1大學物理2課程介紹總學時：51學時上課時間：1-17周教材：《大學物理學》，趙近芳主編，北京郵電大學出版社，2014年11月第4版考核方式：閉卷考試成績評定：總成績=期末考試成績（50%）+課程論文（20%）+平時成績（考勤、作業、實踐）（30%）3物理學宇觀宇觀宏觀宏觀微觀微觀1026米觀測到最遠類星體的距離10-15米質子半徑10-43秒普朗克時間時空起源粒子產生1039秒質子壽命物理學是一門研究物質世界及其運動規律的科學物理學是一門研究物質世界及其運動規律的科學4空間尺度

（相差1042）1026m（150億光年）（哈勃半徑）——10-16m（核子）時間尺度（相差1044

）

1018s（150億年）（宇宙年齡）——10-25s（Z0粒子壽命）

1m10-1610-1410-1010-510101031061026

1021W++核子微觀介觀宏觀宇觀山太陽系地球哈勃半徑星系原子原子核DNA人返回5時空范圍物理學的成就不斷促進人類的物質與精神文明物理學的成就不斷促進人類的物質與精神文明經典近代蒸汽機時代激光半導體信息技術時代人類生活常用尺度范圍越來越廣??????910610310010310nmmkMG610910納微毫千兆吉納米技術商品800萬（8）像素數碼相機M80硬盤微機GB6基礎物理學牛頓麥克斯韋愛因斯坦7學習物理學的目的：（1）培養辯證唯物主義的世界觀（2）學會掌握科學的方法（3）培養科學思維能力、發展智力（4）培養探索與創新精神物理學研究的對象

物理學是研究物質的基本結構，物質之間的相互作用以及它們的最普遍、最基本的運動形式和規律，認識物質世界的基本屬性的一門科學。

8（1）注重物理思想和物理方法的思考和研究（2）主動培養自學能力，課前預習、課后復習。（3）學會記筆記（記思路、要點和有特色的內容）。（4）高質量及時地完成作業。學習方法和要求：“科學是一種方法。它教導我們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現在了解到了什么程度如何對待疑問和不確定性，證據服從什么法則；如何思考事物，做出判斷，如何區別真偽和表面現象”。

——R.P費曼9參考書：

1.大學基礎物理學學習輔導與習題解答張三慧清華大學出版社2004O4-44/Z57

2.大學基礎物理學(第二版)學習指導與習題解答丁孺牛...[等]高等教育出版社2005O4/Z199

3.《物理學》學習指南:馬文蔚等編第一、二、三、四、五版

4.大學物理學習輔導劉宏清...[等]主編科學技術文獻出版社2002O4/Z57

10第一篇力學基礎篇力學是一門古老的科學，起源于公元前4世紀。但力學成為一門科學理論是從17世紀開始的，由伽利略論述慣性運動到牛頓提出三個運動定律。經典力學（牛頓力學）相對論力學量子力學弱引力場中宏觀物體低速的運動高速領域微觀領域質點力學剛體力學流體力學運動學1、動力學2、機械能守恒3、振動6、波動7、相對論8剛體定軸轉動4流體力學511第一章質點運動學

運動學研究物質在空間位置的變化與時間的關系。它只研究物質的機械運動狀態，而不涉及引起運動和改變運動的原因。主要內容：（1）位矢、位移、速度、加速度（矢量性、微積分）；（2）直線運動、曲線運動；（3）相對運動。返回12§1-1參照系、坐標系、物理模型（質點）：運動是物質存在的形式，是物質的固有屬性。以不同物體為參照物觀察同一物體運動時，所得結果不同。描述一個物體的運動前，被選擇作為參考標準的一個（或一組）物體。參照系的數學抽象。只有質量而沒有形狀、大小、結構的點。注：時刻和時間（間隔）的區別。運動的絕對性：運動描述的相對性：參照系：坐標系：質點：直角坐標、極坐標、柱坐標、自然坐標等。13質點某時刻位置P1.2.1確定質點位置的方法1.直角坐標法2.位置矢量法由位置矢量

表示。位置矢量的大小：P(x,y,z)位置矢量的方向：xyz0§1-2質點運動的描述：14§1-2質點運動的描述：1.2.1.2質點運動過程的描述：直角坐標系中，質點的運動（參數）方程：從中消去參數軌道方程：由矢量方程表示的運動方程：xyz0稱為質點的位置矢量或位矢。151.2.2位移：xyz0t時刻：t+Δt時刻：則質點在Δ

t時間內的位移為：注：路程與位移的區別；161.2.3速度：（質點位置變化的快慢及方向）xyz0速度在直角坐標系中的表示：平均速度：指向方向瞬時速度：指向的極限方向，即軌道切線方向。瞬時速度的大小（模）=瞬時速率平均速率：平均速度≠平均速率？171.2.4加速度：（質點速度變化的快慢及方向）xyz0瞬時加速度：平均加速度：

指向方向指向的極限方向，一般不在軌道的切線方向。加速度在直角坐標系中的表示：18運動學中的兩類問題⑴微分問題：⑵積分問題：返回19§1-3直線運動：1、直線運動中的位移、速度和加速度：運動方程：速度：加速度：xt0t0tΔtΔxxx0v-t曲線下的面積vt0t0tΔtΔvvv020vt0tatv02、勻速直線運動：運動方程：3、勻變速直線運動：設t=0時，質點速度為v0，坐標為x0則：又：即：21習題1-17在離水面高為h的岸邊，有人以v0勻速用繩把船拉向岸邊，當船與岸的水平距離是s時，求船的速度和加速度的大小。hslv0dldsθ解一：解二：解三：從圖上看22即：23§1-4圓周運動：⑴、勻速圓周運動：（速度大小不變、方向變化）ΔθΔt時間內速度增量：當Δt→0

