第一章 质点运动学
1．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r
)()()()(++=），求轨迹方程、位矢、位
移、平均速度、平均加速度。 [解题方法]：
（1）求轨迹方程-----------------从参数方程形式 。t t z z t y y t x x 得轨迹方程消去→??
??
?===)()()
(
（2）求位矢------------------------将具体时间t 代入。 （3）求位移------------------------A B r r r
-=?
（4）求平均速度
（5）求平均加速度
2．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r
)()()()(++=），求速度、加速度。
[解题方法]：（求导法）
（1）求速度（2）求加速度
3．已知加速度和初始条件，求速度、质点运动方程（位矢方程）。 [解题方法]：（积分法）
（1）求速度------------------------
（2）求位矢------------------------
注意：
（1）看清加速度若不是常数，只能用积分法，而不能随便套用中学的匀加速直线运动三公式。
（2）一维直线运动中，或者分量式表示中，可去掉箭头。
（3）二维平面运动则必须加矢量箭头，矢量表示左右要一致。
4．圆周运动中已知路程)(t s ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总加速度。 [解题方法]：
（1）求速度
（2）求角速度
（3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ，?
?
?
??=+=）a a a artg ：a a ：a n n
与切向夹角方向大小(2
2ττθ
5．圆周运动中已知角位置)(t θ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总加速度。
[解题方法]：
（1）求角速度
（2）求速度-------------------------r v ω
=
（3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ，??
?
??=+=）
a a a artg ：a a ：a n
n
与切向夹角方向大小(2
2ττθ
*注意：若圆周运动中已知角加速度α，求：角速度、速度、角位置)(t θ、切向加速度、
法向加速度、总加速度。则逆向用积分法来求解，要注意角量和线量的对应关系。
第二章 牛顿定律
1．一维直线运动中，已知合外力F 和质量m ，求：速度)(t v 和位置)(t x 。 [解题方法]：（积分法）
（1）求速度-------------------------
变形积分。 （2）求位置-------------------------
2．圆周运动中，已知受力F
和质量m ，求：速度)(θv 和位置θ
。 [解题方法]：（积分法）
变形化为对θ积分联立求解。 *注意：若满足接触面光滑无摩擦力，只有保守力做功，亦可由机械能守恒定律与牛二定律（法向）联立求解，可避免微积分运算。
第三章 动量和能量守恒定律
1．已知合外力)(t F 和质量m ，求：冲量I
，速度v 。
[解题方法]：（动量定理）
动量定理（合外力的冲量等于动量的增量）：P v v m v m dt F I t t ?=-=?=?=?)(1221
（动量：v m P =）
（冲量：??=?=21
t t v m dt F I
）
2．?动量守恒定律：。P P F 不变当合外力
.0,0=?=
注意：动量守恒适用于碰撞、爆炸、打击。
3. 已知合外力)(r F
和质量m ，求：外力做功，末速度v 。
[解题方法]：（变力做功、动能定理）
变力做功：??
=?=
s
s
ds F s d F W θcos ，一维运动中可化为：??=2
1
x x x dx F W
动能定理
4．?机械能守恒定律：当只有保守内力做功时，不变。E E ,0=? 机械能：P k E E E += 其中：
第四章 刚体
1．应用转动定律对滑轮类题目的应用。
[解题方法]：（对质点用牛二定律，对滑轮用转动定律，结合切向加速度与角加速度关系式联立）
转动定律（合外力矩等于转动惯量乘以角加速度）：αJ M =
（力矩：F r M
?=），??
??=。
，F r ：。）
r F Fr ：M 右手定则沿方向之间的夹角与是大小
θθ(,sin
2． 转动惯量计算（是刚体转动惯性大小的量度）：?
=r
dm r J 2
[解题方法]：三步骤：（1）建坐标系；（2）取质量元??
?
??=dV ds dl
dm ρσλ；（3）积分。
转动惯量与三个因素有关：（体密度、质量分布、转轴位置。）
平行轴定理：2
md J J c +=（d 是两平行轴间距离。）
*注意：若质点与刚体碰撞合在一起转动时，总的转动惯量两者之和：刚体质点J J J +=
3．角动量定理（合外力矩等于角动量随时间的变化率。），或：L dt M t
?=?
角动量：P r L ?=，?
??==ωθθJ ：L r v mvr ：L 刚体的夹角与是质点.)
(,sin
4． ?角动量守恒定律：当合外力矩。L L M 不变即时,0,0=?= 5． 外力做功（力矩做功）：?=
θθMd W
推导：（???
===?=θ
θ
θθθMd rd F s d F W s
cos
）
6
．
推导：（
7． ?机械能守恒定律：（同第三章） 注意刚体的重力势能与质心位置有关，刚体的动能要用转动动能表示。
*碰撞详解：
注意：（1）质点间碰撞---动量守恒成立。
（2）质点与刚体碰撞----角动量守恒成立。
完全弹性碰撞：??
?机械能守恒
动量守恒角）(
非弹性碰撞：??
?机械能不守恒
动量守恒
角）（
完全非弹性碰撞：??
