运动学与动力学_精品文档PPT资料.ppt

1、动力学（动力学（动力学（动力学（DynamicsDynamics）：研究物体运动的原因：研究物体运动的原因.按照研究对象分类按照研究对象分类按照研究对象分类按照研究对象分类质点力学质点力学质点力学质点力学研究对象为质点；研究对象为质点；刚体力学刚体力学刚体力学刚体力学研究对象为刚体。研究对象为刚体。经典力学经典力学力和运动力和运动力和运动力和运动质点运动学质点运动学质点运动学质点运动学质点动力学质点动力学质点动力学质点动力学运动的守恒量和守恒定律运动的守恒量和守恒定律运动的守恒量和守恒定律运动的守恒量和守恒定律动量定理动量定理动量定理动量定理 动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律动

2、能定理动能定理动能定理动能定理 功能原理功能原理功能原理功能原理 机械能守恒定律机械能守恒定律机械能守恒定律机械能守恒定律角动量守恒定律角动量守恒定律角动量守恒定律角动量守恒定律刚体的运动刚体的运动刚体的运动刚体的运动机械振动与机械波机械振动与机械波机械振动与机械波机械振动与机械波第一章第一章 力和运动力和运动主要内容：主要内容：质点运动学质点运动学质点运动学质点运动学三个概念：质点、参考系、运动方程；三个概念：四个物理量：位矢、位移、速度、加速度；运动关系的相对性与伽利略坐标变换。质点动力学质点动力学质点动力学质点动力学常见力和基本力常见力和基本力常见力和基本力常见力和基本力牛顿三大定律牛顿

3、三大定律牛顿三大定律牛顿三大定律 1-1 质点质点 参考系参考系 运动方程运动方程一质点一质点一质点一质点（particle（particle）1.1.定义：具有一定的质量而可忽略其形状和大小的定义：具有一定的质量而可忽略其形状和大小的物体。物体。2.2.注意：注意：质点是一种理想模型；质点与数学中几何点的区别；质点具有相对性。二参考系二参考系二参考系二参考系（reference frame）（reference frame）和坐标系和坐标系和坐标系和坐标系（coordinatescoordinates）1.1.运动的绝对性与相对性运动的绝对性与相对性运动的绝对性与相对性运动的绝对性与相对性运

4、动本身的绝对性：所有的物体都在不停地运动，运动本身的绝对性：所有的物体都在不停地运动，没有绝对不动的物体；没有绝对不动的物体；运动关系的相对性：描述物体是运动或静止总是运动关系的相对性：描述物体是运动或静止总是相对于某个选定的物体而言的。相对于某个选定的物体而言的。1-1 质点质点 参考系参考系 运动方程运动方程2.2.参考系参考系参考系参考系定义：为描述运动，被选作参考的物体定义：为描述运动，被选作参考的物体。参考系的选择是任意的，主要根据问题的性质和参考系的选择是任意的，主要根据问题的性质和参考系的选择是任意的，主要根据问题的性质和参考系的选择是任意的，主要根据问题的性质和研究方便而定；研

5、究方便而定；在描述物体的运动时，必须指明参考系；一般若不指明参考系，则认为以地面为参考系。3.3.坐标系坐标系坐标系坐标系定义：从数量上确定物体相对于参考系的位置。定义：直角坐标系、极坐标系、球坐标系、自然坐标系直角坐标系、极坐标系、球坐标系、自然坐标系直角坐标系、极坐标系、球坐标系、自然坐标系直角坐标系、极坐标系、球坐标系、自然坐标系 1-1 质点质点 参考系参考系 运动方程运动方程三空间和时间三空间和时间三空间和时间三空间和时间1.1.空间空间空间空间（space）:（space）:反映了物质的广延性。2.2.时间时间时间时间（time）:（time）:反映了物理事件的顺序性和持续性。四运

