大学物理(文科物理B)力学.ppt

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1、一一. 为什么要学习文科物理为什么要学习文科物理1. 物理学是一门重要的物理学是一门重要的基础科学基础科学；2. 物理学是一门重要的物理学是一门重要的素质课素质课，通过学习，通过学习物理可以培养多方面的重要素质。物理可以培养多方面的重要素质。1）严谨的思维习惯）严谨的思维习惯绪论绪论绪绪 论论一一. 为什么要学习文科物理为什么要学习文科物理2. 物理学是一门重要的物理学是一门重要的素质课素质课，通过学习物理可，通过学习物理可以培养多方面的重要素质。以培养多方面的重要素质。2）哲学素养）哲学素养1）严谨的思维习惯）严谨的思维习惯哲学：使人聪明的学问！哲学：使人聪明的学问！物理学的研究对象：物理学

2、的研究对象：自然界自然界的的最基本最基本的规律。的规律。哲学的研究对象：哲学的研究对象：自然界自然界、社会和思维、社会和思维的的最基最基本本的规律。的规律。社会社会和和思维思维是是自然界自然界发展到很高阶段的产物。发展到很高阶段的产物。例例1：“惯性和力惯性和力”蕴含了蕴含了“久则穷，久则穷，穷则变，穷则变，变则通，通则久变则通，通则久，久则穷，久则穷”。绪论绪论一一. 为什么要学习文科物理为什么要学习文科物理2. 物理学是一门重要的物理学是一门重要的素质课素质课，通过学习物理，通过学习物理可以获得多方面的重要素质。可以获得多方面的重要素质。物理小世界，世界大物理。物理小世界，世界大物理。2）

3、哲学素养）哲学素养1）严谨的思维习惯）严谨的思维习惯哲学：使人聪明的学问！哲学：使人聪明的学问！例例2：“比热容比热容”蕴含了蕴含了“有容乃大有容乃大”。例例4：人类对：人类对“光光”的认识过程体现了的认识过程体现了“否定之否否定之否定定”的哲学原理。的哲学原理。例例3：“理想模型理想模型”的方法体现了的方法体现了“抓住主要矛抓住主要矛盾，忽略次要矛盾盾，忽略次要矛盾”的哲学原理。的哲学原理。绪论绪论二二. 若干建议若干建议1. 勤于思勤于思考，悟考，悟物物穷穷理理。 物理：万物之理！物理：万物之理！悟：感悟，领悟悟：感悟，领悟物物：物质：物质穷：追求，探索穷：追求，探索理理：规律，道理：规律

4、，道理2. 多一点怀疑，少一点盲从。多一点怀疑，少一点盲从。绪论绪论二二. 若干建议若干建议3. 自力更生自力更生（自学）（自学）为主，争取外援为辅。为主，争取外援为辅。2）自学：）自学：一种生存能力一种生存能力。3）师傅领进门，修行在个人。）师傅领进门，修行在个人。1）教学现状决定。）教学现状决定。4. 发现并争取解决至少一个问题发现并争取解决至少一个问题（研究型学习）（研究型学习）。5. 树立信心，少说多干树立信心，少说多干（给高中只学了一年物（给高中只学了一年物理的同学）理的同学）。1）涉及到的中学物理的内容一般会复习。）涉及到的中学物理的内容一般会复习。2）难题不是物理，物理更不是难题

5、。）难题不是物理，物理更不是难题。绪论绪论第一章第一章 物理学的研究方法简介物理学的研究方法简介课下阅读课下阅读作作 业：读业：读 书书 报报 告告题题 目：目：物理学中的人生智慧（或类似题目）物理学中的人生智慧（或类似题目）上交时间：两上交时间：两 周周 以以 内内要要 求：勿人云亦云，勿长篇大论求：勿人云亦云，勿长篇大论一一. 基本求导公式基本求导公式高等数学基础高等数学基础高等数学基础高等数学基础1) ( )0C 25) (tan )secxx 12) ()xx 26) (cot )cscxx 4) (cos )sinxx 3) (sin )cosxx 7) ()lnxxaaa 8) (