?机械能不守恒
同）动量守恒（且末速度相
角）（
*守恒定律：
动量守恒（条件合外力为0） 角动量守恒（条件合外力矩为0）
机械能守恒（条件只有保守内力做功）
这三大守恒律是贯穿第三章、第四章的重要线索，解题时紧扣守恒律，分析其条件是否成立，能用尽量用守恒律解题。
第一章 质点运动学 1．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r )()()()(++=），求轨迹方程、位矢、位 移、平均速度、平均加速度。 [解题方法]： （1）求轨迹方程-----------------从参数方程形式 。t t z z t y y t x x 得轨迹方程消去→?? ?? ?===)()() ( （2）求位矢------------------------将具体时间t 代入。 （3）求位移------------------------A B r r r -=? （4）求平均速度 （5）求平均加速度 2．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r )()()()(++=），求速度、加速度。 [解题方法]：（求导法） （1）求速度（2）求加速度 3．已知加速度和初始条件，求速度、质点运动方程（位矢方程）。 [解题方法]：（积分法） （1）求速度------------------------ （2）求位矢------------------------ 注意： （1）看清加速度若不是常数，只能用积分法，而不能随便套用中学的匀加速直线运动三公式。 （2）一维直线运动中，或者分量式表示中，可去掉箭头。
（3）二维平面运动则必须加矢量箭头，矢量表示左右要一致。 4．圆周运动中已知路程)(t s ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总加速度。 [解题方法]： （1）求速度 （2）求角速度 （3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ，? ? ? ??=+=）a a a artg ：a a ：a n n 与切向夹角方向大小(2 2ττθ 5．圆周运动中已知角位置)(t θ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总加速度。 [解题方法]： （1）求角速度 （2）求速度-------------------------r v ω= （3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ，?? ? ??=+=） a a a artg ：a a ：a n n 与切向夹角方向大小(2 2ττθ *注意：若圆周运动中已知角加速度α，求：角速度、速度、角位置)(t θ、切向加速度、 法向加速度、总加速度。则逆向用积分法来求解，要注意角量和线量的对应关系。
一、选择题：（每题3分） 1、某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 (A) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (B) 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． (C) 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向． (D) 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向． ［ ］ 2、一质点沿x 轴作直线运动，其v -t 曲 线如图所示，如t =0时，质点位于坐标原点，则t =4.5 s 时，质点在x 轴上的位置为 (A) 5m ． (B) 2m ． (C) 0． (D) -2 m ． (E) -5 m. ［ b ］ 3、图中p 是一圆的竖直直径pc 的上端点，一质点从p 开始分 别沿不同的弦无摩擦下滑时，到达各弦的下端所用的时间相比 较是 (A) 到a 用的时间最短． (B) 到b 用的时间最短． (C) 到c 用的时间最短． (D) 所用时间都一样． ［ d ］ 4、 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度=v 2 m/s ，瞬时加速度2/2s m a -=， 则一秒钟后质点的速度 (A) 等于零． (B) 等于-2 m/s ． (C) 等于2 m/s ． (D) 不能确定． ［ d ］ 5、 一质点在平面上运动，已知质点位置矢量的表示式为 j bt i at r 22+=（其中 a 、 b 为常量）, 则该质点作 (A) 匀速直线运动． (B) 变速直线运动． (C) 抛物线运动． (D)一般曲线运动． ［ ］ 6、一运动质点在某瞬时位于矢径()y x r , 的端点处, 其速度大小为 (A) t r d d (B) t r d d (C) t r d d (D) 22d d d d ?? ? ??+??? ??t y t x [ ] 7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每T 秒转一圈．在2T 时间间隔中， 其平均速度大小与平均速率大小分别为 (A) 2πR /T , 2πR/T ． (B) 0 , 2πR /T (C) 0 , 0． (D) 2πR /T , 0. ［ ］ -12 O a p
第一章 一、填空题 1、一质点做圆周运动,轨道半径为R=2m,速率为v = 5t2+ m/s,则任意时刻其切向加速度 a τ =________,法向加速度a n=________. 2、一质点做直线运动,速率为v =3t4+2m/s,则任意时刻其加速度a =________,位置矢量x = ________. 3、一个质点的运动方程为r = t3i+8t3j,则其速度矢量为v=_______________;加速度矢量a为 ________________. 4、某质点的运动方程为r=A cosωt i+B sinωt j, 其中A,B,ω为常量.则质点的加速度矢量为 a=_______________________________，轨迹方程为________________________________。 5、质量为m的物体自空中落下，它除受重力外，还受到一个与速度平方成正比的阻力的作用，比例系数为k，k为正的常数，该下落物体的极限速度是_________。 二、选择题 1、下面对质点的描述正确的是 [ ] ①质点是忽略其大小和形状，具有空间位置和整个物体质量的点；②质点可近视认为成微观粒子； ③大物体可看作是由大量质点组成；④地球不能当作一个质点来处理，只能认为是有大量质点的组合；⑤在自然界中，可以找到实际的质点。A.①②③；B.②④⑤；C.①③；D.①②③④。 2、某质点的运动方程为x = 3t-10t3+6 ，则该质点作[ ] A.匀加速直线运动，加速度沿x轴正方向； B.匀加速直线运动，加速度沿x轴负方向； C.变加速直线运动，加速度沿x轴正方向； D.变加速直线运动，加速度沿x轴负方向。 3、下面对运动的描述正确的是 [ ] A.物体走过的路程越长，它的位移也越大； B质点在时刻t和t+?t的速度分别为 "v1和v2，则在时间?t内的平均速度为(v1+v2)/2 ；C.若物体的加速度为恒量（即其大小和方向都不变），则它一定作匀变速直线运动； D.在质点的曲线运动中，加速度的方向和速度的方向总是不一致的。 4、下列说法中，哪一个是正确的[ ] A. 一质点在某时刻的瞬时速度是4m/s，说明它在此后4s内一定要经过16m的路程； B. 斜向上抛的物体，在最高点处的速度最小，加速度最大； C. 物体作曲线运动时，有可能在某时刻的法向加速度为零； D. 物体加速度越大，则速度越大． 5、下述质点运动描述表达式正确的是 [ ]. A. r? = ?r , B. dt dr dt d = r , C. dt dr dt d ≠ r , D. dt dv dt d = v 6、质点在y轴上运动，运动方程为y=4t2-2t3，则质点返回原点时的速度和加速度分别为[ ]. A. 8m/s,16m/s2. B. -8m/s, -16m/s2. C. -8m/s, 16m/s2. D. 8m/s, -16m/s2. 7、若某质点的运动方程是r=(t2+t+2)i+(6t2+5t+11)j,则其运动方式和受力状况应为[ ].
