西北農(nóng)林科技大學(xué)《大學(xué)物理》復(fù)習(xí)

1、《大學(xué)物理》復(fù)習(xí),推薦教材或參考書： 張社奇主編的《大學(xué)物理學(xué)》，中國農(nóng)業(yè)出版社,第一部分 緒論1.主要內(nèi)容： 物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)層次、物質(zhì)的基本形態(tài)及存在形式、物質(zhì)世界的基本作用。 2.基本要求： 了解物質(zhì)世界的層次結(jié)構(gòu)、存在形式、基本作用，對物理學(xué)的研究對象有個宏觀的理解。,物質(zhì)的基本性質(zhì),物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)層次,物質(zhì)世界的時間尺度,物質(zhì)存在的基本形式及其性質(zhì),物質(zhì)間相互作用的基本形

2、式,物理科學(xué)的學(xué)科層次,,,（四種）,,（實物、場）,一 、物質(zhì)世界的結(jié)構(gòu)層次 空間尺度： 10-18s、10-17s ～1026s 微觀系統(tǒng)、宏觀系統(tǒng)、宇觀系統(tǒng) 時間尺度：10-25s ～1018s,二、物質(zhì)的基本形態(tài)及存在形式 實物：固體、液體、氣體、等離子體 場：電場、磁場、引力場 場是傳遞物質(zhì)

3、間相互作用的媒質(zhì)；場具有獨立性和可疊加性；描述場存在及其大小有不同的特征指標；場分為保守場和非保守場兩類。,三、物質(zhì)世界的基本作用 電磁相互作用、引力相互作用、強相互作用、弱相互作用,第二部分 質(zhì)點力學(xué)1.主要內(nèi)容： 物質(zhì)的運動屬性與描述、牛頓運動定理、功和能、動量守恒定律。 2.基本要求： 掌握位置矢量、位移、速度、加速度等概念，能寫出運動方程并求解幾種特殊的曲線運動；能應(yīng)用牛頓定

4、理求解變力情況下物體的運動規(guī)律，能掌握動量定理、動能定理、動量守恒定律的簡單應(yīng)用。,實物運動,,實物平動,,質(zhì)點運動,牛頓運動定律,守恒定律,剛體運動,剛體定軸轉(zhuǎn)動,剛體平動,,連續(xù)體運動,,理想流體的定常流動,質(zhì)點運動,,運動描述的相對性,,參考系,,坐標系,運動的矢量性,,描述運動的物理量,,,運動方程,軌跡,位矢,位移,,加速度,速度（速率）,圓周運動,,自然坐標,角量描述,法向加速度切向加速度,,,流體力學(xué)基本概念,,理想流體

5、、定常流體、流線、流管、連續(xù)性原理 、伯努力方程。,一、基本概念：,位矢：,位移：,瞬時速度：,瞬時加速度：,平均速度：,平均加速度：,1、直角坐標系中,2、自然坐標系中,切向加速度：,法向加速度：,合加速度：,3、角量與線量,,二、運動學(xué)兩類問題,第一類問題：,第二類問題：,已知運動學(xué)方程，求 ，用微分。,已知加速度和初始條件，求 ，用積分,1、牛頓三定律：,微分問題：,已知一物體的運動方程，求 。,

6、積分問題：,三、牛頓運動定律,2、牛頓定律的應(yīng)用：,牛頓定律解題的一般步驟,1、確定研究對象（采用隔離體法）；2、受力分析，畫出受力圖；3、建立坐標系，分別求出各力在坐標軸上的分力；4、列方程（方程數(shù)應(yīng)與未知量數(shù)目相同）；5、求解方程：先公式運算，再代入SI制數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)運算 ，必要時進行討論,（1）動量定理和動量守恒定律，都只適用于慣性系；（2）二者都可以在系統(tǒng)某個方向上應(yīng)用；（3）都不必考慮運動過程中的變化細節(jié)，只需確定

7、初動量 和末動量。,1、動量定理：,2、動量守恒定律：,時,四、動量與動量守恒,五、功與能量,重力勢能,萬有引力勢能,彈性勢能,流管 由一組流線圍成的管狀區(qū)域稱為流管，對于定常流動的流體來說，流管的側(cè)壁由流線構(gòu)成，由于流線互不相交，所以管內(nèi)流體不會從管壁流出，管外流體也不會從管壁流入，就好象在一個固定管道中流動一樣.,理想流體 理想流體是指絕對不可壓縮并且完全沒有粘滯性的流體。,定常流動 如果流動狀態(tài)不隨時間

