1、王雷 物理系辦公室 物理樓北樓108，教6203電話-mail: wanglui 第一次作業(yè)：1-5,6,7, 9,15前言要求與考核方法1.每單周四上課前交作業(yè)2.課外學習內(nèi)容： /3.論文：選題、查閱資料、設計方案、論文、修改提交；要注意格式。總成績包括： 平時成績10 實踐（5-10） 期中+期末考試80-85加分：論壇交流、寫論文、參觀演示實驗廳者均有。 按質(zhì)量給分。“物理”一詞最先出自希臘文，原意是指自然。從最廣泛的意義上來說是研究大自然現(xiàn)象及規(guī)律的學問。中文的“物理”，是泛指一切事物的道理。在大學物理中，物理學的研究內(nèi)容包括：力學、熱學、電磁學、振動與波、

2、光學、相對論與量子力學。1）學習物理學的基本原理、基本思想和基本方法；2）學習力學、熱學、電磁學、光學和近代物理等基本知識；3）了解物理學的最新進展及其在自然科學中的地位和作用；4）了解物理學知識的廣泛應用。5學習物理學的困難1）物理學內(nèi)容廣泛：涵蓋力學、熱學、光學、電磁學等領域；2）時空跨度大：從經(jīng)典到近代，從宏觀到微觀和宇觀；3）方法變化大：從中學的常量問題到應用矢量和微積分處理復雜的變量問題。注意中學物理與大學物理的區(qū)別研究對象與數(shù)學工具的變更；理論體系更為系統(tǒng)；認知方法和授課方式的變更。提醒 培養(yǎng)良好學習習慣及時復習、及時總結(jié)；抓住基本概念、內(nèi)容和基本解題方法；課內(nèi)與課外相結(jié)合、教材與

3、參考書相結(jié)合；適合你的是最好的量力而行，不要跟風；教與學要經(jīng)常溝通，互相適應，教學相長； 教材和參考書目 教材： 物理學（笫五版）馬文蔚高等教育出版社 2006年參考書：1. 大學物理學教程 吳錫瓏 主編， 高等教育出版社 2. 普通物理學（第五版），程守誅 江之泳 主編，高等教育出版社3. 大學物理學（第二版） 張三慧 主編，清華大學出版社例如：位移、速度、加速度、角速度、電場強度等。標量：只有大小，例如：質(zhì)量、長度、時間、密度、能量、溫度等。矢量：既有大小又有方向，并有一定的運算規(guī)則，解析表示（直角坐標系）1、矢量的幾種表示方式：幾何表示矢量的模 表示沿x,y,z 軸的單位矢量。一、矢量代

4、數(shù)的基本知識有指向的線段。矢量方向：可由矢量與三個坐標軸的夾角的余弦表示。 設矢量與x,y,z三軸的夾角為、。有：此三個角滿足關系：2、矢量的運算法則：（1）矢量的加法運算 矢量的加法運算實際上是矢量的疊加。而矢量的疊加用的是平行四邊形法則或三角形法則。(1) 矢量的點乘 矢量的減法運算是加法運算的逆運算，實際上與加法運算是一回事。（2）矢量的減法運算（3）矢量的乘法運算結(jié)論：兩個矢量點乘的結(jié)果得到的是標量，它只有大小，沒有方向。 是 的夾角。如： 的方向：垂直于由 、 所構成的平面，并且跟矢量 、 形成右手螺旋關系：伸出右手，使手平面垂直 、 所構成的平面，然后四指沿著矢量 的方向，經(jīng)過小于

5、180的角轉(zhuǎn)到矢量 的方向，此時姆指指示的方向，就是矢量 的方向。(2) 矢量的叉乘 是 的夾角。是一個單位矢量。注意：（5）矢量的積分 對矢量我們不能直接積分，可以先把矢量投影到x，y，z軸，對各分量分別進行積分，再對得到的各分量值進行矢量合成。（4）矢量的求導第一章質(zhì)點運動學 運動學研究物體在空間的位置隨時間變化規(guī)律或運動的軌道問題，而并不涉及物體機械運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因。 動力學以牛頓運動定律為基礎，研究物體運動狀態(tài)發(fā)生改變所遵守的規(guī)律。力學：力學運動學動力學專門研究機械運動的學科。1-1 質(zhì)點運動的描述一 參考系 質(zhì)點 物質(zhì)運動具有絕對性為描述物體的運動而選取的參考物具有一定質(zhì)量的幾

6、何點物體看作質(zhì)點來處理的條件: 作平動的物體 兩物體間的距離遠大于本身的線度參考系：質(zhì)點： 描述物質(zhì)運動具有相對性確定質(zhì)點位置的方法：1 . 坐標法直角坐標系P（x，y，z）2. 位矢法3. 自然法參考系P0s r(t) y(t) x(t) z(t)P( x,y,z )z y x0 ikj二 位置矢量 運動方程 位移 位矢的大小為：位矢的方向： 從坐標原點o指向質(zhì)點所在位置P的一有向線段。1.位置矢量 （矢徑，位矢）P(x,y,z)yxzo2.運動方程：參數(shù)方程：消去參數(shù)t可得質(zhì)點運動的軌道方程3.位移反映位置的變化t時刻位于A點，位矢 在t時間內(nèi)，位矢的變化量（A到B的有向線段）稱為位移yx