练习一 质点运动的描述 一. 选择题 1. 以下四种运动，加速度保持不变的运动是（ ） (A) 单摆的运动； (B) 圆周运动； (C) 抛体运动； (D) 匀速率曲线运动. 2. 质点在y 轴上运动，运动方程为y =4t 2-2t 3，则质点返回原点时的速度和加速度分别为: （ ） (A) 8m/s, 16m/s 2. (B) -8m/s, -16m/s 2. (C) -8m/s, 16m/s 2. (D) 8m/s, -16m/s 2. 3. 物体通过两个连续相等位移的平均速度分别为v 1=10m/s ，v 2=15m/s ，若物体作直线运动，则在整个过程中物体的平均速度为（ ） (A) 12 m/s . (B) 11.75 m/s . (C) 12.5 m/s . (D) 13.75 m/s . 4. 质点沿X 轴作直线运动,其v - t 图象为一曲线,如图1.1,则以下说法正确的是（ ） (A) 0～t 3时间内质点的位移用v - t 曲线与t 轴所围面积绝对值之和表示, 路程用v - t 曲线与t 轴所围面积的代数和表示； (B) 0～t 3时间内质点的路程用v - t 曲线与t 轴所围面积绝对值之和表示, 位移用v - t 曲线与t 轴所围面积的代数和表示； (C) 0～t 3时间内质点的加速度大于零； (D) t 1时刻质点的加速度不等于零. 5. 质点沿XOY 平面作曲线运动,其运动方程为:x =2t , y =19-2t 2. 则质点位置矢量与速度矢量恰好垂直的时刻为（ ） (A) 0秒和3.16秒. (B) 1.78秒. (C) 1.78秒和3秒. (D) 0秒和3秒. 二. 填空题 1. 一小球沿斜面向上运动,其运动方程为s =5+4t -t 2 (SI),则小球运动到最高点的时刻为 t = 秒. 2. 一质点沿X 轴运动, v =1+3t 2 (SI), 若t =0时,质点位于原点. 则质点的加速度a = (SI)；质点的运动方程为x = (SI). 3. 一质点的运动方程为r=A cos ω t i+B sin ω t j , 其中A , B ,ω为常量.则质点的加速度矢量 为 图1.1
第一章 质点运动学 1．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r )()()()(++=），求轨迹方程、位矢、位 移、平均速度、平均加速度。 [解题方法]： （1）求轨迹方程-----------------从参数方程形式 。t t z z t y y t x x 得轨迹方程消去→?? ???===)()() ( （2）求位矢------------------------将具体时间t 代入。 （3）求位移------------------------A B r r r -=? （4）求平均速度 （5）求平均加速度2，求速度、加速度。 [解题方法]：（求导法） （1）求速度（2）求加速度3．已知加速度和初始条件，求速度、质点运动方程（位矢方程）。 [解题方法]：（积分法） （1）求速度------------------------ （2）求位矢------------------------ 注意： （1）看清加速度若不是常数，只能用积分法，而不能随便套用中学的匀加速直线运动 三公式。 （2）一维直线运动中，或者分量式表示中，可去掉箭头。 （3）二维平面运动则必须加矢量箭头，矢量表示左右要一致。 4．圆周运动中已知路程)(t s ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速 度、总加速度。 [解题方法]：
（1）求速度 （2）求角速度 （3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ，?????=+=）a a a artg ：a a ：a n n 与切向夹角方向大小(22ττθ 5．圆周运动中已知角位置)(t θ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加 速度、总加速度。 [解题方法]： （1）求角速度 （2）求速度-------------------------r v ω= （3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ，?????=+=）a a a artg ：a a ：a n n 与切向夹角方向大小(22ττθ *注意：若圆周运动中已知角加速度α，求：角速度、速度、角位置)(t θ、切向加速度、 法向加速度、总加速度。则逆向用积分法来求解，要注意角量和线量的对应关系。 第二章 牛顿定律 1．一维直线运动中，已知合外力F 和质量m ，求：速度)(t v 和位置)(t x 。 [解题方法]：（积分法）
习题2 选择题 (1) 一质点作匀速率圆周运动时， (A)它的动量不变，对圆心的角动量也不变。 (B)它的动量不变，对圆心的角动量不断改变。 (C)它的动量不断改变，对圆心的角动量不变。 (D)它的动量不断改变，对圆心的角动量也不断改变。 [答案：C] (2) 质点系的内力可以改变 (A)系统的总质量。 (B)系统的总动量。 (C)系统的总动能。 (D)系统的总角动量。 [答案：C] (3) 对功的概念有以下几种说法： ①保守力作正功时，系统内相应的势能增加。 ②质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零。 ③作用力与反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作功的代数和必为零。 在上述说法中： (A)①、②是正确的。 (B)②、③是正确的。 (C)只有②是正确的。 (D)只有③是正确的。 [答案：C] 填空题 (1) 某质点在力i x F )54( （SI ）的作用下沿x 轴作直线运动。在从x=0移动到x=10m 的过程中，力F 所做功为 。 [答案：290J ] (2) 质量为m 的物体在水平面上作直线运动，当速度为v 时仅在摩擦力作用下开始作匀减速运动，经过距离s 后速度减为零。则物体加速度的大小为 ，物体与水平面间的摩擦系数为 。 [答案：2 2 ;22v v s gs ] (3) 在光滑的水平面内有两个物体A 和B ，已知m A =2m B 。（a ）物体A 以一定的动能E k 与静止的物体B 发生完全弹性碰撞，则碰撞后两物体的总动能为 ；（b ）物体A 以一定的动能E k 与静止的物体B 发生完全非弹性碰撞，则碰撞后两物体的总动能为 。