6、动方程四运动方程四运动方程四运动方程质点运动时，它的位置质点运动时，它的位置P（x,y,z）随时间变化，是时间的随时间变化，是时间的函数函数,则则 运动方程轨迹方程 1-1 质点质点 参考系参考系 运动方程运动方程例例1自由落体运动的运动方程自由落体运动的运动方程例例2平抛运动的运动方程平抛运动的运动方程轨迹方程 1-1 质点质点 参考系参考系 运动方程运动方程1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度一位置矢量一位置矢量一位置矢量一位置矢量（position vector）（position vector）1.1.定义：原点指向质点所在位置的矢量定义：原点指向质点所在位置的矢量,简称位矢。简称

7、位矢。位矢是矢量，且具有相对性和瞬时性。zOxyP（x,y,z）大小方向位矢1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度二位移矢量二位移矢量二位移矢量二位移矢量（displacement vector）（displacement vector）1.1.定义：把由始点到终点的矢量定义为质点的位移矢把由始点到终点的矢量定义为质点的位移矢量，简称位移。它是描述质点位置变化的物理量量，简称位移。它是描述质点位置变化的物理量。大小方向1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度2.2.注意注意注意注意位移是矢量，有大小有方向；位移是矢量，有大小有方向；位移既表明位移既表明位移既表明位移既表明B B点与点与点与点

8、与A A点之间的距离，又表明点之间的距离，又表明点之间的距离，又表明点之间的距离，又表明B B点相点相点相点相对于对于对于对于A A点的方位。点的方位。区分位移与路程；位移指位置矢量的变化位移指位置矢量的变化路程指运动轨迹的长度路程指运动轨迹的长度区分区分区分区分1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度三三三三.速度速度速度速度（velocity）（velocity）描述质点位置变化快慢程度的物理量。描述质点位置变化快慢程度的物理量。1.1.平均速度：质点的位移与相应平均速度：质点的位移与相应时间的比值。时间的比值。平均速度的方向与位移方向相同。2.2.平均速率：质点的路程与相应时间的比值。平

9、均速率：速度为矢量，速率为标量；1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度3.3.瞬时速度瞬时速度瞬时速度瞬时速度大小：大小：方向：是沿着轨迹上质点所在点的方向：是沿着轨迹上质点所在点的切线方向并指向质点前进的一侧。切线方向并指向质点前进的一侧。4.4.瞬时速率瞬时速率瞬时速率瞬时速率1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度四四四四.加速度加速度加速度加速度（acceleration）（acceleration）描述质点速度变化快慢程度的描述质点速度变化快慢程度的描述质点速度变化快慢程度的描述质点速度变化快慢程度的物理量。物理量。1.1.平均加速度平均加速度平均加速度平均加速度速度增量速度增量速

10、度增量速度增量平均加速度平均加速度平均加速度平均加速度平均加速度的方向与速度增量方向一致。平均加速度的方向与速度增量方向一致。2.2.瞬时加速度瞬时加速度瞬时加速度瞬时加速度1-2 位移位移 速度速度 加速度加速度大小：直线：与速度同向或直线：与速度同向或反向；反向；曲线：指向轨迹曲线曲线：指向轨迹曲线凹的一面。凹的一面。运动的两类基本问题运动的两类基本问题质点运动学的两类基本问题质点运动学的两类基本问题质点运动学的两类基本问题质点运动学的两类基本问题第一类问题第一类问题第一类问题第一类问题:已知运动方程已知运动方程已知运动方程已知运动方程,求质点的速度和加速度求质点的速度和加速度求质点的速度和加速度求质点的速度和加速度微分法微分法微分法微分法.第二类问题第二类问题第二类问题第二类问题:已知速度函数已知速度函数已知速度函数已知速度函数（或加速度函数或加速度函数或加速度函数或加速度函数）及初始条件及初始条件及初始条件及初始条件,求质点的运动方程求质点的运动方程求质点的运动方程求质点的运动方程积分法积分法积分法积分法.例例1一质点的运动方程为一质点的运动方程为 x=4t2,y=2t+3,其中其中x和和y 的单位是米的单位是米，t 的单位是秒的单位是秒。试求：（试求：（1）运动轨迹；（