物理学(第3版)刘克哲,张承琚第1章.doc

绪 论 一、教师自我介绍 二、大学物理课程的地位、性质和目的 1.物理学的研究对象 2.物理学的基本研究方法 3.物理学的发展 4.物理学是一切自然科学的基础 三、学习要求 5.按时到课，不缺习、迟到、早退，有事请假； 6.认真听课，做好笔记，有问题即时提出，尽快解决； 7.按时、独立完成作业。 四、参考书目 8. 程守洙、江之勇.《普通物理学》（第五版）. 高等教育出版社； 9. 马文蔚改编，《物理学》（第五版）（上、中、下册）.高等教育出版社； 10. 白少民　王　立主编,《大学物理学》（上、下册）. 陕西人民出版社； 11. 刘克哲 张承琚编,《物理学(第三版)学习指导书》. 高等教育出版社； 12．蔡枢、吴铭磊编，《大学物理学》（当代物理前沿专题部分）.高等教育出版社。 第一章 质点的运动 §1-1 质点和参考系 质点：忽略物体的大小和形状，而把它看作一个具有质量、占据空间位置的 物体，这样的物体称为质点。 说明：1、质点是一种理想模型，而不真实存在（物理中有很多理想模型） 2、质点突出了物体两个基本性质 (1)具有质量；(2)占有位置。 3、物体能否视为质点是有条件的、相对的。 参照系：为描述物体运动而选择的参考物体叫参照系。 从动力学角度看，参照系不可任选； 从运动学角度看，参照系可任选。但参照系选取恰当，对运动的描述简单；参照系选取不当，对运动的描述复杂 如：地心说（托勒玫）与日心说之争 要定量地描述运动，还须在参照系上建立计算系统 坐标系：建立在参照系上的计算系统 常用：直角坐标系、自然坐标系、球坐标系和柱面坐标系 §1-2 描述质点运动的物理量 时刻和时间 位置矢量 位矢的大小 图 1-1 位矢的方向余弦 位移和路程 位移（矢量） 路程（标量） 速度和速率 为了描述质点运动快慢及方向，从而引进速度概念。 1、平均速度 如图1-2 定义： 称为时间间隔内质点的平均速度。 方向：同方向。 说明：与时间间隔相对应。 2、瞬时速度 粗略地描述了质点的运动情况。为了描述质点运动的细节，引进瞬时速度。 定义： 称为质点在时刻的瞬时速度，简称速度。 结论：质点的速度等于位矢对时间的一阶导数。 式中 ， 。 、分别为在、轴方向的速度分量。 的大小： 的方向：所在位置的切线向前方向。与x正向轴夹角满足。 3、平均速率与瞬时速率 定义：（参见图1-2） 称为质点在时间段内得平均速率。为了描述运动细节，引进瞬时速率。 定义： 称为时刻质点的瞬时速率，简称速率。 当时（参见图1-3），，，有 可知： 即 结论：质点速率等于其速度大小或等于路程对时间的一阶导数。 说明：⑴比较与：二者均为过程量；前者为标量，后者为矢量。 ⑵比较与：二者均为瞬时量；前者为标量，后者为矢量。 加速度 为了描述质点速度变化的快慢，从而引进加速度的概念。 1、平均加速度 定义：（见图1-3） 称为时间间隔内质点的平均加速度。 2、瞬时加速度 为了描述质点运动速度变化的细节，引进瞬时加速度。 定义： 称为质点在时刻的瞬时加速度，简称加速度。 结论：加速度等于速度对时间的一阶导数或位矢对时间的二阶导数。 式中： ，。、分别称为在x、y轴上的分量。 的大小： 的方向： 与x轴正向夹角满足 说明：沿的极限方向，一般情况下与方向不同（如不计空气阻力的斜上抛运动）。 综上所述：瞬时量：，，， 过程量：，，， 矢量：，，，，， 标量：，， §1-3 描述质点运动的坐标系 直角坐标系 在参考点上取一固定点作为坐标原点O，过点O画三个相互垂直的带有刻度的坐标轴，即x轴、y轴和z轴，这就构成了直角坐标系Oxyz。通常采用右手制，也就是右旋系：当右手四指由x轴方向转向y轴方向时，伸直的拇指方向则是z轴的正方向。 例1 如图1-4所示，河岸上有人在h高处通过定滑轮以速度v0收绳拉船靠岸。求船在距岸边为x处时的速度和加速度。 解1： ； 解2： ；； ；； 平面极坐标系 在参考系上一固定点O作极点，过极点作一条固定的射线OA称为极轴。过极轴作平面，假定质点就在该平面内运动。 1．角位置 2．角速度 3．角加速度 4．路程和角位置的关系 5．速率和角速度的关系 6．切向加速度 法向加速度 三