[答案：2; 3 k k E E ] 在下列情况下，说明质点所受合力的特点： （1）质点作匀速直线运动； （2）质点作匀减速直线运动； （3）质点作匀速圆周运动； （4）质点作匀加速圆周运动。 解：（1）所受合力为零； （2）所受合力为大小、方向均保持不变的力，其方向与运动方向相反； （3）所受合力为大小保持不变、方向不断改变总是指向圆心的力； （4）所受合力为大小和方向均不断变化的力，其切向力的方向与运动方向相同，大小恒定；法向力方向指向圆心。 举例说明以下两种说法是不正确的： （1）物体受到的摩擦力的方向总是与物体的运动方向相反； （2）摩擦力总是阻碍物体运动的。 解：（1）人走路时，所受地面的摩擦力与人的运动方向相同； （2）车作加速运动时，放在车上的物体受到车子对它的摩擦力，该摩擦力是引起物体相对地面运动的原因。 质点系动量守恒的条件是什么？在什么情况下，即使外力不为零，也可用动量守恒定律近似求解？ 解：质点系动量守恒的条件是质点系所受合外力为零。当系统只受有限大小的外力作用，且作用时间很短时，有限大小外力的冲量可忽略，故也可用动量守恒定律近似求解。 在经典力学中，下列哪些物理量与参考系的选取有关：质量、动量、冲量、动能、势能、功？ 解：在经典力学中，动量、动能、势能、功与参考系的选取有关。 一细绳跨过一定滑轮，绳的一边悬有一质量为1m 的物体，另一边穿在质量为2m 的圆柱体的竖直细孔中，圆柱可沿绳子滑动．今看到绳子从圆柱细孔中加速上升，柱体相对于绳子以匀加速度a 下滑，求1m ，2m 相对于地面的加速度、绳的张力及柱体与绳子间的摩擦力(绳轻且不可伸长，滑轮的质量及轮与轴间的摩擦不计)． 解：因绳不可伸长，故滑轮两边绳子的加速度均为1a ，其对于2m 则为牵连加速度，又知2m 对绳子的相对加速度为a ，故2m 对地加速度， 题图 由图(b)可知，为 a a a 12 ① 又因绳的质量不计，所以圆柱体受到的摩擦力f 在数值上等于绳的张力T ，由牛顿定律，
A. 8m/s,16m/s2. B. -8m/s, -16m/s2. C. -8m/s, 16m/s2. D. 8m/s, -16m/s2. 7、若某质点的运动方程是r=(t2+t+2)i+(6t2+5t+11)j,则其运动方式和受力状况应为[ ]. A.匀速直线运动,质点所受合力为零 B.匀变速直线运动,质点所受合力是变力 C.匀变速直线运动,质点所受合力是恒力 D.变速曲线运动,质点所受合力是变力 8、以下四种运动，加速度矢量保持不变的运动是 [ ]. A. 单摆的运动； B. 圆周运动； C. 抛体运动； D. 匀速率曲线运动. 9、质点沿XOY平面作曲线运动,其运动方程为:x=2t, y=19-2t2. 则质点位置矢量与速度矢量恰好垂直的时刻为[ ] A. 0秒和3.16秒. B. 1.78秒. C. 1.78秒和3秒. D. 0秒和3秒. 10、一物体做斜抛运动（略去空气阻力），在由抛出到落地的过程中，[ ]。 A.物体的加速度是不断变化的 B.物体在最高处的速率为零 C.物体在任一点处的切向加速度均不为零 D.物体在最高点处的法向加速度最大 11、如图所示,两个质量分别为m A,m B的物体叠合在一起,在水平面上沿x轴正向做匀减速直线运动,加速度大小为a,,A与B之间的静摩擦因数为μ,则A作用于B的静摩擦力大小和方向分别应为[ ] A. μm B g,沿x轴反向; B. μm B g,沿x轴正向; C. m B a,沿x轴正向; D. m B a,沿x轴反向. 12、在下列叙述中那种说法是正确的[ ] A.在同一直线上，大小相等，方向相反的一对力必定是作用力与反作用力； B.一物体受两个力的作用，其合力必定比这两个力中的任一个为大； C.如果质点所受合外力的方向与质点运动方向成某一角度，则质点一定作曲线运动； D.物体的质量越大，它的重力和重力加速度也必定越大。
第三章基本知识小结 ⒈牛顿运动定律适用于惯性系、质点，牛顿第二定律是核心。 矢量式：22dt r d m dt v d m a m F === 分量式： （弧坐标） （直角坐标） ρ τττ2 ,,,v m m a F dt dv m m a F m a F m a F m a F n n z z y y x x ======= ⒉动量定理适用于惯性系、质点、质点系。 导数形式：dt p d F = 微分形式：p d dt F = 积分形式：p dt F I ?==?)( （注意分量式的运用） ⒊动量守恒定律适用于惯性系、质点、质点系。 若作用于质点或质点系的外力的矢量和始终为零，则质点或质点系的动量保持不变。即 ∑==恒矢量。 则，若外p F 0 （注意分量式的运用） ⒋在非惯性系中，考虑相应的惯性力，也可应用以上规律解题。 在直线加速参考系中：0*a m f -= 在转动参考系中： ωω ?=='2, *2* mv f r m f k c ⒌质心和质心运动定理 ⑴∑∑∑===i i c i i c i i c a m a m v m v m r m r m ⑵∑=c a m F （注意分量式的运用） 3.5.1 质量为2kg 的质点的运动学方程为 j t t i t r ?)133(?)16(22+++-= （单位：米，秒） ， 求证质点受恒力而运动，并求力的方向大小。 解：∵j i dt r d a ?6?12/22+== , j i a m F ?12?24+== 为一与时间无关的恒矢量，∴质点受恒 力而运动。 F=(242+122)1/2=12 5N ，力与x 轴之间夹角为： '34265.0/?===arctg F arctgF x y α 3.5.2 质量为m 的质点在o-xy 平面内运动，质点的运动学方程为：j t b i t a r ?sin ?cos ωω+= ， a,b,ω为正常数，证明作用于质点的合力总指向原点。 证明：∵r j t b i t a dt r d a 2222)?sin ?cos (/ωωωω-=+-== r m a m F 2ω-==, ∴作用于质点的合力总指向原点。
