羂运动学
薈第一讲 基本知识介绍
莆一. 基本概念
薃1. 质点
肁2. 参照物
罿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)
肈4.绝对运动,相对运动,牵连运动:v绝=v相+v牵
蚆二.运动的描述
肁1.位置:r=r(t)
莀2.位移:Δr=r(t+Δt)-r(t)
蒆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/dt
莅5.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”。)
膁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
螁三.等加速运动
膈v(t)=v0+at r(t)=r0+v0t+1/2 at2
膄 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。)
芁练习题:
袈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。)
蚅四.刚体的平动和定轴转动
羃1. 我们讲过的圆周运动是平动而不是转动
莁 2. 角位移φ=φ(t), 角速度ω=dφ/dt , 角加速度ε=dω/dt
艿 3. 有限的角位移是标量,而极小的角位移是矢量
莇4. 同一刚体上两点的相对速度和相对加速度
羅两点的相对距离不变,相对运动轨迹为圆弧,VA=VB+VAB,在
AB连线上
蒁投影:[VA]AB=[VB]AB,aA=aB+aAB,aAB=,anAB+,aτAB, ,aτAB垂直于AB,,anAB=VAB2/AB
虿例:A,B,C三质点速度分别VA ,VB ,VC
袅求G的速度。
螄五.课后习题:
薁一只木筏离开河岸,初速度为V,方向垂直于岸边,航行路线如图。经过时间T木筏
划到路线上标有符号处。河水速度恒定U用作图法找到在2T,3T,4T时刻木筏在航线上的确切位置。
肀五、处理问题的一般方法
薇(1)用微元法求解相关速度问题
薃例1:如图所示,物体A置于水平面上,A前固定一滑轮B,高台上有一
定滑轮D,一根轻绳一端固定在C点,再绕过B、D,BC段水平,当以恒定水
平速度v拉绳上的自由端时,A沿水平面前进,求当跨过B的两段绳子的夹角为α时,A的运动速度。
蚁(vA=
v)
1?cos?
蒁(2)抛体运动问题的一般处理方法 1.
2. 羅平抛运动 3. 4. 薆斜抛运动 5.
6. 蚀常见的处理方法