第三部分运动学第一讲基本知识介绍一.基本概念1.质点2.参照物3.参照系——固连于参照物上的坐标系(解题时要记住所选的是参照系,而不仅是一个点)4.绝对运动,相对运动,牵连运动:v绝=v相+v牵二.运动的描述1.位置:r=r(t)2.位移:Δr=r(t+Δt)-r(t)3.速度:v=limΔt→0Δr/Δt
在大学教材中表述为:v=dr/dt,表示r对t求导数4.加速度a=an+aτ
an:法向加速度,速度方向的改变率,且an=v2/ρ,ρ叫做曲率半径,(这是中学物理竞赛求曲率半径的唯一方法)aτ:切向加速度,速度大小的改变率
a=dv/dt5.以上是运动学中的基本物理量,也就是位移、位移的一阶导数、位移的二阶导数
可是三阶导数为什么不是呢
因为牛顿第二定律是F=ma,即直接和加速度相联系
(a对t的导数叫“急动度”
)6.由于以上三个量均为矢量,所以在运算中用分量表示一般比较好三.等加速运动v(t)=v0+atr(t)=r0+v0t+1/2at2一道经典的物理问题:二次世界大战中物理学家曾经研究,当大炮的位置固定,以同一速度v0沿各种角度发射,问:当飞机在哪一区域飞行之外时,不会有危险
(注:结论是这一区域为一抛物线,此抛物线是所有炮弹抛物线的包络线
此抛物线为在大炮上方h=v2/2g处,以v0平抛物体的轨迹
)练习题:一盏灯挂在离地板高l2,天花板下面l1处
灯泡爆裂,所有碎片以同样大小的速度v朝各个方向飞去
求碎片落到地板上的半径(认为碎片和天花板的碰撞是完全弹性的,即切向速度不变,法向速度反向;碎片和地板的碰撞是完全非弹性的,即碰后静止
)四.刚体的平动和定轴转动1.我们讲过的圆周运动是平动而不是转动2.角位移φ=φ(t),角速度ω=dφ/dt,角加速度ε=dω/dt3.有限的角位移是标量,而极小的角位移是矢量4.同一刚体上两点的相对速度和相对加速度两点的相对距离不