任課教師：劉柏松liubs2002@課程名稱：大學(xué)物理AI郵箱：請同學(xué)們課后復(fù)習(xí)以下數(shù)學(xué)內(nèi)容：1、矢量（加減、點(diǎn)積、矢積、合成與分解）2、微分與積分公共郵箱：DXWLA_1001@163.com1

物理學(xué)是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運(yùn)動基本規(guī)律的學(xué)科,是自然科學(xué)的基礎(chǔ)之一。一、物理學(xué)的研究范圍：宇觀、宏觀、微觀物理學(xué)緒論空間尺度(相差1045－1046)

1026m(約150億光年)(宇宙)－10－20m(夸克)時間尺度(相差1045)1018s150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬

射線周期)速率范圍0-3x108m/s(光速)2物理學(xué)大蟒3二、物理學(xué)的研究對象1、研究物質(zhì)的兩種形態(tài):

實(shí)物包括微觀粒子和宏觀物體，它的范圍是從基本粒子的亞核世界到整個宇宙。場包括電磁場、引力場、各種介子場等。2、研究物質(zhì)最基本最普遍的運(yùn)動形式物質(zhì)的運(yùn)動具有粒子和波動兩種圖象實(shí)物和場3、研究物質(zhì)的相互作用

物質(zhì)間有四種相互作用:引力作用、電磁作用、強(qiáng)作用、弱作用。4三、物理學(xué)的階段劃分經(jīng)典第一代：1543年以前，以亞里士多德為代表的物理學(xué)（如地心說，力是維持速度的原因等）。第二代：1543年～1900年以牛頓為代表的物理學(xué)。近代第三代：1900年～1928年以愛因斯坦的相對論和薛定諤、海森堡等的量子論為代表的近代物理學(xué)。第四代：1928年至今的現(xiàn)代物理學(xué)如激光、超導(dǎo)、混沌等。5四、物理學(xué)的適用范圍低速宏觀:經(jīng)典物理學(xué)高速宏觀:相對論物理學(xué)高速微觀:相對論量子物理學(xué)注:低速既遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于光速;高速既接近光速。低速微觀:量子物理學(xué)61、物理學(xué)為其他學(xué)科創(chuàng)立技術(shù)和原理；2、重大新技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立總是經(jīng)歷長期的物理醞釀；如微電子技術(shù)的發(fā)展。3、物理學(xué)滿足人類所深刻認(rèn)識到的最根本的程度上了解自然界的需要。五、物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展盧瑟福a粒子散射實(shí)驗(yàn)(1909)---核能利用(40年代以后)愛因斯坦受激輻射理論(1917)

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第一臺激光器(1960)7量子力學(xué)、費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計、---晶體管誕生(1947)、集成電路(1962)大規(guī)模集成電路(70年代后期)固體能帶理論(20年代)（微結(jié)構(gòu)物理）六、如何學(xué)好物理學(xué)？不能僅僅掌握一些知識定律和公式更不要把注意力只集中在解題上,而應(yīng)在學(xué)習(xí)過程中努力使自己逐步對物理學(xué)的內(nèi)容、方法、工作語言、概念和物理圖象,以及其歷史、現(xiàn)狀和前沿等方面,從整體上有個全面的了解。關(guān)鍵:勤于思考悟物窮理8

“科學(xué)是一種方法。它教導(dǎo)我們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現(xiàn)在了解到了什么程度，如何對待疑問和不確定性，證據(jù)服從什么法則；如何思考事物，做出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象”?！猂.P費(fèi)曼“我從不迷信權(quán)威，但命運(yùn)捉弄了我——我自己變成了權(quán)威”——A.愛因斯坦給開始學(xué)習(xí)大學(xué)物理學(xué)的同學(xué)們：9以上是兩位著名物理學(xué)家的話，老師希望它們能成為同學(xué)們學(xué)習(xí)物理的座右銘。學(xué)習(xí)課程除了掌握基本知識外，更重要的是學(xué)習(xí)一種科學(xué)的思維方法。正如一個古老的故事所講的那樣，學(xué)生從老師那里得到的，應(yīng)該是一個點(diǎn)石成金的法則，而不是一堆金子。10《大學(xué)物理學(xué)》（力學(xué)）第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)111.1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述1.3圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動1.4相對運(yùn)動伽里略相對性原理第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)1.2質(zhì)點(diǎn)的位矢、位移、速度、加速度12一、建立理想模型1.1質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述如研究對象是地球A、公轉(zhuǎn)主要因素：太陽的引力而其他天體的作用力和形狀均可忽略B、自轉(zhuǎn)地球形狀不可忽略SE這兩種情況應(yīng)作不同的簡化對實(shí)際研究對象進(jìn)行簡化（主要、次要因素）13二、質(zhì)點(diǎn)模型與剛體模型

1、質(zhì)點(diǎn)