7、zoBA在直角坐標系中設質(zhì)點作曲線運動t+t時刻位于B點，位矢討論：AB路程（標）位移（矢）位矢 與坐標有關位移 與坐標無關位矢大小的增量位矢增量的大小三 速度反映質(zhì)點運動的快慢和方向1.平均速度：設質(zhì)點作一般曲線運動t時間內(nèi)的位移oyxzBA2.瞬時速度：質(zhì)點某時刻的速度oyxzBA單位時間內(nèi)質(zhì)點的位移方向：與t時間內(nèi)位移的方向一致速度的大?。?.速率平均速率：瞬時速率：sBA一般情況：當t0時：直角坐標系中方向：為軌道上質(zhì)點所在處切線方向四 加速度反映速度的變化平均加速度xozyt1 t2瞬時加速度：直角坐標系中方向：為速度增量的方向加速度的大小：t趨向零時，速度增量 的極限方向（凹側(cè)）方

8、向：類型1 已知運動方程，求質(zhì)點任意時刻的位置、 速度以及加速度。類型2 已知運動質(zhì)點的速度函數(shù)（或加速度函數(shù)）以及初始條件求質(zhì)點的運動方程。五 基本問題例1 已知質(zhì)點的運動方程求（1）軌道方程； （2）t=2秒時質(zhì)點的位矢、速度及加速度； （3）何時位矢恰好與速度垂直？解：消去時間參數(shù)方向沿y軸的負方向兩矢量垂直（3）何時位矢恰好與速度垂直？例2 如圖,A、B 兩物體由一長為 的剛性細桿相連,A、B 兩物體可在光滑軌道上滑行.如物體A以恒定速率 向左滑行,當 時,物體B的速率為多少？解 建立坐標如圖ABlA 的速度B 的速度( l 為常量)兩邊求導得即沿 軸正向, 當 時例2 路燈距地面高度

9、為h，身高為l的人以速度v0在路上勻速行走。求：（1）人影頭部的移動速度。（2）影長增長的速率。ox2xx1hl兩邊求導： 解：（1）（2）設人影頭部移動速度為，影長為b設影長增長速率為例3 一具有恒定加速度 的質(zhì)點，在平面上作曲線運動。設t=0時，質(zhì)點的初速度為 ，質(zhì)點的位矢為 。求質(zhì)點的速度和運動方程。解：分量式解得：分量式解得：已求得：例4 一物體以初速度 沿與水平面上ox軸正向成 角拋出。忽略空氣阻力，求物體的速度和軌道方程。0yxv00解：(x，y）已知任t時刻物體坐標（x，y）速度分量t=0時可得：積分軌道方程：積分例5 一球體在某液體中豎直下落，其初速 它在液體中的加速度 求t秒

10、后小球的速率？ t秒后小球經(jīng)歷的路程？0y解：變速直線運動-=tvvdtvdv00.1012 圓周運動一 平面極坐標 平面直角坐標二者關系：0y二 圓周運動的角速度和角加速度xoA Bs角位移角坐標（t） 角速度：角加速度：三 圓周運動的切向加速度和法向加速度0自然坐標系：切向單位矢量法向單位矢量點：變速率圓周運動：1.切向加速度反映速度大小的變化大小：方向：的方向2.法向加速度反映速度方向的變化B經(jīng) 時間，質(zhì)點從B沿徑向指向圓心大小 方向沿徑向指向圓心方向：大?。?.變速率圓周運動：勻速率圓周運動：一般曲線運動：0或者討論：下面幾種情況做何運動？四 勻變速率圓周運動的運動方程勻速率圓周運動角

11、量和線量的關系：解：oxM例1 半徑為r=0.2m的飛輪，可繞o軸轉(zhuǎn)動。已知輪緣上一點M的運動方程為=-t2+4t ，求在1秒時刻M點的速度和加速度。(rads-1)(rads-2)例2 一質(zhì)點沿半徑為R的圓周運動，其路程s隨時間t的變化規(guī)律為 ，式中b，c為大于零的常數(shù)，且 。求（1）質(zhì)點的切向加速度和法向加速度。（2）經(jīng)過多長時間，切向加速度等于法向加速度。解：（1）（2）例2 半徑為0.50m的飛輪在啟動短時間內(nèi)，角速度與時間的平方成正比，t=2.0s時測得輪緣一點的速度值為4.0m.s-1。該輪在t=0.5s的角速度？輪緣一點的切向加速度和總加速度?該點在2.0s內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度?解 一 時間與空間 在兩個作相對運動的參考系中， 時間的測量是絕對的，空間的測量也是絕對的， 與參考系無關， 時間和長度的的絕對性是經(jīng)典力學或牛頓力學的基礎 . 小車以較低的速度 沿水平軌道先后通過點 A 和點 B . 地面上人測得車通過 A、B 兩點間的距離和時間與車上的人測量結(jié)果相同 .13相對運動物體運動的軌跡依賴于觀察者所處的參考系二 相對運動S系（）S系（）t=0 S，S重合 A，A重合t內(nèi)S相對S的位移S系 AB 位移S系AB 位移兩邊除以t 取極限伽里略速度變換：絕對速度相對速度 牽連速度Brrox ySAAuS相對S平動速度為uox ySr0為常矢量伽里略速度變