【2017年整理】大学力学二.ppt

第二章 质点运动学 力学： 运动学 + 动力学 + 静力学 运动学：只描述物体的运动，不涉及引起运动和改变运 动的原因。(位移、速度、加速度、轨迹等的定 义和计算) 动力学：研究物体的运动与物体间相互作用的内在联系。 (运动微分方程的建立和求解) 静力学：研究物体在相互作用下的平衡问题。 (受力分析和平衡方程的应用);§2.0 时间与空间 参考系 一、时间与空间基本的定义 1. 时间：指物质运动的持续性和顺序性。 持续性：任何一个物体的运动都要经历一个或长或短 的过程。 顺序性：不同事物之间运动过程的出现有一个先后顺 序关系。 时间的特点：一维、单方向性。 2. 空间：指运动着的物质的广延性。;广延性：任何物体都有长、宽、高三个方向，任何物体 都占有一定的体积和一定的形式。 空间表示物体彼此之间的并列关系和分离状态， 表示物体的体积、形态、位置和排列等属性的范畴。 3. 牛顿的时空观 “绝对的、真正的和数学的时间自身在流逝着，而 且由于其本性而均匀地、与任何其它外界事物无关地流 逝着”；“绝对的空间，就其本性而言，是与外界任何 事物无关而永远是相同的和不动的”。 ;4. 时间的计量 费曼：重要的不在于我们是如何来定义时间，而在于我 们如何来测量它。 通常：采用能够重复的周期过程或现象来作为计量时间 一种钟。例如，太阳的升没表示天；四季的循环称作年； 月亮的盈亏是农历的月。其它的周期过程：双星的旋转、 人体的脉搏、吊灯的摆动、分子的振动等等。 一般：已知某个物理现象随时间的变化(不是周期性的)， 也可用来计量 时间。例如，人的容貌→年龄；星体的颜 色→星体的年龄。;秒的定义：一个平均太阳日的1/86400。 (其中：某地的太阳日是指太阳连续两次经过该处子午 面的时间间隔；平均太阳日为全年太阳日的平均值) 原子钟：定义1秒为铯133原子基态的两个超精细能级之 间跃迁相对应的辐射周期的9192631770倍，即 1秒 = 9192631770 T 这个跃迁频率测量的准确度达到 至 。 表1 一些典型过程的时间尺度; 宇宙年龄 地球年龄 太阳绕银河系中心的轨道周期 古人类的出现 钚的半衰期 人的寿命 地球的公转周期 (1年) 地球的自转周期 (1天) 人的脉搏 人的神经系统反应时间 可听见的最高频率的声音周期 μ子的寿命 典型的分子转动周期 实验室能产生的最短光脉冲周期 π介子的半衰期 共振粒子寿命 从宇宙诞生到已知的物理定律可用的时间;5. 长度的计量 长度：空间中两点间的距离。 1889年第一届国际计量大会：将保藏在法国的国际计 量局中铂铱合金棒在0 0C时两刻线间的距离定义为1米 (长度计量的实物基准)。 18世纪末：规定通过巴黎的子午线长度的 为 1米。 1960年在第十一届国际计量大会上规定： 1米等于氪86原子的两能级之间跃迁所对应的辐 射(橙色谱线)在真空中的波长λ的1650763.73倍。;激光波长基准装置; ;最遥远星系 银河系 邻近恒星 太阳 地球 人类 细胞 原子 质子 夸克;星系的直径大约是 1021米;6. 国际单位制所用的词冠 由前面所述可见，物理学研究的对象跨越非常巨大 的数量级范围，单一的单位(如秒、米)，用起来就很不方 便。通常的做法是采用一些词冠来代表一个单位的十进 倍数或十进分数，如千( kilo )代表倍数103，厘(centi)代表 分数10-2 等等。在国际单位制中，原来从10-18 到1018 的 36个数量级之间规定了16个词冠，近来又建议在大、小 两头再各增加两个，共20个词冠，见下表。 这些词冠与各种物理量的单位组合在一起，构成尺 度相差甚为悬殊的大小各种单位，在现代物理学中广泛;使用着。其中有的已作为物理学名词的一部分，如纳 米 (nm) 结构、飞秒 (fs) 光谱等，成为一些新兴技术的 标志和象征。 表3 国际单位制所用的词冠 ;国际单位制所用的词冠 (续表) ;二、参考系与坐标系 1. 参考系 某物体的运动总是相对于另一些选定的参考物体而 言的。由此，定义：参考系—作为研究物体运动时所参 照的物体 (或彼此不作相对运动的物体群)。 说明：一般说来，研究运动学问题时，参考系可以任意