第一章质点运动学 1.已知质点运动方程即位矢方程（)，求轨迹方程、位矢、位移、平均速度、平均加速度。［解题方法］： （1)求轨迹方程-——－-—－-—---－——-—从参数方程形式 （2）求位矢——--－－－-－－————－—--—-－—－-将具体时间代入。 （3）求位移－—－——--—－-—－——-－---——--— （4)求平均速度—－－－-－－-————－--－-- (5)求平均加速度—－－—---－---－－—— 2.已知质点运动方程即位矢方程(),求速度、加速度. ［解题方法］:（求导法） （1)求速度--－－-——－－-——-———-—－—-－---— （２）求加速度－—-－--－-——--——－———-——-- 3．已知加速度与初始条件,求速度、质点运动方程（位矢方程)。 ［解题方法]:（积分法） （1）求速度—-－—--——-——－—－-－-—－—-——-由变形积分。 （2)求位矢——－——－-－—－—－－－——-－——－——－由变形积分。 注意: （1)瞧清加速度若不就是常数,只能用积分法,而不能随便套用中学得匀加速直线运动三 公式. (２）一维直线运动中,或者分量式表示中，可去掉箭头。 (3）二维平面运动则必须加矢量箭头，矢量表示左右要一致。 4.圆周运动中已知路程，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总 加速度。 ［解题方法］： （1）求速度－-－-—-—－－—－------—————-—－ （2)求角速度——----－—---——----－—--－ （3）求角加速度－-－-—－－-－-—-—－-—--- (4)求切向加速度—－-－-－--——－——－—－ （5）求法向加速度－——-—-——-—---－—－
大学物理力学一、二章 作业答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第一章 质点运动学 一、选择题 1、一质点在xoy 平面内运动，其运动方程为2,ct b y at x +==，式中a 、b 、c 均为常数。当运动质点的运动方向与x 轴成450角时，它的速率为[ B ]。 A ．a ； B ．a 2； C ．2c ； D ．224c a +。 2、设木块沿光滑斜面从下端开始往上滑动，然后下滑，则表示木块速度与时间关系的曲线是图1-1中的[ D ]。 3、一质点的运动方程是j t R i t R r ωωsin cos +=，R 、ω为正常数。从t ＝ ωπ/到t =ωπ/2时间内该质点的路程是[ B ]。 A ．2R ； B ．R π； C ． 0； D ．ωπR 。 4、质量为0.25kg 的质点，受i t F =(N)的力作用，t =0时该质点以v =2j m/s 的速度通过坐标原点，该质点任意时刻的位置矢量是[ B ]。 A ．22 t i +2j m ； B ．j t i t 23 23+m ； C ．j t i t 343243+； D ．条件不足，无法确定。 二、填空题 1、一质点沿x 轴运动，其运动方程为225t t x -+=（x 以米为单位，t 以秒为单位）。质点的初速度为 2m/s ，第4秒末的速度为 -6m/s ，第4秒末的加速度为 -2m/s 2 。
2、一质点以π（m/s ）的匀速率作半径为5m 的圆周运动。该质点在5s 内 的平均速度的大小为 2m/s ，平均加速度的大小为 22 m /5 s π 。 3、一质点沿半径为0.1m 的圆周运动，其运动方程为22t +=θ（式中的θ以弧度计，t 以秒计），质点在第一秒末的速度为 0.2m/s ，切向加速度为 0.2m/s 2 。 4、一质点沿半径1m 的圆周运动，运动方程为θ=2+3t 3，其中θ以弧度计，t 以秒计。T =2s 时质点的切向加速度为 36m/s 2 ；当加速度的方向和半径成45 o角时角位移是 3 8 rad 。 5、飞轮半径0.4m ，从静止开始启动，角加速度β=0.2rad/s 2。t =2s 时边缘各点的速度为 0.16m/s ，加速度为 0.102m/s 2 。 6、如图1-2所示，半径为R A 和R B 的两轮和皮带连结，如果皮带不打滑，则两轮的角速度=B A ωω: R R A B : ，两轮边缘A 点和B 点的切向加速度 =B A a a ττ: 1:1 。 三、简述题 1、给出路程和位移的定义，并举例说明二者的联系和区别。 2、给出瞬时速度和平均速度的定义，并举例说明二者的联系和区别。 3、给出速度和速率的定义，并简要描述二者的联系和区别。 4、给出瞬时加速度和平均加速度的定义，并简要描述二者的联系和区别。 四、计算题 图1-2
大学物里作业分析（5）（2007/04/24） 5.4 求下列刚体对定轴的转动惯量 (1) 一细圆环，半径为R ，质量为m 但非均匀分布，轴过环心且与环面垂直； (2) 一匀质空心圆盘，内径为R 1，外径为R 2，质量为m ，轴过环中心且与环面垂直； (3) 一匀质半圆面，半径为R ，质量为m ，轴过圆心且与圆面垂直。 解:(1) 取质元dm ，质元对轴的转动惯量dJ =R 2 dm 园环转动惯量为各质元转动惯量之和 m R dm R dm R dJ J 222=?=?=?= (2) 园盘的质量面密度为) (2122 R R m - = πσ 若是实心大园盘，转动惯量为 4 2 22222222R 2 1R R 21R m 21J πσπσ=??== 挖去的空心部分小园盘的转动惯量为 4121212 2112 12121R R R R m J πσπσ=??== 空心园盘转动惯量为 )(2 1)() (21)(2122214 142212 2414212R R m R R R R m R R J J J +=--=-=-=πππσ (3) 若为完整的园盘，转动惯量为 220221 mR R m J =??= 半园盘转动惯量为整个园盘的一半，即 202 1 21mR J J == 注：只有个别同学做错了！ 5.5如图5-31所示，一边长为l 的正方形，四个顶点各有一质量为m 的质点，可绕过一顶点且与正方形垂直的水平轴O 在铅垂面内自由转动，求如图状态(正方形有两个边沿着水平方向有两个边沿着铅垂方向)时正方形的角加速度。 O 题5.5图 图5-31 解：正方形的转动惯量 2224)2(2ml l m ml J =+?= 正方形受到的重力矩 mgl m 2= 由转动定律 M =J 得到转动角加速度 l g ml mgl J M 2422=== α 注：此题做得很好！ 5.6如图5-32所示，一长度为l ，质量为m 的匀质细杆可绕距其一端l /3的水平轴自由
