《大学物理第一章－》课件

大学物理第一章•绪论CONTENTS目录•质点和刚体的运动•牛顿运动定律•动量与角动量•动能与势能•万有引力定律CHAPTER01绪论物理学的研究对象物理学是一门研究物质的基本性质、结物理学的研究范围非常广泛，涵盖了力、物理学的发展对于推动人类科技进步和构、相互作用以及运动规律的自然科学热、声、光、电、磁等多个领域，是其社会发展具有重要意义，在能源、材料、其研究对象包括宏观世界的天体、物体他自然科学学科的基础信息、生物等领域有着广泛的应用运动，以及微观世界的原子、分子等基本粒子物理学的实验基础01物理学是一门以实验为基础的学科，实验在物理学的发展中起着至关重要的作用02通过实验，人们可以观察和验证物理理论，发现新现象和新规律，进一步推动物理学的发展03物理学实验需要精确的测量和数据分析，对于实验设备、实验技术和实验方法的要求很高物理学的数学基础物理学与数学有着密切的联系，数学是物理学研究的重要工具01物理学中常用的数学方法包括代数、微积分、微分方程、线性02代数、矩阵运算、复变函数、积分变换等通过数学模型的建立，人们可以对物理现象进行定量的描述和03预测，进一步揭示物理规律和本质CHAPTER02质点和刚体的运动质点的运动•·质点的速度是位置矢量的时间导数，而加速度是速度矢量的时间导数质点运动的基本概念和规律描述质点在空间中的位置使用坐质点运动的基本规律是牛顿第二标系，如直角坐标系、极坐标系定律，即F=ma，其中F是作用在和球坐标系质点上的力，m是质点的质量，a是加速度刚体的运动刚体的基本性质和运动形式描述刚体转动的物理量有角位移、角速•·度和角加速度刚体的转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量刚体的运动可以分为平动和转动平动刚体是一个理想化的物体，其形状和大是指刚体整体相对于某点的位置不变；小在运动中保持不变转动是指刚体绕某点的角位置不变相对运动输入02相对运动的基本概念和规律标题•·0103相对运动是指一个物体相对于另一个物体的运动相当两参考系之间有相对加速度时，需要使用爱因斯坦04对运动的基本规律是伽利略变换，即当两参考系之间的相对论原理来描述物体的运动没有相对加速度时，位置和速度的变换关系CHAPTER03牛顿运动定律牛顿第一定律总结词描述物体静止和匀速直线运动的规律详细描述牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出如果没有外力作用，物体会保持其静止状态或匀速直线运动状态不变这是对物体运动状态的客观描述，不受其他物体的影响牛顿第二定律总结词描述物体加速度与作用力之间的线性关系详细描述牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比公式表示为F=ma，其中F表示作用力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度牛顿第三定律总结词描述力的作用是相互的详细描述牛顿第三定律指出，对于两个相互作用的物体，施加在物体上的力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上这是对力的相互作用的客观描述，适用于任何相互作用力的情况CHAPTER04动量与角动量动量动量定义动量的矢量性动量是描述物体运动状态的物理量，动量是一个矢量，具有方向和大小定义为物体的质量与速度的乘积在在描述物体的运动状态时，需要明确物理学中，常用符号p表示动量，单动量的方向位为千克·米/秒（kg·m/s）动量守恒定律在没有外力作用的情况下，封闭系统中的总动量保持不变这是动量守恒定律的表述，是自然界的基本定律之一角动量角动量定义角动量是描述物体转动状态的物理量，定义为物体的质量、速度和位置之间的矢量积在物理学中，常用符号L表示角动量，单位为千克·米²/秒（kg·m²/s）角动量守恒定律在没有外力矩作用的情况下，封闭系统中的总角动量保持不变这是角动量守恒定律的表述，也是自然界的基本定律之一角动量的矢量性角动量是一个矢量，具有方向和大小在描述物体的转动状态时，需要明确角动量的方向动量守恒定律和角动量守恒定律相互关联性01动量和角动量是相互关联的物理量，它们在描述物体的运动状态时具有重要地位在分析力学问题时，通常需要同时考虑动量和角动量的守恒定律应用领域02动量和角动量的概念广泛应用于物理学、天文学、化学和工程学等领域例如，在分析天体运动、行星轨道、火箭推进和碰撞等问题时，都需要用到动量和角动量的概念局限性03虽然动量和角动量的守恒定律在许多情况下都适用，但也有一些特殊情况需要考虑其他因素例如，在分析相对论效应或量子力学问题时，需要采用更复杂的理论框架CHAPTER05动能与势能动能动能定义物体由于运动而具有的能量动能的大小与物体1的质量和速度有关，计算公式为$E_{k}=frac{1}{2}mv^{2}$动能定理合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，即2$W=Delta E_{k}$相对论动能在相对论中，物体的动能不仅包括物体的平动动3能，还包括由于物体的相对论效应而产生的内能势能010203势能定义势能分类势能定理物体由于位置或弹性形变根据产生的原因，势能可合外力对物体所做的功等而具有的能量势能的大以分为重力势能、弹性势于物体势能的减少量，即小与物体所处的位置或形能、电势能等$W=-Delta E_{p}$变程度有关动能定理与机械能守恒定律动能定理合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，即$W=Delta E_{k}$机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和势能之和保持不变，即$E_{k}+E_{p}=恒量$动能和势能的转化在一定条件下，动能和势能可以相互转化，如自由落体运动中，重力势能转化为动能；弹簧振子中，动能和弹性势能相互转化CHAPTER06万有引力定律行星运动定律开普勒第一定律行星绕太阳运动的轨道是椭圆，太阳位于椭圆的一个焦点上开普勒第二定律行星与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积开普勒第三定律行星绕太阳运动的周期的平方与其轨道半长轴的立方成正比万有引力定律牛顿万有引力定律任何两个质点之间都存在引力，其大小与它们质量的乘积01成正比，与它们之间的距离的二次方成反比0203万有引力常数万有引力公式表示单位质量所受的引力，是一个有单表示任意两个质点之间的引力，公式位的常量为F=G*m1*m2/r^2宇宙速度和人造卫星第一宇宙速度人造卫星绕地球运行的最小速度，约为

7.9km/s第二宇宙速度人造卫星脱离地球引力的最小速度，约为

11.2km/s第三宇宙速度人造卫星脱离太阳引力的最小速度，约为

16.7km/s。