6、)xxee 一一. 基本求导公式基本求导公式高等数学基础高等数学基础2111) (arcsin )1xx 110) (ln ) xx 19) (log)lnaxxa 2112) (arccos )1xx 2113) (arctan )1xx 2114) (arccot )1xx 二二. 基本积分公式基本积分公式高等数学基础高等数学基础1)()kdxkxC k是常数3)lndxxCx5)sincosxdxxC 12)(1)1xx dxC 4)cossinxdxxC6)lnxxaa dxCa7)xxe dxeC二二. 基本积分公式基本积分公式22114)ln2dxxaCxaaxa222212)ln

7、()dxxxaCxa222213)lndxxxaCxa29)arctan1dxxCx28)arcsin1dxxCx22111)arctandxxCaxaa2210)arcsindxxCaax高等数学基础高等数学基础1. 定义：定义：一一. 矢量矢量3. 投影投影（一个简单却极其重要的概念）（一个简单却极其重要的概念）说明：投影可以为负数。说明：投影可以为负数。矢量分析摘要矢量分析摘要2. 矢量的矢量的平移不变性平移不变性：矢量分析摘要矢量分析摘要一一. 矢量矢量4. 矢量的矢量的投影投影表示表示xyzaa ia ja kPaxzyoxayaza5. 矢量和其矢量和其投影投影的关系的关系222x

8、yzaaaaacoscoscosxyzaaaaaa矢量分析摘要矢量分析摘要三三. 导数导数0limtdaadtt 1. .定义定义: 2. 导数的导数的投影投影表示表示xyzdada ia ja kdtdtyxzdadadaijkdtdtdt四四. 定积分定积分xyzadta ia ja k dt1. 定积分的定积分的投影投影表示：表示：xyza dt ia dt ja dt k矢量分析摘要矢量分析摘要第第 二二 章章 牛顿力学的主要成就牛顿力学的主要成就2.1世界是物质的世界是物质的运动的形式是多种多样的运动的形式是多种多样的哲哲 学学 观观 点：点：物质是运动（变化）的物质是运动（变化）的

9、运动是有规律的运动是有规律的规律是可以为人类所认识的规律是可以为人类所认识的一一. 位矢位矢2. 位矢的位矢的直角坐标直角坐标表示：表示：kzj yi xrr1. 位矢位矢 ：用以确定质：用以确定质点空间位置的矢量，点空间位置的矢量，起起点点在坐标原点，在坐标原点，终点终点在在质点处。质点处。Prxzyo2.1 2.1 质点运动状态的描述质点运动状态的描述2.1P( )r txzyoQr()r ttvT二二. 速度速度trvt0limdtrd1. 定义：定义：2.1二二. 速度速度2.12. 速度的速度的直角坐标直角坐标表示：表示：xyzdxvdtdyvdtdzvdtdrvdtdxiyjzkd

10、tdxdydzijkdtdtdtxyzv iv jv ktvat0limdtvd22dtrdddrdtdt1. 定义：定义：三三. 加速度加速度2.1xxyyzzdvadtdvadtdvadtdvadt2. 加速度的加速度的直角坐标直角坐标表示：表示：xyzdv iv jv kdtyxzdvdvdvijkdtdtdtddxdtdt22d xdt22ddyd ydtdtdt22ddzd zdtdtdtxyza ia ja k例例 1: 如图，路灯距地面高为如图，路灯距地面高为 h ，身高，身高 l 的人以恒的人以恒速速 v0 行走。求人影中头顶的移动速度。行走。求人影中头顶的移动速度。Ox1x2

11、xhl0v解：解： 212xxxhl12xlhhx211dxdxdhhxdtdthlhl dt两边对时间求导，得两边对时间求导，得20hvvhl2.1例例 2: 一质点在一质点在 x 轴上运动，加速度为定值轴上运动，加速度为定值 a ，t = 0时，时，x = x0，v = v0。求：。求：1）v = v( t )。 2）x = x( t )。adtdv00tvvadtdv0atvv0vvatdvadt解：解：1）分离变量法分离变量法 2）dxvdt000()xtxdxvat dt20012xxv tat20012xxv tat0()vat dtvdtdx2.12.2 牛顿运动定律和牛顿运动定