大学物理第二章质点动 力学习题答案 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
习题二 2-1质量为m 的子弹以速率0v 水平射入沙土中，设子弹所受阻力与速度反向，大小与速度成正比，比例系数为k ，忽略子弹的重力，求：(1)子弹射入沙土后，速度大小随时间的变化关系；(2)子弹射入沙土的最大深度。 [解]设任意时刻子弹的速度为v ，子弹进入沙土的最大深度为s ，由题意知，子弹所受的阻力f =-kv (1)由牛顿第二定律t v m ma f d d == 即t v m kv d d ==- 所以t m k v v d d -= 对等式两边积分??-=t v v t m k v v 0 d d 0 得t m k v v -=0ln 因此t m k e v v -=0 (2)由牛顿第二定律x v mv t x x v m t v m ma f d d d d d d d d ==== 即x v mv kv d d =- 所以v x m k d d =- 对上式两边积分??=- 000d d v s v x m k 得到0v s m k -=- 即k mv s 0= 2-2质量为m 的小球，在水中受到的浮力为F ，当它从静止开始沉降时，受到水
的粘滞阻力为f ＝kv (k 为常数)。若从沉降开始计时，试证明小球在水中竖直沉降的速率v 与时间的关系为 [证明]任意时刻t 小球的受力如图所示，取向下为y 轴的正方向，开始沉降处为坐标原点。由牛顿第二定律得 即t v m ma kv F mg d d ==-- 整理得 m t kv F mg v d d =-- 对上式两边积分? ? =--t v m t kv F mg v 00 d d 得m kt F mg kv F mg -=---ln 即??? ? ??--= -m kt e k F mg v 1 2-3跳伞运动员与装备的质量共为m ，从伞塔上跳出后立即张伞，受空气的阻力与速率的平方成正比，即2kv F =。求跳伞员的运动速率v 随时间t 变化的规律和极限速率T v 。 [解]设运动员在任一时刻的速率为v ，极限速率为T v ，当运动员受的空气阻力等于运动员及装备的重力时，速率达到极限。 此时2 T kv mg = 即k mg v = T 有牛顿第二定律t v m kv mg d d 2=- 整理得 m t kv mg v d d 2=-
一、选择题：(每题3分) 1、某质点作直线运动的运动学方程为 x = 3t-5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 2、一质点沿x 轴作直线运动，其v t 曲 线如图所示，如t=0时，质点位于坐标原点， 则t=4.5 s 时，质点在x 轴上的位置为 (A) 5m . (B) 2m . (C) 0. (D) 2 m . (E) 5 m. [ b ] pc 的上端点，一质点从p 开始分 到达各弦的下端所用的时间相比 6、一运动质点在某瞬时位于矢径 r x, y 的端点处，其速度大小为 7、 质点沿半径为R 的圆周作匀速率运动，每 T 秒转一圈.在2T 时间间隔中， 其平均速度大小与平均速率大小分别为 (A) 2 R/T , 2 R/T . (B) 0,2 R/T (C) 0,0. (D) 2 R/T , 0. [ b ] 8 以下五种运动形式中，a 保持不变的运动是 4、 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度 v 2 m/s ，瞬时加速度a 2m/s ， 则一秒钟后质点的速度 (B)等于 2 m/s . (D)不能确定. [ d ] (A)等于零. (C)等于 2 m/s . 5 、 一质点在平面上运动, 已知质点位置矢量的表示式为 r at i bt 2j (其中 a 、 b 为常量)，则该质点作 (A)匀速直线运动. (B)变速直线运动. (C)抛物线运动. (D) 一般曲线运 动. [ b ] [d ] (A) 匀加速直线运动，加速度沿 x 轴正方向. (B) 匀加速直线运动，加速度沿 x 轴负方向. (C) 变加速直线运动，加速度沿 x 轴正方向. (D) 变加速直线运动，加速度沿 x 轴负方向. 3、图中p 是一圆的竖直直径 别沿不同的弦无摩擦下滑时， 较是 (A) 到a 用的时间最短. (B) 到b 用的时间最短. (C) 到c 用的时间最短. (D) 所用时间都一样. (A) d r dt (C) d r dt (B) (D) d r dt dx 2 .dt 2 d y dt [d ] a
大学物理力学复习题答案 一、单选题（在本题的每一小题备选答案中，只有一个答案是正确的，请把你认为正确答案的题号，填入题干的括号内） 1．下列运动中，加速度a 保持不变的是 ( D ) A ．单摆的摆动 B ．匀速率圆周运动 C ．行星的椭圆轨道运动 D ．抛体运动。 2．某质点作直线运动的运动学方程为x ＝3t -5t 3 + 6 (SI)，则该质点作 ( D ) A ．匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向 B ．匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向 C ．变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向 D ．变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向 3． 某物体作一维运动， 其运动规律为 dv kv t dt =-2， 式中k 为常数. 当t =0时， 初速为v 0，则该物体速度与时间的关系为 ( D ) A ．v kt v =+2012 B ．kt v v =-+2011 2 C ． kt v v =-+201112 D ．kt v v =+20 1112 4．质点作半径为R 的变速圆周运动时的加速度大小为(v 表示任一时刻质点的速率) ( C ) A ．dv dt B ．v R 2 C ．dv v dt R -??????+?? ? ? ???????? 12 242 D ． dv v dt R +2 5、质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，s 表示路程，t a 表示切向加速度，对下列 表达式：(1) a dt dv =；(2) v dt dr =；(3) v dt ds =；(4) t a dt v d = ，下列判断正确的是 ( D ) A 、只有(1)(4)是对的； B 、只有(2)(4)是对的； C 、只有(2)是对的； D 、只有(3)是对的。
