大学物理第一章

返回退出我好像是一个在海滩上玩耍的小孩，不时地为捡到一个比通常更光滑的卵石或更好看的贝壳而感到高兴，但是，有待探索的真理的汪洋大海正展现在我的面前。——I.牛顿牛顿返回退出第一章质点运动学返回退出把物体看作质点来处理的条件：•做平动的物体；•两相互作用着的物体，如果它们之间的距离远大于本身的线度。一、质点质点（masspoint，particle）：具有质量但忽略其形状和大小的理想物体（几何点）。§1.1-1.3质点运动的描述返回退出能作为质点处理的物体不一定是很小的，而很小的物体未必能看成质点；同一物体在不同的问题中有时可看成质点,有时却不能看成质点。分析质点运动是研究实际物体复杂运动的基础。研究地球公转38EES10461051..RR1104.24地球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影响，作为质点处理。返回退出研究地球自转Rv地球上各点的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形状不能忽略，这时不能作为质点处理。二、参考系和坐标系•描述物质运动具有相对性•物质运动具有绝对性参考系（referenceframe）：描述物体运动时，被选作参考的物体。返回退出常用的坐标系有直角坐标系(x,y,z)、球坐标系(r,,)、柱坐标系(,,z)、平面极坐标系(r,)。要定量描述物体的位置与运动情况，就要在参考系上固定一个坐标系（coordinatesystem）。xyzozR参考方向zoRxy返回退出空间和时间空间（space）反映了物质的广延性，与物体的体积和位置的变化联系在一起。时间（time）反映物理事件的顺序性和持续性。目前的时空范围：宇宙的尺度1026m(~150亿光年)到微观粒子尺度10-15m，从宇宙的年龄1018s(~150亿年)到微观粒子的最短寿命10-24s。物理理论指出，空间和时间都有下限：分别为普朗克长度10-35m和普朗克时间10-43s。返回退出牛顿的绝对时空观：空间和时间是不依赖于物质的独立的客观存在。牛顿爱因斯坦的相对论时空观：相对论时空观，时间与空间客观存在，与运动密不可分。爱因斯坦返回退出运动学方程)(txx)(tyy)(tzz质点运动时，质点的位置用坐标表示为时间的函数，叫做运动学方程（kinematicalequation）。直角坐标系中表示为将运动方程中的时间消去，得到质点运动的轨迹方程。例如，平面运动的轨迹方程可表示为0),(yxFvtxx020021attvxx例如返回退出三、质点的位矢222zyxrrkzjyixr直角坐标系中表示为位矢的大小为位矢的方向余弦：rzryrxcoscoscos在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，叫做位置矢量(positionvector)，简称位矢。位矢是从坐标原点指向质点所在位置的有向线段。用矢量表示r返回退出四、质点的位移在t时间内，位矢的变化量（即A到B的有向线段）称为位移（displacement）。ABrrrAB在直角坐标系中：kzjyixΔΔΔ222zyxr设质点做曲线运动：t时刻位于A点，位矢，t+t时刻位于B点，位矢。ArBrkzzjyyixxrABABAB)()()(Δ返回退出?rrBABABArrrrrrrrrΔOArBrrΔ讨论：位矢增量的大小不等于位矢大小的增量返回退出1.位移和路程s的区别：且只当时rABrΔs=AB,srrstdd,02.与r的区别：rrrrrrrrABAB只当同方向时，取等号。BArr、zyxoArBrBArrs说明返回退出五、质点的速度速度是反映质点运动的快慢和方向的物理量。平均速度（averagevelocity）：trv平均速度是矢量，其方向与位移的方向相同。平均速率是标量。平均速度的大小并不等于平均速率。平均速率（averagespeed）:tsv返回退出瞬时速度（instantaneousvelocity）：质点在某一时刻所具有的速度（简称速度）。o)(trP1P2P2P2P2P2P2P2P2)(ttr)0(tr)0(trP2)(ttr)0(tr速度的方向是沿着轨道上质点所在处的切向，并指向质点前进的方向。（瞬时）速度的大小等于（瞬时）速率。vtsvdd瞬时速率（instantaneousspeed）：trtrvtddΔΔlimΔ0tstrtrvtddddΔΔlimΔ0返回退出速度的大小：222zyxvvvvvkvjvivkzjyixttrvzyx)(ddddtzvtyvtxvzyxdd,dd,dd直角坐标系中：其中返回退出平均速率tsv瞬时速率tstsvtddlim0?ddddtrtr?vv?vv（1）（2）（3）速度与速率的关系速率是标量讨论：