大学物理力学课件.ppt

*******************大学物理力学物理力学是一门基础性的课程,涉及广泛、深入地解答了自然界中的各种基本力学现象。通过学习这门课程,学生能够了解和应用力学原理,为后续更深入的物理学研究奠定基础。力学的宗旨与基本概念1理解自然界运动规律力学研究自然界中各种运动现象的规律性,如物体的平衡、运动轨迹、速度变化等。2创造改变自然的能力掌握力学原理,人类能设计并制造各种机械设备,改变和利用自然界的力量。3指导实践活动力学理论可以应用于生产实践,帮助我们预测和控制各种运动过程,提高工作效率。4培养科学思维研究力学有助于培养严谨的逻辑思维和实证求证的科学态度。运动学基础1物体位置描述物体在空间中的位置,使用坐标系进行定量表示。2速度与加速度速度描述物体的运动速率,加速度描述速度的变化率。3位移、速度、加速度三者之间存在数学关系,可用于分析和预测物体的运动。牛顿运动定律惯性定律物体将以等速直线运动,除非受到外力作用。这就是惯性定律,告诉我们物体的状态不会自行改变。力学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。这个定律可以用来分析物体的运动。作用力反作用力物体与物体之间的相互作用遵循作用力=反作用力的定律。这反映了物体间相互影响的基本规律。质点运动质点运动是力学研究的基础之一。质点是一种理想化的物体,它具有质量但忽略了尺寸和形状。研究质点运动可以帮助我们理解更复杂的刚体和粒子系统的运动规律。通过分析质点的位移、速度和加速度等基本运动参数,我们可以建立数学模型来描述质点的运动情况,为后续的动力学分析奠定基础。刚体运动刚体运动是指一个物体完整地沿任意方向发生位移和旋转的运动形式。它不会发生形变或内部运动。刚体运动包括平移、旋转和滚动等多种模式,常见于机械、航空航天等领域的研究和应用。了解刚体运动规律对于设计和优化机器系统至关重要。刚体运动可分为纯平移、纯旋转和平移加旋转等情况。我们需深入学习每种运动的特点、运动学方程和动力学特征,掌握刚体运动的基本原理。功和能量定理功的定义功是物体在受力作用下位移产生的标量物理量。它表示力对物体做功的大小。能量定理能量定理指出，一个系统的总能量等于该系统内各种形式能量之和。能量可以相互转换而保持定值。机械能定理机械能定理说明了机械能的守恒性。在没有非保守力作用的情况下,一个物体的机械能保持不变。保守力系统能量守恒在保守力系统中，总能量保持不变，能量可以相互转换却不会丢失。势能物体在保守力场中所具有的位置能被称为势能，它是力场做功的能力。功和能在保守力系统中，力场做的功等于势能的变化量，遵循功-能定理。动量及动量定理动量(momentum)物体质量与速度的乘积动量定理力与时间的积分等于动量变化量动量守恒定律封闭系统内总动量恒定动量是质量与速度的乘积,反映了物体运动的量度。动量定理描述了力对动量变化的影响,动量守恒定律则表明在封闭系统中总动量是保守的。这些定律体现了力学的基本规律,在诸多应用中发挥重要作用。碰撞1弹性碰撞动量和动能都保持不变2非弹性碰撞动量保持不变,但动能损失3完全非弹性碰撞碰撞后形成一个整体,动量和动能都发生改变碰撞是一种短暂而剧烈的相互作用过程。碰撞过程中,参与碰撞的物体会发生动量和动能的转换。不同类型的碰撞具有不同的特点,可以用来分析和理解许多物理现象。重力势能定义重力势能是物体受重力作用时所具有的潜在能量。它是物体质量与重力加速度乘积的函数。公式重力势能的公式为U=m×g×h，其中m为物体质量，g为重力加速度，h为物体位置高度。应用重力势能在日常生活和工程技术中广泛应用,如水力发电、重力储能系统等。了解重力势能有助于解释许多力学现象。保守力特性重力场中的重力势能具有保守力特性,即物体位置变化时,势能变化量与力的功等同。简谐运动简谐振动简谐振动是一种周期性的往复运动,其位移随时间呈正弦或余弦变化。这种运动常见于多种物理系统,如质点受到线性恢复力作用时的振动。弹簧振动质点通过弹簧与固定物体相连时,会发生单纯的简谐振动。弹簧的线性恢复力使质点产生周期性往复运动。简谐振子简谐振子是一种理想化的物理模型,可用于描述各种简谐振动现象。它由质点和线性恢复力组成,是理解机械振动的基础。旋转运动旋转运动是物体沿圆形路径或曲线路径移动的一种特殊运动形式。它有着丰富的内涵和广泛的应用,包括天体运动、汽车驾驶、轮子转动等。理解旋转运动的规律,对于分析和预测各类旋转系统的运动特性至关重要。主要涉及概念包括角速度、角加速度、角动量、转动惯量等,以及相关定