大学物理力学部分学习 重点 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第一章 质点运动学 1．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r )()()()(++=），求轨迹方 程、位矢、位移、平均速度、平均加速度。 [解题方法]： （1）求轨迹方程-----------------从参数方程形式 。t t z z t y y t x x 得轨迹方程消去→?? ???===)()()( （2）求位矢------------------------将具体时间t 代入。 （3）求位移------------------------A B r r r -=? （4）求平均速度 （5）求平均加速度 2．已知质点运动方程即位矢方程（k t z j t y i t x t r )()()()(++=），求速度、加速 度。 [解题方法]：（求导法） （1）求速度（2）求加速度 3．已知加速度和初始条件，求速度、质点运动方程（位矢方程）。 [解题方法]：（积分法） （1）求速度------------------------ （2）求位矢------------------------ 注意：
（1）看清加速度若不是常数，只能用积分法，而不能随便套用中学的匀加速直线运动三公式。 （2）一维直线运动中，或者分量式表示中，可去掉箭头。 （3）二维平面运动则必须加矢量箭头，矢量表示左右要一致。 4．圆周运动中已知路程)(t s ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总加速度。 [解题方法]： （1）求速度 （2）求角速度 （3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度（6）求总加速度------------------n a a a +=τ， ?? ???=+=） a a a artg ：a a ：a n n 与切向夹角方向大小(2 2ττθ 5．圆周运动中已知角位置)(t θ，求：速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度、总加速度。 [解题方法]： （1）求角速度 （2）求速度-------------------------r v ω= （3）求角加速度（4）求切向加速度（5）求法向加速度
习 题 二 2-1 质量为m 的子弹以速率0v 水平射入沙土中，设子弹所受阻力与速度反向，大小与速度成正比，比例系数为k ，忽略子弹的重力，求：(1)子弹射入沙土后，速度大小随时间的变化关系； (2)子弹射入沙土的最大深度。 [解] 设任意时刻子弹的速度为v ，子弹进入沙土的最大深度为s ，由题意知，子弹所受的阻力 f = - kv (1) 由牛顿第二定律 t v m ma f d d == 即 t v m kv d d ==- 所以 t m k v v d d -= 对等式两边积分 ??-=t v v t m k v v 0 d d 0 得 t m k v v -=0ln 因此 t m k e v v -=0 (2) 由牛顿第二定律 x v mv t x x v m t v m ma f d d d d d d d d ==== 即 x v mv kv d d =- 所以 v x m k d d =- 对上式两边积分 ??=-00 0d d v s v x m k 得到 0v s m k -=- 即 k mv s 0 = 2-2 质量为m 的小球，在水中受到的浮力为F ，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f ＝kv (k 为常数)。若从沉降开始计时，试证明小球在水中竖直沉降的速率v 与时间的关系为 ??? ? ??--= -m kt e k F mg v 1 [证明] 任意时刻t 小球的受力如图所示，取向下为y 轴的正 方向，开始沉降处为坐标原点。由牛顿第二定律得 t v m ma f F mg d d ==--
即 t v m ma kv F mg d d ==-- 整理得 m t kv F mg v d d =-- 对上式两边积分 ??=--t v m t kv F mg v 00 d d 得 m kt F mg kv F mg -=---ln 即 ??? ? ??--= -m kt e k F mg v 1 2-3 跳伞运动员与装备的质量共为m ，从伞塔上跳出后立即张伞，受空气的阻力与速率的平方成正比，即2kv F =。求跳伞员的运动速率v 随时间t 变化的规律和极限速率T v 。 [解] 设运动员在任一时刻的速率为v ，极限速率为T v ，当运动员受的空气阻力等于运动员及装备的重力时，速率达到极限。 此时 2 T kv mg = 即 k mg v = T 有牛顿第二定律 t v m kv mg d d 2=- 整理得 m t kv mg v d d 2= - 对上式两边积分 mgk m t kv mg v t v 21d d 00 2?? =- 得 m t v k mg v k mg = +-ln 整理得 T 22221 111v e e k mg e e v kg m t kg m t kg m t kg m t +-=+-=