12、律和万有引力定律万有引力定律一一. 牛顿第一定律牛顿第一定律 2. 惯性：惯性：物体保持原有运动状态的、自身特有物体保持原有运动状态的、自身特有 的性质的性质 力：力：改变物体运动状态的原因改变物体运动状态的原因定律表明：物体的运动由其定律表明：物体的运动由其惯性（内因）惯性（内因）和和力力（外因）（外因）共同决定！共同决定！哲学上：事物的发展由哲学上：事物的发展由内因内因和和外因外因共同决定。共同决定。1. .定律定律: :一切物体均一切物体均保持静止或匀速直线运动状态，保持静止或匀速直线运动状态， 直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。2.23. 惯性

13、系：惯性系：牛顿第一定律适用的参考系。（注意：牛顿第一定律适用的参考系。（注意：牛顿第一定律并非对所有参考系都成立！）牛顿第一定律并非对所有参考系都成立！）说明说明 1 ：运动学运动学部分可选任意参考系为参考系，部分可选任意参考系为参考系，动力学动力学部分一般应选惯性系为参考系！部分一般应选惯性系为参考系！说明说明 2 ：在物理学的其它分支如电磁学中，若未：在物理学的其它分支如电磁学中，若未明确指出，则默认参考系为惯性系！明确指出，则默认参考系为惯性系！一一. 牛顿第一定律牛顿第一定律说明说明 3 ：一个参考系是否惯性系，一般要通过实：一个参考系是否惯性系，一般要通过实验来检验！验来检验！地面

14、参考系地面参考系非常接近于惯性系。非常接近于惯性系。2.22. 惯性质量：惯性质量：质点惯性大小的量度质点惯性大小的量度二二. 牛顿第二定律牛顿第二定律amF1. .定律：定律：三三. 牛顿第三定律牛顿第三定律定律：任意两个物体间的定律：任意两个物体间的作用力和反作用力作用力和反作用力大大小相等，方向相反，作用在同一直线上。小相等，方向相反，作用在同一直线上。2.2四四. 力学中常见的几种力力学中常见的几种力1. 重力：重力：Gmg2. 弹簧的弹性力：弹簧的弹性力：fkx3. 滑动摩擦力：滑动摩擦力：kfN4. 万有引力：万有引力：221rmmGF 2.2四四. 力学中常见的几种力力学中常见的

15、几种力4. 万有引力：万有引力：221rmmGF 引力质量引力质量：质点吸引其它质点能力大小的量度。：质点吸引其它质点能力大小的量度。) 1( kmm引惯实验表明：实验表明：惯性质量和引力质量相等这一事实后来成为惯性质量和引力质量相等这一事实后来成为广义相对论的基本原理。广义相对论的基本原理。思考：用天平测出的是思考：用天平测出的是 1 质量，物体碰质量，物体碰撞撞时撞击作用力的产生源于物体的时撞击作用力的产生源于物体的 2 质量。质量。（填惯性或引力）（填惯性或引力）答：答：1 引力引力 2 惯性惯性2.2mgkv例例 1: 当物体在流体中运动时，会受到流体施与的阻力，当物体在流体中运动时，

16、会受到流体施与的阻力，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即 f = kv 。设物。设物体的初速为体的初速为 0 ，质量为，质量为 m ，所受浮力可以忽略。，所受浮力可以忽略。 （1）求物体在流体中自由下落的速度函数求物体在流体中自由下落的速度函数 v = v( t ) ；（；（2）描绘描绘 v = v( t ) 函数的图象。函数的图象。dtdvmmakvmgFdvkvmgmdt解：（解：（1）设坐标轴竖直向下。）设坐标轴竖直向下。五五. 牛顿运动定律在牛顿运动定律在“变力变力”问题中的应用问题中的应用2.2mgkv00tvmdtdvmgkv1k m tmgvekdvkvmgmdt例例 1: 当物体在流体中运动时，会受到流体施与的阻力，当物体在流体中运动时，会受到流体施与的阻力，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，这种力称为粘滞阻力。实验表明，物体运动速率较低时，粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即粘滞阻力的大小和物体的速率成正比，即 f