确定质点位置的方法.ppt
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* 大学物理 第三次修订本 第1章 质点运动学 1927年第五次索尔维会议 第1章 质点运动学 第1章 质点运动学 1.1 确定质点位置的方法 1.2 质点的位移 速度和加速度 1.3 用直角坐标表示位移 速度和加速度 1.4 用自然坐标表示平面曲线运动中的速度和加速度 1.5 圆周运动的角量表示角量与线量的关系 1.6 不同坐标系中的速度和加速度变换定理简介 运动学以几何观点来研究和描述物体的机械运动,不考虑物体的质量及其所受的力。 一、质点 如果在所研究的问题中,物体上各点运动状态的差异只占很次要的地位,我们就可以忽略物体的大小和内部结构,把它看成一个有质量的几何点,叫做质点。 一个物体能否被看做质点,主要取决于所研究问题的性质。 1.1 确定质点位置的方法 二、确定质点位置的方法 为描述物体的运动而选择的标准物叫做参照系。 描述物体运动具有相对性。 物体的运动具有绝对性。 在参照系上固定一个坐标系,才能定量地描述物体的位置。常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系和自然坐标系等。 1. 坐标法 若质点在空间运动,其位置可用直角坐标(x, y, z)确定。 若质点在平面上运动,其位置可用直角坐标(x, y)确定。 若质点沿直线运动,可在该直线上建立一个坐标轴,例如 x 轴,质点的位置只需一个坐标 x 就可以确定。 x z y o 参考系 P (x, y, z) x z y o 参考系 P (x, y, z) 质点的直角坐标 (x, y, z)是位矢沿坐标轴 x, y, z 的投影。 的大小 与三个坐标轴的夹角 2. 位矢法 3. 自然坐标法 (用于运动轨迹已知的质点) 说明: 自然坐标 s 是代数量。 在已知运动轨迹上任选固定点O, 从O点起沿运动轨迹量得曲线长度s正值, 这个方向称为自然坐标的正向。 质点在轨迹上的位置可以用 s 唯一确定。 正方向 ? 三、运动学方程 直角坐标(x, y, z) 自然坐标 s 位矢 当质点相对参考系运动时,用来确定质点位置的直角坐标(x, y, z)、位矢 、自然坐标 s等都将随时间 t 变化,都是 t 的单值连续函数。 例1 一质点作匀速圆周运动,半径为 r ,角速度为 ? 。求用直角坐标、位矢、自然坐标表示的质点运动学方程。 解 O ?点为起始点,设t 时刻质点位于P(x , y)。 直角坐标表示的运动学方程为 位矢表示为 以 O? 为自然坐标原点,运动学方程为 * 大学物理 第三次修订本 第1章 质点运动学
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