3.1 一小球在弹簧的作用下做振动，如图)3-16所示，弹力kx F -=，而位移t A x ωcos =，其中k 、 A 、ω都是常量。求在t =0到ωπ2/=t 的时间间隔内弹力施于小球的冲量。 根据题意，弹力t kA kx F ωcos -=-=，力的冲量 ω ωω πkA tdt kA Fdt I t t - =-==? ?2/0 cos 0 注: 此题做得很好! 3.3用棒打击质量0.3kg 、速率1 s m 20-?的水平飞来的球，球 飞 到竖直上方10m 的高度，求棒给予球的冲量多大？设球与 棒的接触时间为0.02s ，求球受到的平均冲力。 设小球飞来时的速度为1v ，被捧击打后的速度为2v ，由上 抛运动公式知，gh v 22=。根据动量定理： 1212v v P P I m m -=-= 作矢量关系图，可得冲量的大小 Ns 3.72)()(2 12221=+=+=v gh m mv mv I ?==35arctan 1 2 v v ? 平均冲力 N 365=?= t I F 注:此题个别同学计算错误! 3.7 一质量为m =10kg 的木箱放在水平地面上，在水平拉力F 作用下由静止开始作直线运动，F 随时间t 变化的关 系如图3-18所示。已知木箱与地面的滑动摩擦因数20。 =μ，求t =4s 和7s 时的木箱速度，g=10m/s 2 。 已知力求某时刻速度，可以考虑用动量定理p I ?=求 解。木箱在直线运动过程中受水平拉力F 和滑动摩擦力f 的作用，合外力的冲量 ??+=-==t f F t F I dt F dt F I 0 )(f 合 P 2=m 2 P 1=m v 1 I 图3.3 ? m v 1 m v 2 I 45° v 1 v 2 习题3.4图 F (N ) t (s ) 4 0 30 习题3.7图 7
一. 质点P 在水平面内沿一半径为R =1m 的圆轨道转动，转动的角速度ω与时间t 的函数关系为ω=kt 2，已知t =2s 时，质点P 的速率为16m/s ，试求t =1s 时，质点P 加速度的大小。 解：质点的速率v=R ω=kt 2 t=2s ，v=16，因此k=4 t=1s ，a t =ω2R=16，a n =Rd ω/dt=8 P 点加速度的大小为85t n a a += 二. 如图所示，一质点m 旁边放一长度为L 、质量为M 的杆，杆离质点近端距离为l 。求该细杆M 解： 在杆上选取积分元dx ，建立数轴，定位积分元。如图所示。 则积分元对质点m 的引力为 2mdM df G r = 其中/dM dx r l L x M L λλ==+-= 因此20()()L m dx mM F dx G G l L x l l L λ===+-+?? 上式结果是杆对质点的万有引力。 根据牛顿第三定律，细杆所受到质点的万有引力为()mM F G l l L =+，方向为x 轴负方向。 三. 质量为m 的人站在质量为M ，长为L 的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远 解： 选人和船组成的系统，其水平方向动量守恒 上式两边同乘dt ，并积分 用 S 和s 表示船和人相对于岸移动的距离，则 四. 质量为10kg 的质点，在外力作用下，在 x , y 平面上作曲线运动，该质点速度为 求在质点从 y = 16 m 到 y = 32 m 的过程中，外力做的功。 m x dx L M O x 0 m MV -=v 00d d 0 t t m t M V t -=??v 0dt t S V =?0d t s t =?v ms MS ∴=s S L +=m S L M m =+M s L M m =+2416t i j =+v v v v d 80 d F m t i t ==r r r v d (d d )A F r F xi yj =?=?+??r r r r r 80 (d d ) t i xi yj =?+?r r r 80 d t x =?
一．单项选择题 1．质点沿半径为0.5米的圆周作匀速圆周运动，周期为1秒，在一个周期之内质点的平均 速度与平均速率分别为 。 A 、 π ，π B 、 0，π C 、 π ，0 D 、 0，0 2、下列说法中，错误的是： A 、x a 是速度在x 方向的分量对时间的变化率； B 、τa 是速度在切向的分量对时间的变化率； C 、n a 速度在法向的分量对时间的变化率； D 、加速度变化但质点作直线运动是可能的。 3．某质点作直线运动的运动学方程为x 6533+-=t t （SI ），此质点的运动为 。 A 匀加速直线运动，加速度沿x 轴正方向； B 匀加速直线运动，加速度沿x 轴负方向； C 变加速直线运动，加速度沿x 轴正方向；； D 变加速直线运动，加速度沿x 轴负方向 4．下列说法正确的是 。 A 系统不受外力作用，机械能与动量守恒 B 系统所受合外力为零，内力为保守力，机械能与动量守恒 C 系统所受合外力不为零，机械能与动量一定不守恒 D 系统不受外力作用，内力为保守力，机械能与动量守恒 5. 根据角动量定义，下列情况中角动量为零的是 。 A 火箭以速度v 垂直地面发射到h 高度时对地面的角动量 B 飞机距地面h 高度以速度v 沿水平方向飞行时对地面的角动量 C 地球以速度v 绕太阳公转时对太阳的角动量 D 电子以速度v 绕核旋转时对核的角动量 6．均匀细棒 OA 可绕通过某一端 O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动，如图所示，今使 棒从水平位置由静止开始自由下落，在棒摆到竖直位置的过程中，下述说法哪一种是正确 的？ 。 A 角速度从小到大，角加速度从大到小 B 角速度从小到大，角加速度从小到大 C 角速度从大到小，角加速度从大到小 D 角速度从大到小，角加速度从小到大 7．质点作曲线运动，r 表示位置矢量，v 表示速度，a 表示加速度，S 表示路程，t a 表示 切向加速度，下列表达式中，则 。 (1) a dt dv = (2) v dt dr = （3）v dt dS = （4）t a dt v d =|| A 有（1）、（4）是对的 B 有（2）、（4）是对的 C 有（2）是对的 D 有（3）是对的 8．质点作匀速圆周运动，下列各量中恒定不变的量是 。