《大学物理力学》课件.ppt

**********************《大学物理力学》课程概述本课程旨在全面系统地介绍大学物理力学的基础知识和概念。从经典力学的基本原理出发,深入探讨牛顿力学、刚体力学、振动力学等重要内容,并结合真实生活案例帮助学生理解和应用相关原理。力学的基本概念物体和运动力学研究各种物体的平衡、运动与相互作用的规律。物体可以是刚体、液体或气体,运动包括位置、速度、加速度的变化。基本量和单位力学研究的基本量包括质量、长度、时间、速度、力等,都有相应的国际标准单位。准确定义和测量这些基本量是力学的基础。参考系和坐标系描述物体运动需要建立参考系和坐标系,如地球坐标系、惯性坐标系等。选择恰当的参考系有利于分析问题。理想化假设为了简化分析,力学常采用理想化假设,如将物体视为质点、忽略摩擦、将物体视为刚体等。这些假设帮助建立数学模型。矢量及其运算1矢量的概念矢量是既有大小又有方向的物理量,如位移、速度、加速度等。其运算需要考虑方向。2向量加法两个矢量相加可以用平行四边形法或三角形法,得到一个新的矢量。3标量乘法将一个矢量乘以一个标量可以得到一个新的矢量,其大小发生变化,方向可能发生变化。4向量点积和叉积向量点积可以得到一个标量,向量叉积可以得到一个新的矢量。牛顿运动定律第一定律物体如果受到的合外力为零,则它要么静止不动,要么等速直线运动。这个定律阐述了惯性的概念。第二定律物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比,与物体质量成反比。这个定律描述了力与加速度的关系。第三定律对于任何一对相互作用的物体而言,它们所施加在对方的力互为作用力和反作用力,大小相等方向相反。这个定律描述了力的相互作用。力的分类接触力包括常见的摩擦力、弹力、牵引力等,需要物体之间直接接触才能产生。场力如万有引力、静电力、磁力等,不需要物体直接接触就能产生作用。惯性力当物体加速或减速时会产生惯性力,表现为离心力和弯曲力等。内力物体内部结构单元之间相互作用产生的力,如分子间的引力和斥力。摩擦力摩擦力的作用摩擦力可以阻碍物体的运动,也可以让物体保持静止状态,在日常生活中扮演着重要角色。滑动摩擦当两个接触面相对滑动时,物体表面之间会产生滑动摩擦力,阻碍物体的运动。静摩擦力当一个物体处于静止状态时,会产生静摩擦力,阻止物体开始运动。重力1引力定律任何两个物体之间都存在着引力,大小与两物体质量成正比,与距离平方成反比。2重力加速度物体受到的重力加速度大小与地球质量和位置有关,通常取为9.8m/s2。3自由落体运动在真空中,物体受重力作用时会以恒定的重力加速度向下运动。4势能物体受重力作用时会存在势能,随物体升高而增加,降低而减少。弹力恢复性弹力是物体遭受外力变形时产生的内部力,当外力消失时物体会恢复到原来的状态。广泛应用弹力在日常生活和工业中广泛应用,如弹簧、橡皮筋、金属制品等。遵循胡克定律弹力大小与物体的变形量成正比,称为胡克定律,是物理学中重要的定律。离心力离心力的定义离心力是作用于运动物体上的一种惯性力，它是相对于运动物体而言的，与物体的实际运动方向相反。离心力的产生当物体做圆周运动时，离心力就会产生。离心力的大小与物体的质量、速度和运动半径有关。离心力的应用离心力广泛应用于离心分离机、离心泵、离心风机等设备中。同时也是高速公路设计中的重要考虑因素。惯性力定义惯性力是一种由于物体的自身惯性而产生的力。当物体的状态发生变化时，物体会产生一股与变化方向相反的力。特性惯性力是一种虚力，不存在实在的作用机制。它只是描述物体状态变化时的表现效果。作用惯性力在很多日常生活中的现象中都可以观察到,如汽车急刹车时乘客向前倾、旋转木马上的人向外飞驰等。应用惯性力的认识对于理解和分析各种运动现象非常重要,是物理学中的基础概念之一。静力学力的平衡静力学研究物体在力的作用下处于平衡状态的条件和特征。通过分析物体上各种力的相互作用,可以确定物体的稳定性和平衡状态。受力分析静力学的核心是分析物体受力情况,通过合力为零来确定物体的平衡状态。这需要系统地考虑各种力的作用点、大小和方向。质点平衡对于质点而言,只要合力为零,物体就处于平衡状态。这是静力学分析的基础,可以推广到更复杂的刚体系统。静摩擦力摩擦力的定义静摩擦力是两个接触表面之间的接触阻力,阻碍相对运动发生。它的大小与接触面积和表面粗糙度有关。静摩擦力的方向静摩擦力始终与相对运动的方向相反,以阻碍相对运动的发生。静摩擦力的大小静摩擦力的大小由牛顿第二定律决定,其最大值等于法线力乘以静摩擦系数。滚动摩擦力定义滚动摩擦力是指物