時的極限方向指向圓心稱為法向加速度或向心加速度稱為單位法線矢量1、圓周運動的“自然坐標”表示：A(t)B(t+Δt)RoΔs24⑵、變速圓周運動：（速度大小、方向均變化）Δt時間內速度增量：法向加速度（由速度方向變化引起）切向加速度（由速度大小變化引起）速度方向變化對的貢獻速度大小變化對的貢獻ABRo25θo變速圓周運動的加速度在“自然坐標系”中表示為：

任意曲線運動中的加速度：由數學知：曲線上每一點都對應一個與之相切的曲率圓，其半徑ρ稱為曲率半徑。當以P點的曲率圓代替P點附近元弧段時（以圓代曲），則質點在P點時的加速度可表示為：262、圓周運動的角量表示：角位移：Δθ=θ(t+Δt)–θ(t)規定：Δθ逆時針為正、順時針為負。角位置：θ(單位：rad)角速度：平均：瞬時：(單位：rad/s)角加速度：平均：瞬時：(單位：rad/s2

)A(t)B(t+Δt)RoΔsθyxθ+Δθ27勻速圓周運動（β

=0）：勻變速圓周運動（β

=常量）：線量與角量的關系：用角量表示的圓周運動方程：28例題1–2（圓周運動的直角坐標表示）軌道方程：運動方程（位矢）：速度：加速度：Roθyx29設質點以角速度ω作勻速圓周運動，t=0時θ=0，則θ=ωt。此時：所以：顯然，即勻速圓周運動的加速度總是指向圓心（向心加速度）。30地球的自轉線速度和加速度PanωRφvoR’o’自轉周期T=24×3600秒，地球半徑R=6370km。則地球表面緯度為φ處的線速度和加速度：返回31§1-5拋體運動：xyoθ0以拋射點為坐標原點。設t=0時，物體速度為任意時刻質點的加速度為：速度：即：位矢：即：水平方向的勻速直線運動豎直方向的勻變速直線運動32運動疊加原理（運動的獨立性原理）：曲線運動可看作若干個獨立的分運動的疊加。從運動方程中消去時間t，得到拋體運動的軌道方程：為一拋物線方程上式中令y=0，得拋體運動的射程為：當θ0=45o時射程最大以x/2代入軌道方程中，得拋體運動中的最大高度為：33拋體運動例題（參考例題1-6）在山坡上向水平距離S=40m投擲小球，初速v0=20m/s，拋出點高于目標h=6m，求：投擲角

θ0，擊中目標時的速度v，經歷的時間t。yvxS-ghθ0oxvyv0xv0yθ小球的運動可分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的上拋運動。速度：運動方程：軌道方程：34yvxS-ghθ0oxvyv0xv0yθ擊中目標時x=40m，y=-

6m，代入軌道方程得：經歷時間：擊中目標時速度的大小：方向：與

θ0和

t無關。35證明：即從一個物體看去，另一個物體相對它以勻速運動。同一時刻，從同一地點拋出的兩個物體的相對速度為恒矢量。xyO36例題：一質點沿豎直平面內一根光滑彎曲的鋼絲從高度為h處以初速v0開始自由下滑，求該質點的速率隨高度的表達式。選圖示直角坐標系和自然坐標系，由圖：xySdshOpθdy即：兩邊積分：得：與自由落體速度公式相同！返回37一時間與空間(絕對時空觀)

在兩個相對作直線運動的參考系中，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典力學或牛頓力學的基礎.AB

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果相同.§1-6

相對運動：38物體運動的軌跡依賴于觀察者所處的參考系二相對運動39o不同參照系中觀察同一質點的運動所得結果是不同的。設S、S’為相互運動的兩個參照系。則：為兩參照系間加速度伽利略變換：即牛頓定律的形式對伽利略變換保持不變。(相對性原理)返回40不同參照系中的衛星運動以地球為參照系以太陽為參照系4142

對于作曲線運動的物體，以下幾種說法中哪一種是正確的：

（A）切向加速度必不為零；（B）法向加速度必不為零（拐點處除外）；（C）由于速度沿切線方向，法向分速度必為零，因此法向加速度必為零；（D）若物體作勻速率運動，其總加速度必為零；（E）若物體的加速度為恒矢量，它一定作勻變速率運動.討論43AB

例

如圖一超音速殲擊機在高空A時的水平速率為1940

km/h,沿近似于圓弧的曲線俯沖到點

B,其速率為2192

km/h,所經歷的時間為3s,設圓弧的半徑約為3.5km,且飛機從A

到B

的俯沖過程可視為勻變速率圓周運動,若不計重力加速度的影響,求:(1)飛機在點B的加速度;(2)飛機由點A到點B

所經歷的路程.

解（1）因飛機作勻變速率運動所以和為常量.分離變量有44AB已知：在點B

的法向加速度在點B

的加速度

與法向之間夾角為45已知：（2）在時間內矢徑所轉過的角度為飛機經過的路程為代入數據得AB46學好物理學的三基點第三：相對點。

任何理論都有一個相對點，不論是一句話或是一個定理。離開了相對點學說也就沒法講。要想學懂或推倒一個理論乃至一句話，必須先了解這個相對點，并且以它為基礎或開端。第二：想象和實踐。

學習物理學時刻離不開想象和實踐，它倆是相互幫助和推進的。想象是物理學的翅膀，實踐是物理學的力量。即要大膽的想象又要勤懇的實踐！第一：定位學習最終目的。

學習物理學的目的，是為了進一步的研究與開創。不論是專家、偉人、還是巨人，在學習了解物理的學說理