物體的形狀可忽略，物體可看作有質(zhì)量的點(diǎn)。將物體簡化為質(zhì)點(diǎn)的兩種情況：（1）物體平動時可視為質(zhì)點(diǎn)，物體上任一點(diǎn)的運(yùn)動都可以代表所有點(diǎn)的運(yùn)動。（2）物體本身線度和它活動范圍相比小得很多時可視為質(zhì)點(diǎn)。（此時物體的變形及轉(zhuǎn)動顯得并不重要）14物體平動時可視為質(zhì)點(diǎn)任一點(diǎn)的運(yùn)動都可以代表物體的運(yùn)動15研究地球公轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動時，當(dāng)自身線度與其活動范圍相比小得很多時可視為質(zhì)點(diǎn)。SE研究地球自轉(zhuǎn)地球上各點(diǎn)的速度相差很大，其自身的大小和形狀不能忽略，所以，地球不能作為質(zhì)點(diǎn)處理。163、質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)點(diǎn)剛體特殊的質(zhì)點(diǎn)系物體的形變可忽略，即，在運(yùn)動過程中，剛體上任兩點(diǎn)間距離不變。剛體剛體由質(zhì)點(diǎn)組成。多個質(zhì)點(diǎn)組成的系統(tǒng)（離散型、連續(xù)型）一般物體均可看作質(zhì)點(diǎn)系2、

剛體17（1）模型的建立討論公轉(zhuǎn)自轉(zhuǎn)質(zhì)點(diǎn)模型剛體模型ES地球（2）質(zhì)點(diǎn)力學(xué)是基礎(chǔ)質(zhì)點(diǎn)系一個質(zhì)點(diǎn)一個質(zhì)點(diǎn)地解決連續(xù)體分割為無限多個質(zhì)量元質(zhì)點(diǎn)模型的數(shù)學(xué)描述181、參考系

為了描述一個物體的運(yùn)動，必須選擇另一個物體作為參考，被選作參考的物體稱為參考系。三、參考系和坐標(biāo)系日心系ZXY地心系o地面系19對于同一種運(yùn)動，由于參照系選擇的不同而有不同的描寫。運(yùn)動描述的相對性：車廂內(nèi)的人：豎直下落地面上的人：拋物運(yùn)動例如勻速運(yùn)動車廂內(nèi)某人豎直下拋一小球，觀察小球的運(yùn)動狀態(tài)。孰是孰非？20

為了定量地確定質(zhì)點(diǎn)在空間的位置而固定在參照系上的一個計算系統(tǒng)。

2、坐標(biāo)系xyzozo

Rxy

直角坐標(biāo)(x,y,z)、自然坐標(biāo)(n,t)、球坐標(biāo)(R,

,

)極坐標(biāo)(

,

)、柱坐標(biāo)(R,

,z)等參照系與坐標(biāo)系的區(qū)別：

對物體運(yùn)動的描寫決定于參照系而不是坐標(biāo)系。參照系選定后，選用不同的坐標(biāo)系對運(yùn)動的描寫是相同的。z

R參考方向o21一、位矢（位置矢量）描述質(zhì)點(diǎn)某時刻在空間的位置P1.2質(zhì)點(diǎn)的位矢、位移、速度、加速度22質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動學(xué)方程描述質(zhì)點(diǎn)位置隨時間變化的關(guān)系質(zhì)點(diǎn)的軌道方程由運(yùn)動方程消去時間t，得：23QP二、位移描寫質(zhì)點(diǎn)位置的變化描寫質(zhì)點(diǎn)位矢對時間的變化率平均速度三、速度瞬時速度24速度描寫速度隨時間的變化四、加速度xyz

0平均加速度加速度25用直角坐標(biāo)表示位移、速度和加速度位移矢量位置矢量AB26

0速度矢量（2）位移與路程的區(qū)別注意（1）27速率

0加速度矢量28例題1、已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程求:質(zhì)點(diǎn)的速度、速率和加速度。解：速度速率加速度29例題2、一質(zhì)點(diǎn)以初速度作直線運(yùn)動，其加速度為。求質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的路程與時間的關(guān)系。解：分離變量、積分同理30求：船靠岸的速率v例題3、hSl

解：先建立運(yùn)動方程由圖可知求導(dǎo)方向向左31P1.3圓周運(yùn)動和一般曲線運(yùn)動自然坐標(biāo)系隨時間變化的正交坐標(biāo)系曲線運(yùn)動圓周運(yùn)動32一、圓周運(yùn)動的角量描述o角坐標(biāo)角速度角加速度角位移33二、圓周運(yùn)動的速度xOR某點(diǎn)處速度的方向沿該點(diǎn)處軌跡的切線方向34三、圓周運(yùn)動的加速度

xOR35法向加速度切向加速度36o曲率半徑四、一般曲線運(yùn)動討論描寫質(zhì)點(diǎn)速率的變化可以改變速度的大?。ǚ较蚺c平行）37描寫質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向的變化可以改變速度的方向（方向與垂直）方向指向凹面注意，曲線運(yùn)動中38例題4、已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程求質(zhì)點(diǎn)的切向加速度和法向加速度。解：39例題