8、發(fā)生變化，這種流動叫定常流動。,流線 流線是分布在流體流經(jīng)區(qū)域中的許多假想曲線，曲線上每一點的切線方向和該點流體元的速度方向一致，由于流線的連續(xù)性，任一位置處只可能有一個確定的流速，因此，流線不可相互交叉，且流速大的地方流線密，反之則稀。,六、連續(xù)體運動,表明：對于理想流體的定常流動，同一細流管中任一截面處的流速與截面積的乘積是一個常量，即單位時間通過任一截面流體的流量 Q 恒定不變。故也叫體積流量守恒定律或連續(xù)性方程。,果流體是不可

9、壓縮的，即ρ為常量，則上式可以簡化為 Q = S v = 常量,表明：在定常流動中，同一細流管任一截面處的流體密度、流速和截面面積的乘積是一個常數(shù)。也就是說單位時間內(nèi)通過任一截面的流體質(zhì)量相同，故也叫質(zhì)量守恒方程。,或,= 常量,連續(xù)性原理,或?qū)懗?伯努利方程,（1）伯努利方程的實質(zhì)是功能原理在流體力學(xué)中的應(yīng)用,表示單位體積流體流過細流管 外壓力所做的功；,表示單位體積流體

10、流過細流管 重力所做的功；,表示單位體積流體流過細流管 后動能的變化量；,（2）伯努利方程應(yīng)用于流體靜力學(xué)即為連通器原理：,（3）注意統(tǒng)一單位，為國際單位。適用于理想流體的定常流動。,（4）P、h、v 均為可測量，他們是對同一流管而言的。,（5）它是流體力學(xué)中的基本關(guān)系式，反映各截面處，P、h、v之間的關(guān)系。,討論題,1、一質(zhì)點以半徑為 作勻速圓周運動，以圓心為坐標原點，質(zhì)點運動半個周期內(nèi)，其位移大小

11、 其位矢大小的增量,答案：,因此，一般情況下,2、已知質(zhì)點運動方程,則：由,得,求得,判斷其是否正確。,正確計算是：,3、試判斷下列說法是否正確。,（1）一物體具有加速度，但速度可能為零。,（2）運動物體加速度越大，物體的速度也越大。,（3）物體在直線上運動前進時，如果物體向前的加速度減小，物體前進的速度也就減小了。,（4）物體加速度的值很大，而物體速率可以不變。,（5）物體作曲線運動時必有加速度。,√,√,√,X,X

12、,（6）一物體動量改變時，它的動能也一定改變。,（7）一個物體在運動過程中若其動能守恒，則其動量也守恒。,（8）兩個質(zhì)量不等的物體，動能相等時，質(zhì)量大的動量較大。,（9）多個物體組成的系統(tǒng)，動量守恒，如果一些物體的速度變大，則另一些物體的速度一定變?。灰恍┪矬w的速度變小，另一些物體的速度一定變大。,X,√,X,X,4、下列圖形中，正確反映質(zhì)點在曲線運動軌跡上作減速運動的圖形是哪一幅。,答案：(c),（1）小球的動量變化,(a) 0,(b

13、),(c),(d),（2）向心力的平均值多大,(a) 0,(b),(d),(c),5、圖示質(zhì)點 在水平面上作半徑為 的勻速圓周運動，速率為 ，從 點逆時針運動到 點的半圓周內(nèi),計算題,討論：,由,得,問：,應(yīng)取何值？,即,解：,2、已知質(zhì)點曲線運動方程,即,,,則,由定義知,,另一方法：,3. 路燈離地面高度為H，一個身高h的人，在燈下水平路面上以勻速步行，步行速度值為v0,,,,,頭頂在地面的影子移動的速度v,解：建

14、坐標如圖,,任意時刻影子長為l,影子移動的速度,求：當(dāng)人與燈距離為 時,,,由圖可得,,則,,4、質(zhì)量為 的直角三角形木塊，傾角為 ，有一質(zhì)量為 的物體從木塊頂端離地面高度 處，由靜止沿斜面下滑。若不計所有摩擦力，求 滑到底端時木塊的速度大小,解：,分析 和 的運動情況,選系統(tǒng)：由 ， 和地球組成，以地面為參考系，則機械能守恒（為什么）,動量守恒？,動量在水平方向上守恒？,（為什么）,的運動：,相對地

