大学物理大学物理电子教案电子教案电子教案电子教案李瑞霞李瑞霞 63960872（力学（力学1）1、物理课的地位与作用、物理课的地位与作用物理学是研究物质运动的最基本、最普遍规律的学科。物理学是研究物质运动的最基本、最普遍规律的学科。前前 言言物理学的知识是科技人员必备的基础知识。物理学的知识是科技人员必备的基础知识。物理课是理工科各专业学生必修的一门重要的基础课。物理课是理工科各专业学生必修的一门重要的基础课。2、参考书：、参考书：程守洙程守洙 “普通物理学普通物理学”张三慧张三慧 “大学物理学大学物理学”（清华）（清华）哈里德哈里德 “物理学物理学” （美国）（美国）参考参考网站：网站：Yale Open Course： Mit Open Course：教学网站：教学网站： 本学期授课内容本学期授课内容第第1 1章：章： 质点运动学质点运动学第第2 2章：章： 牛顿运动定律牛顿运动定律第第3 3章：章： 刚体力学刚体力学第第5 5章：章： 狭义相对论狭义相对论第第6 6章：章： 静电场静电场第第7 7章：章： 稳恒磁场稳恒磁场第第8 8章：章： 电磁感应电磁感应习题课和复习课习题课和复习课机动课机动课3、学时：、学时：112学时学时本学期本学期 56学时（上册）学时（上册）下学期下学期 56学时（下册）学时（下册） 力力学学电电磁磁学学4、教学要求：、教学要求：（1）勤、思、练、记勤、思、练、记。（2）作业要认真独立完成！）作业要认真独立完成！作业成绩占作业成绩占20%，闭卷闭卷统考占统考占80%。作业缺交作业缺交1/3及以上者及以上者,综合成绩按零分计！综合成绩按零分计！ 一周交一次作业一周交一次作业,每周一交发作业。每周一交发作业。 由课代表负责由课代表负责。单周一单周一 西五楼西五楼116室室 双周二双周二 西五楼西五楼116室室 5、答疑安排：、答疑安排：（晚上（晚上7：309：30）双周四双周四 东九楼东九楼A210室室单周三单周三 东九楼东九楼A210室室时间时间 地点地点第一篇第一篇 力学力学研究机械运动规律的学科。研究机械运动规律的学科。低速低速牛顿力学牛顿力学高速高速相对论力学相对论力学第一章第一章 质点运动学质点运动学（一）物理模型（一）物理模型研究方法研究方法实际问题实际问题物理模型物理模型数学处理数学处理质点质点参考系参考系钟钟坐标系坐标系物体物体参照物参照物（尺）（尺）注意注意：运动是绝：运动是绝对的，运动的描对的，运动的描述是相对的。述是相对的。（二）描述运动的物理量（二）描述运动的物理量1、位置矢量、位置矢量或或质点的空间位置随时间变化的函数关系称运动方程。质点的空间位置随时间变化的函数关系称运动方程。或或运动方程运动方程2、位移矢量、位移矢量消去消去t ，得，得(x、y 、z 之间关系）轨迹方程。之间关系）轨迹方程。 注意区别：注意区别：位移位移路程路程矢量（弦长）矢量（弦长）标量（弧长）标量（弧长）一般一般（质点的位置变化）（质点的位置变化）（位矢（位矢、矢径）矢径）3、速度、速度平均速度：平均速度：瞬时速度瞬时速度：平均速度的极限值。平均速度的极限值。只有只有一维直线运动，且不回头时一维直线运动，且不回头时曲线运动中，当曲线运动中，当 时时 （沿（沿 方向）方向）沿运动轨迹的切线并指向运动的前方。沿运动轨迹的切线并指向运动的前方。瞬时速率瞬时速率 方向：方向： 大小：大小：表示质点运动快慢与方向的物理量。表示质点运动快慢与方向的物理量。（路程对时间的导数）（路程对时间的导数）直角坐标系中直角坐标系中=或或4、加速度、加速度表示速度变化的物理量表示速度变化的物理量平均加速度：平均加速度：瞬时加速度：瞬时加速度： 指向轨迹曲线凹的一侧。指向轨迹曲线凹的一侧。 直角坐标系中直角坐标系中或或5、切向与法向加速度、切向与法向加速度 分解为分解为切向加速度切向加速度法向加速度法向加速度只改变只改变 方向。方向。只改变只改变 大小。大小。 可证明：可证明：曲率半径曲率半径自然坐标系自然坐标系 随点而异随点而异但始终但始终证明：证明：自然坐标系：自然坐标系：速度：速度：加速度：加速度：沿切沿切线方向速率方向速率的的变化率化率大小：大小：?大小大小方向方向曲率曲率半径半径切向加速度切向加速度法向加速度法向加速度问：人是速度感应器还是加速度感应器？问：人是速度感应器还是加速度感应器？或或（三）运动学中两类问题（三）运动学中两类问题1、微分问题：、微分问题：2、积分问题：、积分问题：积分问题注意：积分问题注意：代公式代公式分离变量积分解微分方程分离变量积分解微分方程例例1：质点在平面上运动方程为质点在平面上运动方程为（2）轨迹方程及运动情况。）轨迹方程及运动情况。（3）证明）证明 （4）从）从 时，时， 位移、路程、平均速度、位移、路程、平均速度、 平均速率？平均速率？求：（求：（1） 、 、 ？（ 、 为常量）为常量）解：（解：（1）（2）消去）消去 t 得轨迹方程得轨迹方程（不变）（不变）（圆轨道）（圆轨道）匀速圆周运动匀速圆周运动（3）（4）位移位移路程路程平均速度平均速度平均速率平均速率即平均速度的大小即平均速度的大小平均速率平均速率注意：注意：（路程被时间除）（路程被时间除）大小大小例例2：以与地面成以与地面成 角的初速度角的初速度 发射一炮弹，除重力发射一炮弹，除重力加速度外，还因阻力具有与速度成正比且方向相反的加加速度外，还因阻力具有与速度成正比且方向相反的加速度（比例系数为速度（比例系数为 ），求：炮弹的轨迹？），求：炮弹的轨迹？解：解：解微分方程要用分量式解微分方程要用分量式12分离变量，并积分分离变量，并积分1式分离变量，并积分式分离变量，并积分2又又同理同理炮弹的轨迹方程：炮弹的轨迹方程：不是抛物线！不是抛物线！动画动画 例例3：质点沿质点沿 轴运动，其轴运动，其 ，求：求：解：解：作变换作变换分离变量，并积分分离变量，并积分简谐振动方程简谐振动方程得得此时不能直接分离变量！此时不能直接分离变量！（四）相对运动（四）相对运动飞船飞船月球月球地球地球对对 t 求导求导（1）脚标意义。）脚标意义。（2）绝对速度：物体相对静止参考系速度。）绝对速度：物体相对静止参考系速度。 相对速度：物体相对运动参考系速度。相对速度：物体相对运动参考系速度。 牵连速度：运动参考系相对静止参考系速度。牵连速度：运动参考系相对静止参考系速度。（3）隐含各参考系中）隐含各参考系中 t 一样（钟一样）。一样（钟一样）。再对再对 t 求导求导速度变换式速度变换式加速度变换式加速度变换式注意：注意：矢量叠加。矢量叠加。 金缕衣金缕衣劝君莫惜金君莫惜金缕衣，衣， 劝君惜取少年君惜取少年时。花开堪折直花开堪折直须折，折，莫待无花空折枝。莫待无花空折枝。作业作业 1 T1 ， T2 ， T3 ， T4请独立认真完成作业！请独立认真完成作业！