第一篇 力學

1.1基本概念

1.2 守恒定律

這一篇主要包括兩大部分內容：一部分是運動學部分，一部分是力學部分，下面首先為同學們介紹第一部分內容：

運動學部分首先要了解運動學主要包括哪些物理量及這些物理量之間的關系是什么？其次要了解運動學中主要的幾種運動類型，運動學中都包含哪些物理量呢？正如上面方框圖中簡單介紹的運動學包括的物理量主要有三個，位移、速度、加速度。

位移是一個矢量，表示的是質點位置的變動，等于質點質量，在某段時間內位置矢量的增量，提到位移要注意兩點：（1）它是矢量，和路程的定義不同，路程是標量；（2）它和位置矢量有關，位置矢量和質點在空間的位置有關，它和時間t的函數稱之為質點的運動方向。

速度是描述質點運動快慢的物理量，以往高中我們計算速度大小時通常利用位移除以時間，這種計算方法算出的速度為平均速度，由于物體運動的多樣性及運動過程中受力的復雜性，物體運動速度是時時刻刻改變的，這就需要知道物體在某一時刻點對應的速度也就是瞬時速度。瞬時速度 為位置矢量對時間的—階導函數。

其物理意義又指瞬時速度是位置矢量 對時間的變化率。

瞬時速率是指瞬時速度的大小，而與速度的方向無關，它是一個標量其大小 即質點運動軌跡中弧度對時間的變化率。s=s（t）為質點運動軌道的弧長函數。

以上解決了速度的大小，速度是矢量，因此還要明確速度的方向，關于速度的方向是這樣確定的，質點在任一時刻的速度方向總是與該時刻質點所在處的軌道曲線相切，并指向前進方向。

加速度：描述速度變化快慢的物理量，同樣是矢量，既有大小又有方向，在數值上等于速度增量和時間間隔 的比值，同樣的這樣計算得出的加速度為平均加速度，當時間間隔 趨近于零時，上述比值的極限值我們稱它為瞬時加速度。即

由于速度是位矢對時間的一階導數，所以加速度是位矢對時間二階導數，關于位矢形成的運動方程和速度，加速度之間的導數關系一定要重點掌握。

下面介紹幾種典型的質點運動

1.直線運動

勻速直線運動比較簡單，其運動方程為 特點是速度為常量。

勻變速直線運動特點是加速度保持不變，運動方程 值得一提的是自由下落過程，豎直上拋，豎直下拋，運動均是勻變速直線運動，相關公式在高中學習過，書上也有詳細列出，請大家參閱教材。

2.拋體運動

從地面上某點把一物體以一角度投射出去，物體在空中的運動就叫做拋體運動，拋體運動的時候拋出角度也就是初速方向通常和水平是一定角度，因此拋體運動通常可以將速度分成水平和垂直方向兩個分量，相應位移也分為水平、垂直兩段位移，其運動方程和其速率公式如下

3.圓周運動，圓周運動是一種比較常見的曲線運動，什么是圓周運動呢？簡單講質心繞某一參考點沿著圓的軌道運動，比如手里拿根繩子，繩子一端系一小球，以手為參考點，將小球搖起來，使它在一個垂直于地面的面上繞手作圓的運動，關于圓周運動又可以分為勻速率圓周運動和變速率圓周運動。

勻速率圓周運動，速度大小恒定，速度方向則不斷變化，由于速度是矢量，所以方向的改變意味著必有加速度，其加速度為 其方向指向圓心，與速度垂直，所以是改變速度的方向而不改變速度的大小。

對于變速率圓周運動，質點速度的大小和方向都在改變，因此它的加速度往往有兩個，一個切向加速度，一個法向加速度，前者改變速度大小，后者改變速度方向。

計算公式

此外和圓周運動還有關系的兩個物理量角加速度和角速度。

角速度是指質點沿圓周運動時，假設走過一段弧長為S，相應的半徑所轉過的角度為θ，設角度隨時間t的變化率就是角速度通常用ω表示，即

因為角速度的存在，為了避免混淆，我們通常將前面的速度稱為線速度

4.相對運動（簡單介紹）

下面介紹本章節的第二部分“力”，自然界力的形成很多，比如，物體由于接觸而產生的壓力、拉力、摩擦力，又如帶電體在電場、磁場中受到的電磁力等，我們在本章節中主要涉及以下幾種力：

A.萬有引力：自然界中的任何兩物體之間都存在著相互吸引，這種力我們稱之