15、面的運動速度是由 相對 的沿斜面速度 和 相對地面速度 疊加而成。,所以,得,代入機械能守恒式中得,討論：,(1)本題也可以用牛頓第二定律求解，但要復(fù)雜得多,(2)本題求解中最容易犯的兩種錯誤,一是：動量守恒定律的分析,二是：在有相對運動的情況下速度的計算,小結(jié)：,在求解力學(xué)問題時,第三部分 剛體力學(xué)1.主要內(nèi)容： 剛體運動學(xué)、剛體動力學(xué)、角動量守恒定律。2.基本要求： 理解角位移、角速度、角加

16、速度等概念，掌握角量和線量的關(guān)系； 理解轉(zhuǎn)動慣量的概念，能計算規(guī)則剛體的轉(zhuǎn)動慣量，并掌握轉(zhuǎn)動定理及其應(yīng)用； 理解轉(zhuǎn)動動能、角動量的概念，掌握角動量守恒定律。,剛體的定軸轉(zhuǎn)動,,運動學(xué)體征,,角位移,角坐標,動力學(xué)體征,,角量與線量的關(guān)系,,,角速度,角加速度,力矩,轉(zhuǎn)動定律,轉(zhuǎn)動慣量,,,,力矩的功,轉(zhuǎn)動動能定律,轉(zhuǎn)動動能,沖量矩,角動量定理,角動量,,,,角動量守恒定律,機械能守恒定律,一、剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的角量與線量,角坐標：,角速度

17、：,角加速度：,二、剛體繞定軸勻角加速轉(zhuǎn)動,剛體的力矩：,轉(zhuǎn)動定律,轉(zhuǎn)動慣量：,三、轉(zhuǎn)動定律和轉(zhuǎn)動慣量,計算轉(zhuǎn)動慣量的步驟,1、建立坐標系；2、選擇適當(dāng)?shù)姆e分元，并寫出 d m 表達式；3、寫出積分元繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動慣量 dJ 的表達式；4、統(tǒng)一變量，確定積分限，積分求出剛體繞給定軸的 J ；5、利用平行軸定理求解。,角動量：,角動量定理：,角動量守恒定律：,,四、角動量（動量矩）,五、轉(zhuǎn)動動能,轉(zhuǎn)動定律解題思路,（1）選物體（

18、質(zhì)點和剛體）（2）看運動（轉(zhuǎn)動和直線運動）（3）查受力（畫隔離體受力圖）（4）列方程（注意: 在自設(shè)的坐標中） （通常是牛頓第二定律和轉(zhuǎn)動定律）,1、選取研究對象，進行受力分析，確定哪些力矩做功；,2、確定研究對象的初、末狀態(tài)的動能；,3、根據(jù)動能定理列方程求解 （利用線量與角量的關(guān)系列輔助方程）,剛體動能定理的解題思路,,,,,,勻變速直線運動,,勻變速轉(zhuǎn)動,,勻速直線運動,,勻速轉(zhuǎn)動,,加速度,,角加速度

19、,,速度,,角速度,,位移,,角位移,數(shù)學(xué)表達式,物理量與規(guī)律,數(shù)學(xué)表達式,物理量與規(guī)律,質(zhì)點的運動,剛體的定軸轉(zhuǎn)動,,,,,,,,,,,,,,,,,,動能定理,轉(zhuǎn)動動能定理,,,,動能,,轉(zhuǎn)動動能,,力的功,,力矩的功,,牛頓第二定律,,剛體定軸轉(zhuǎn)動定律,m,質(zhì)量,轉(zhuǎn)動慣量,,力,,力矩,數(shù)學(xué)表達式,物理量與規(guī)律,數(shù)學(xué)表達式,物理量與規(guī)律,質(zhì)點的運動,剛體的定軸轉(zhuǎn)動,,,,,,,,,,,,,,,,動量守恒定律（守恒條件）,,動量矩守

