1第一章 质点运动 时间 空间

力学就是研究机械运动规律及其应用的学科。力牛顿力学(宏 观、低速)

学量子力学(微观)、 相对论力学(高速)

运动学——研究物体在空间的位置随时间变化的关系。

动力学——研究物体运动变化的原因和规律。

第一章

质点的运动 时间 空间

第一章 质点运动 时间 空间1-0 1-1 1-2 1-3 *1-4 4-0 第一章教学基本要求 质点运动的描述之一 质点运动的描述之二 经典时空观及其局限性 第四章教学基本要求 相对论时空观念

教学基本要求一、掌握位矢、位移、速度和加速度等概念.

二、能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度和加速度. 三、掌握质点作圆周运动时的切向加速度、法向加速度、角 速度、角加速度等概念和角量与线量的关系，并能做相关计 算. 四、了解惯性参考系、伽利略变换和经典时空观，了解伽利 略相对性原理，了解狭义相对论产生的科学背景(含洛伦兹

变换).了解狭义相对论的基本原理和时空观的基本理论.*五、了解狭义相对论中同时的相对性及长度收缩和时间膨胀等

相对论效应，会做简单的相关计算.

1-1 质点运动的描述之一预习要点1. 阅读教材附录1中的一、二、四以及附录4中的四.

2. 领会位置矢量、位移、速度、加速度的定义及相互关系；认识它们在描述质点运动中所起的作用. 3. 运动方程的含义和表达式是什么？根据运动方程 如何求速度和加速度？

参考系

坐标系

(一)物质运动本身的绝对性和物质运动描述的相对性

细胞

人相对地面运动

地球

地球绕太阳运动

银河系、整个宇宙

太阳系相对银河系运动

(二)参考系被选作参考的物体称为参考系。 热气球 (1)参考系不同， 对同一物体运动的描述 不同

地面

(2)参考系的选择 是任意的，视问题的性 质和研究的方便，一般 选地面为参考系。

(三)坐标系(数学抽象)直角坐标系 自然坐标系

定量描述空间极坐标系

球坐标系

柱坐标系

(四)计时系统(1)时间与时刻

定量描述时间

物体的每一位置与一定的时刻 t 相对应。 物体的位置变化与一定的时间Δt 相对应。

t t2 t1

(2)计时起点—— t = 0 的选择是任意的，不一定 就是物体运动开始的时刻。

质点(理想模型)

(一)什么是质点没有大小和形状，但具有一定质量的点，称为质点。

(二)什么时候可看作质点视具体情况而定。

(三)研究物体运动规律的基础把整个物体看作是无数个质点所组成的质点系。

(四)理想模型(质点、刚体、点电荷、理想气体等)是实际物体在一定条件下的科学抽象。

1.50 10 km8

R地 6400 km质点

杭

州

上海

2 描述质点运动的物理量(一)位置矢量(位矢或矢径)(1)位矢引有向线段 OP

Y

r OP

大小：P点到O点的距离 即模： OP

O

P x, y, z r z y

x

Z

方向：P点相对O点 X 的方位。

(2)运动方程矢量式、分量式

r r t

r t x t i y t j z t k

i , j , k为沿x, y, z轴的单位矢量大小： 方位：

2 2 2 r r x y zx y z cos , cos , cos r r r

cos cos cos 12 2 2

(3)分量参数方程

x x t z z t

y y t

(4)轨道方程 消去t ,得

F x, y, z 0 G x, y, z 0

轨道为直线——直线运动轨道为曲线——曲线运动

(二)位移矢量(位移) t: rA t t : rB t : A B, AB — 位移即Z

ArA r

BY

r rB rA ABX

rB

O

在直角坐标系中：

r rB rA xB i yB j z B k x Ai y A j z Ak xi yj zk

大小 模 : r x 2 y 2 z 2

方向：

A B

单位 SI : 米 m