽略的理想物体 上元子京返或退此

上页 下页 返回 退出 一、质点 物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物质形态。 质点：具有一定质量而大小或形状可以忽略的理想物体。 一般情况下，物体各部分的运动不相同，在运动 的过程中大小、形状可能改变，这使得运动问题变得 复杂。 某些情况下，物体的大小、形状不起作用，或者 起次要作用而可以忽略其影响——简化为质点模型。 §1-1 质点运动的描述

可否视为质点，依具体情况而定： a.转动物体自身线度与其活动范围相比小得多时 可视为质点。 研究地球公转 Res 1.5×108 RE 6.4×103 ≈2.4×104>1 正觉不美返回退

上页 下页 返回 退出 研究地球公转 8 ES 3 E 1.5 10 6.4 10 R R  =  2.4 10 1 4    a. 转动物体自身线度与其活动范围相比小得多时 可视为质点。 可否视为质点，依具体情况而定：

研究地球自转 y=@R 地 地球上各点的 速度相差很大， 因此，地球自 身的大小和形 状不能忽略， 这时不能作质 点处理。 让意订套返可退斯

上页 下页 返回 退出 研究地球自转 v =R 地球上各点的 速度相差很大， 因此，地球自 身的大小和形 状不能忽略， 这时不能作质 点处理

b.物体平动时可视为质点。 物体上任一点的运动都可以代表物体的运动。 正流下意返司退

上页 下页 返回 退出 b. 物体平动时可视为质点。 物体上任一点的运动都可以代表物体的运动

二、参考系和坐标系 1.为什么要选用参考系 例如：匀速运动车厢内某人竖直下抛一小球，观 察小球的运动状态。 车厢内的人：竖直下落 地面上的人：抛物运动 孰是孰非？ 运动的描述是相对的 士元子意返可退

上页 下页 返回 退出 二、参考系和坐标系 1.为什么要选用参考系 车厢内的人： 竖直下落 地面上的人： 抛物运动 ——运动的描述是相对的 例如：匀速运动车厢内某人竖直下抛一小球，观 察小球的运动状态。 孰是孰非？

2.什么是参考系 参考系：为描述物体运动而选用的标准物体或物体系。 坐标系：为了定量描述物体的位置与运动情况，在定 的参考系上建立的带有标尺的数学坐标，称 坐标系。 常用的坐标系有直角坐标系(c,y,z),极坐标 系(p,O),球坐标系(R,O,p),柱坐标系(R,p,z)。 参考方向 江子元道回退此

上页 下页 返回 退出 参考系：为描述物体运动而选用的标准物体或物体系。 2.什么是参考系 坐标系：为了定量描述物体的位置与运动情况，在定 的参考系上建立的带有标尺的数学坐标，称 坐标系。 常用的坐标系有直角坐标系(x , y , z)，极坐标 系( ,  )，球坐标系(R ,  ,  )，柱坐标系(R ,  , z)。 x y z O z  R 参考方向 z O、  R x y 

三、空间和时间 空间反映了物质的广延性，与物体的体积和位 置的变化联系在一起。 时间反映物理事件的顺序性和持续性，与物理 事件的变化发展过程联系在一起。 各个时代有代表性的时空观： 墨子：空间是一切不同位置的概括和抽象；时 间是一切不同时刻的概括和抽象。 莱布尼兹：空间和时间是物质上下左右的排列 形式和先后久暂的持续形式，没有具体的物质和物 质的运动就没有空间和时间，强调时间和空间的客 观性而忽略与运动的联系

上页 下页 返回 退出 空间反映了物质的广延性，与物体的体积和位 置的变化联系在一起。 时间反映物理事件的顺序性和持续性，与物理 事件的变化发展过程联系在一起。 各个时代有代表性的时空观： 墨子：空间是一切不同位置的概括和抽象；时 间是一切不同时刻的概括和抽象。 三、空间和时间 莱布尼兹：空间和时间是物质上下左右的排列 形式和先后久暂的持续形式，没有具体的物质和物 质的运动就没有空间和时间，强调时间和空间的客 观性而忽略与运动的联系

牛顿：空间和时间是不依赖于物质的独立的客 观存在，强调与运动的联系忽略客观性。 爱因斯坦：相对论时空观，时间与空间客观 存在，与运动密不可分。 目前的时空观范围：宇宙的尺度1026m(20亿光 年)到微观粒子尺度1015m,从宇宙的年龄1018s(20 亿年，宇宙年龄)到微观粒子的最短寿命1024s。 物理理论指出，空间和时间都有下限：分别为 普朗克长度1035m和普朗克时间1043s。 士元子元道回退收

上页 下页 返回 退出 牛顿：空间和时间是不依赖于物质的独立的客 观存在，强调与运动的联系忽略客观性。 爱因斯坦：相对论时空观，时间与空间客观 存在，与运动密不可分。 目前的时空观范围：宇宙的尺度1026m(20亿光 年)到微观粒子尺度10_ 15m，从宇宙的年龄1018s(20 亿年，宇宙年龄)到微观粒子的最短寿命10_ 24s。 物理理论指出,空间和时间都有下限：分别为 普朗克长度10_ 35m和普朗克时间10_ 43s

四、运动学方程 在一定的坐标系中，质点的位置随时间按一 定规律变化，位置用坐标表示为时间的函数，叫 做运动方程。 x=x(t) 运动方程：下=(t)一y=(t) f(x,y,z)=0 Z=z(t) 轨道方程：f(xy,2)=0 运动方程与轨道方程的关系： 将运动方程中的时间消去， 得到质点运动的轨道方程

上页 下页 返回 退出 ( ) ( ) ( ) ( ) x x t r r t y y t z z t  =  =  =    = f (x, y,z) = 0 将运动方程中的时间消去， 得到质点运动的轨道方程。 f (x, y,z) = 0 z o x y P(x,y,z) i  k  j  运动方程： 轨道方程： 运动方程与轨道方程的关系： 在一定的坐标系中，质点的位置随时间按一 定规律变化，位置用坐标表示为时间的函数，叫 做运动方程。 四、运动学方程

五、位矢 位矢一一描述质点在空间的位置。 >定义：从参考点O指向空间P点的有向线段叫做P 点的位置矢量Tp,简称位矢或矢径。表示为 r=OP >直角坐标描述Oxyz 表达式：下=+听+Z弧 p(x,y,Z 大小：r=F=Vx2+y+z cosa=x/r 方向： cosB=y/r cosy=z/r 正美下意返同退

上页 下页 返回 退出 O P r j  k  i     x y z ➢ 直角坐标描述 Oxyzr OP → = ➢ 定义：从参考点O指向空间P点的有向线段叫做P 点的位置矢量 rP ，简称位矢或矢径。表示为  位矢——描述质点在空间的位置。 ( x y z , , ) 表达式: r x y z = + + i j k 2 2 2 大小： r r x y z = = + + 方向： cos / cos / cos / x r y r z r     =   =   = 五、位矢