20、恒定律（守恒條件）,,動量定理,,動量矩定理,,動量,,動量矩,,沖量,,沖量矩,數(shù)學(xué)表達式,物理量與規(guī)律,數(shù)學(xué)表達式,物理量與規(guī)律,質(zhì)點的運動,剛體的定軸轉(zhuǎn)動,,,,,,,,,,,,,方法Ⅰ,1、質(zhì)量為 ，長為 的細棒，可繞 轉(zhuǎn)動。由水平位置自由下落。求下落到豎直位置時的角速度。,由,求出,方法Ⅱ,求出,方法Ⅲ,分別判斷三種方法的正誤,求出,又,求出,討論題,2、判斷角動量是否守恒,（2）對定滑輪軸的角動量,兩半徑不同圓輪，

21、1輪轉(zhuǎn)動，2輪靜止,今將兩輪子靠攏，2輪被帶動而轉(zhuǎn)動,重物、人質(zhì)量均為 ，定滑輪質(zhì)量不計，人向上勻速爬行,（3）對軸 ，(或 )的角動量,√,√,×,小結(jié)：剛體定軸轉(zhuǎn)動中幾個應(yīng)注意的問題。,（1）剛體運動規(guī)律區(qū)別于質(zhì)點運動規(guī)律，切莫混為一談！,（2）注意“轉(zhuǎn)軸”,（3）系統(tǒng)中質(zhì)點、剛體同時存在，應(yīng)分別討論,3.,有兩個力作用在一個有固定軸的剛體上,（1）兩個力都平行于軸時 合力矩一定為零,答：,對。,（ 每個力對軸的

22、力矩皆為零）,（2）兩個力都垂直于軸時 合力矩可能為零,答：,對。,（ 兩個力的力矩相反時合力矩為零）,（3）兩個力的合力為零時 合力矩也一定為零,答：,錯。,（ 力等值反向 力矩仍可不等值反向）,（4）兩個力的合力矩為零時 合力也一定為零,答：,錯。,（ 合力矩為零，兩力仍可不等值反向）,如力偶矩；力矩還取決于力臂,解：分析受力：圖示,質(zhì)點,質(zhì)點,1、斜面傾角為 ，質(zhì)量分別為 和 物體經(jīng)細繩聯(lián)接，繞過一定滑輪。定滑

23、輪轉(zhuǎn)動慣量為 ，半徑為 。求 下落的加速度（設(shè) 與斜面的摩擦因數(shù)為 ）,計算題,滑輪（剛體）,解得,討論：是否有其它計算方法？,聯(lián)系量,功能關(guān)系！,解：分析系統(tǒng)機械能守恒(為什么？),2、光滑斜面傾角 ，一彈簧(k)一端固定，另一端系一繩繞過一定滑輪與物體 相連?；嗈D(zhuǎn)動慣量為 ，半徑為 。設(shè)開始時彈簧處于原長，將物體由靜止沿斜面下滑，求 下滑 時物體的速度為多大。,則有,且有,解得,3、 一不變的力矩

24、M 作用在鉸車的鼓輪上使輪轉(zhuǎn)動，見圖。輪 的半徑為 r ，質(zhì)量為 m1 。纏在鼓輪上的繩子系一質(zhì)量為 m2 的重物，使其沿傾角為 的斜面上升。重物和斜面的滑動摩 擦系數(shù)為 ，繩子的質(zhì)量忽略不計，鼓輪可看作均質(zhì)圓柱。 在開始時此系統(tǒng)靜止，試求鼓輪轉(zhuǎn)過 角時的角速度。,解,根據(jù)質(zhì)點系動能定理，鼓輪轉(zhuǎn)過 角的過程中，有,解得,分別以

25、物體 m2 ，鼓輪 m1 為研究對象，進行受力分析，如圖所示。,,m2g,,N,,f,,T,,T’,假設(shè)鼓輪順時針轉(zhuǎn)動，由牛頓第二定律和剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律列方程得,另解,聯(lián)立以上各式解得,由于鼓輪轉(zhuǎn)動是勻變速轉(zhuǎn)動，則,而,所以,第四部分 機械振動和機械波1.主要內(nèi)容： 諧振動及其合成、阻尼振動與受迫振動、機械波、機械波的干涉與衍射。 2.基本要求： 理解相位的概念，了解振動的能量，掌握諧振動方程

26、及其應(yīng)用，并掌握同方向、同頻率的諧振動合成； 理解阻尼振動、受迫振動，了解非線性振動；掌握波長、周期、頻率、波速等概念及波動方程的物理意義，理解波的疊加原理，理解波的干涉和衍射現(xiàn)象。,振動與波動,機械振動,簡諧振動,定義、判定,描述（特征量）,兩振動合成,,,機械波,獨立傳播原理,惠更斯原理,機械波的產(chǎn)生、種類,平面簡諧波波動方程,波的干涉（現(xiàn)象、干涉加強與減弱的條件）,,,1、諧振方程：,,一、簡諧振動,2、同向同頻諧振的合成,3

27、、李薩如圖形：,二、 平面簡諧波的波動方程,波沿軸負向傳播,三、波動方程的物理意義,波沿軸正向傳播,1、 振動狀態(tài)的空間周期性,2、 波形傳播的時間周期性,3、 x 給定，y = y (t) 是 x 處振動方程,4、 t 給定，y = y(x) 表示 t 時刻的波形圖,5、 y 給定, x和 t 都在變化，表明波形傳播和分布 的時空周期性。,五、 波的干涉,相干條件：頻率相同、振動方向相同、相位差恒定。,干涉相長：,干涉相

28、消：,第五部分 電磁學(xué)1.主要內(nèi)容： 電磁場的描述、穩(wěn)恒電磁場中的高斯定理、電磁場中的環(huán)路定理、電介質(zhì)和磁介質(zhì)、帶電粒子在電磁場中的運動、電磁感應(yīng)、電磁場的能量。 2.基本要求： 理解“場”的概念，掌握場的獨立性原理，掌握電場強度、磁感應(yīng)強度的計算方法；理解電通量、磁通量的的概念，掌握高斯定理的應(yīng)用。理解環(huán)路定理，掌握電勢的概念及計算；了解電極化和磁化的微觀本質(zhì)，掌握洛倫茲力和安培力的應(yīng)用；了解電

29、磁場的能量和麥克斯韋電磁理論。,電磁場,穩(wěn)恒電磁場的描述,真空中的靜電場,電 勢,電勢的計算,,電場強度,電場線,電場強度的計算,,,真空中穩(wěn)恒磁場,磁感應(yīng)強度,磁感應(yīng)線,磁感應(yīng)強度的計算,,,,真空中穩(wěn)恒電磁場的性質(zhì),環(huán)流,環(huán)路定理,,通量,高斯定理,,電場中的高斯定理,磁場中的高斯定理,電場中的環(huán)路定理,磁場中的環(huán)路定理,,,,電磁場與介質(zhì)相互作用,電介質(zhì),介質(zhì)中的電場強度,介質(zhì)中的高斯定理,電位移,,,,磁場強度,磁介質(zhì),介質(zhì)中的

30、安培環(huán)路定理,,,,,電勢能,,,電磁感應(yīng),電場強度,磁感應(yīng)強度,一、電場強度和磁感應(yīng)強度,電磁場中運動電荷受力,安培力公式,洛倫茲力,二、洛倫茲力和安培力,三、高斯定理,高斯定理求解特殊電荷分布電場的思路,（1）分析電場對稱性；,（2）根據(jù)對稱性取高斯面；,（3）根據(jù)高斯定理求電場強度。,1、 靜電場的高斯定理,2、磁場的高斯定理,1、靜電場的環(huán)路定理,四、環(huán)路定理,電勢能,電勢,電勢差,,電勢疊加原理,,2、穩(wěn)定磁場的環(huán)路定理,1、

31、電介質(zhì)內(nèi)部的電場強度,五、電極化和磁化,順磁質(zhì)：,分子的固有磁矩受力矩的作用，使分子的固有磁矩趨于外磁場方向，使得原磁場得到加強,抗磁質(zhì)：,抗磁質(zhì)在外磁場的作用下產(chǎn)生附加磁矩，附加磁矩產(chǎn)生的附加磁場與外場方向相反，使得原磁場得到減弱,微觀本質(zhì)：在外電場作用下，電介質(zhì)表面出現(xiàn)極化 電荷，極化電場與原電場方向相反。,2、磁介質(zhì)內(nèi)部的磁場強度,,微觀本質(zhì),1.分別寫出a、b、c三個閉合回路的磁感強度的環(huán)流值。設(shè)I1=I2=

32、8A ,并討論 1）在每個閉合回路上各點的磁感強度是否相等？2）在回路c上各點的磁感強度是否均為零？,答案：,1）否2）否,六、討論,2. 如圖 長直導(dǎo)線過圓電流的中心且垂直圓電流平面 電流強度均為I求：相互作用力,解：在電流上任取電流元(在哪個電流上取？),3. 有一帶電球體，其電荷體密度為 , 　為常數(shù)， 為球內(nèi)任一點的半徑，則球內(nèi)任一點的電場強度為,解：分析電場：具有球?qū)ΨQ性。作圖示高斯球面，由高斯定理得

33、 ，式中，,左邊,右邊,積分計算高斯面內(nèi)的電荷,等式,等式,選項,4. 細導(dǎo)線均勻帶電 （正電荷）彎曲成一殘缺的圓形，半徑 ，兩端缺口 ，求圓心處電場強度大小和方向,解：取,今用補償（疊加）法,（1）圓在 產(chǎn)生的,（2）一小段 在 點的電場強度可近似為點電荷 的電場,1. 如圖所示在真空中有兩塊相距為d，面積均為S，帶電量

34、分別為+q 和-q 的平行板兩板的線度遠大于d，因此可忽略邊緣效應(yīng),則兩板間的作用力,(A),(B),(C),你選擇下列哪個答案？,√,,怎么能將平板看作是點電荷呢?,正板(或說負板)處在負板(或說正板)的場中,因為各電荷元受力方向相同，所以,B錯在哪？自己的場怎么會對自己作用呢?,五、討論,2. 有人由電勢疊加原理求得 P 點電勢為：,對否？理由如何？,答：,×,,錯在兩個相疊加的電勢的零點不一致,3. 哪個結(jié)果對？理由？

35、,從 線可看出,答：,√,,答：,×,,（3）,因為B表面電荷分布不均勻,答：,√,,×,,答：,4. 關(guān)于高斯定理 的討論,（1）若 ，則高斯面上各點的 一定處處為零,（不一定?。?（2）如果高斯面上 處處為零，能否認為高斯面內(nèi)一定無電荷 。,（4）高斯定理只是適用于具有對稱性的靜電場,（3）如果高斯面上 處處不為零，能否說明高斯面內(nèi)一定有電荷,（不一

36、定！電荷在高斯面外?。?（不一定 ）,（對靜電場都適用！但是 ）,（5）只有高斯面內(nèi)的電荷對高斯面的通量有貢獻。高斯面外的電荷和對高斯面通量無貢獻,（對！）,5. 電場強度與電勢的關(guān)系的討論,（1）電場強度弱的地方，電勢一定低,（2）電勢不變的空間，電場強度一定為零,（3）電場強度不變的空間，電勢也一定不變,積分關(guān)系,（6）帶正電的帶電體的電勢一定為正值,（5）已知某一點 ，就可以確定該點的,（

37、4）已知某一點 ，就可以確定該點的,6 通以電流 的線圈如圖所示，在圖中有四條閉合曲線，則其環(huán)流分別為,7.如圖，兩個完全相同的回路 和 ，回路內(nèi)包圍有無限長直電流 和 ，但在圖 中 外又有一無限長直電流 ，圖中 和 是回路上兩位置相同的點，請判斷,答案： 　(c),8. 求圖示載流導(dǎo)線在 o 處的磁感強度,答案：,平行連線向左,,,9.分別寫出a、b、c三個閉合回路的磁感強度的環(huán)流值。設(shè)I

38、1=I2=8A ,并討論 1）在每個閉合回路上各點的磁感強度是否相等？2）在回路c上各點的磁感強度是否均為零？,答案：,1）否2）否,第六部分 熱力學(xué)1.主要內(nèi)容： 多粒子系統(tǒng)的宏觀描述、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律。 2.基本要求： 掌握“系統(tǒng)”的概念，理解內(nèi)能、功、熱量的概念，掌握熱力學(xué)第一定律及其在理想氣體各個過程中的應(yīng)用；理解可逆過程、不可逆過程、循環(huán)過程的概念，掌握循環(huán)效率的計算；了

39、解卡諾定理，掌握熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)及過程的方向性的判斷。,熱力學(xué),基本概念：熱量、內(nèi)能、功、摩爾熱容,熱力學(xué)第一定律,可逆與不可逆過程,熱力學(xué)第二定律,,循環(huán)過程,熱機效率、卡諾循環(huán),,,,,進行方向,實質(zhì)及意義、應(yīng)用、計算,計算,熵,,,一、 熱力學(xué)第一定律,二. 循環(huán)效率,致冷系數(shù),熱機效率,三、 熱力學(xué)第二定律,1、開爾文表述：熱功轉(zhuǎn)換不可逆,2、克勞修斯表述：熱傳遞不可逆,3、實質(zhì)：揭示了自然界的一切自發(fā)過程都是單方向

40、 進行的不可逆過程。,四、 卡諾循環(huán)與卡諾定理,卡諾循環(huán)熱機的效率為,卡諾循環(huán)制冷機的系數(shù)為,卡諾定理,五、 相關(guān)概念,熱量(Q)：,內(nèi)能(E )：是狀態(tài)量。,功與面積的對應(yīng)關(guān)系,第七部分 氣體動理論1.主要內(nèi)容： 多粒子體系的微觀描述、理想氣體的壓強和溫度、麥克斯韋速率分布、玻耳茲曼的能量分布、理想氣體的內(nèi)能、粒子體系的碰撞統(tǒng)計規(guī)律。 2.基本要求： 理解理想氣體的微觀模型、壓強

41、和溫度的微觀本質(zhì)；理解能量均分原理，掌握理想氣體內(nèi)能的計算；理解理想氣體的速率分布和能量分布規(guī)律及其物理意義。,多粒子體系動理論,統(tǒng)計規(guī)律,碰撞頻率與平均自由程公式,統(tǒng)計平均值,理想氣體壓強公式,溫度的微觀解釋,能量按自由度均分原理,,統(tǒng)計分布規(guī)律,麥克斯韋速率分布律,玻耳茲曼分布律,,,,一、 理想氣體的壓強,微觀解釋：氣體的壓強是由大量分子在和器壁碰撞中 不斷給器壁以力的作用所引起的。,壓強公

42、式：,二、理想氣體的溫度,微觀本質(zhì)：是大量分子熱運動劇烈程度的量度。。,溫度公式：,比熱容比為,定壓摩爾熱容為,定體摩爾熱容為,νmol 理想氣體的內(nèi)能為,三、 能量按自由度均分定理,自由度i,物理含義,四、麥克斯韋速率分布定律,最概然速率,方均根速率,平均速率,三種速率用途各不相同：,討論速率分布一般用 ；討論分子的碰撞次數(shù)用 ；討論分子的平均平動動能用 。,五、 麥克斯韋–玻耳茲曼分布律,六、

43、 速率分布與能量分布的物理含義,1、系統(tǒng)吸熱是否一定溫度升高？,討論：首先要明白,熱量是熱傳遞能量，而溫度是系統(tǒng)熱運動程度的量度。因此，系統(tǒng)的溫度變化與熱量傳遞無必然聯(lián)系。,如等溫膨脹過程 吸熱， 對外作功而內(nèi)能溫度保持不變,又如絕熱過程 ，但系統(tǒng)內(nèi)能、溫度可以變化,因,所以,因,所以,（2）圖示ab為等溫過程，bc和da為絕熱過程，判斷abeda循環(huán)和abeda循環(huán)的

44、效率高低,以上兩個循環(huán)吸熱（ab等w溫過程）相等，但兩循環(huán)對外作功不同！所以,解：,討論：,無法直接判斷,從圖上知道,（3）圖示，試判斷1 2過程中 的正負,,2、準靜態(tài)過程是否一定是可逆過程？可逆過程是否一定是準靜態(tài)過程？,討論：,所以,（吸熱?。?準靜態(tài)過程不一定是可逆過程。如果準靜態(tài)過程有摩擦存在，由于有熱功轉(zhuǎn)換的不可逆，因而該準靜態(tài)過程就是不可逆過程，沒有耗散的準靜態(tài)過程才是可逆過程?？赡孢^程一定是準靜態(tài)過程。因為如

45、果是非靜態(tài)過程是無法重復(fù)正過程的狀態(tài)。,3、 (１)兩不同種類的氣體分子平均平動動能相等，但氣體的密度不等,那么他們的壓強是否相等。,討論： ，則　T1=T2,單位體積中的分子總平動動能為,(２) 兩瓶不同種類的氣體，它們壓強和溫度相同，但體積不同，問它們單位體積分子數(shù)是否相同？單位體積中氣體質(zhì)量是否相同？單位體積中分子總平動動能是否相同？,討論：T1=T2 ，,由　　　　得,因　　　　，　　　　則,1

46、、系統(tǒng)吸熱是否一定溫度升高？,討論：首先要明白,熱量是熱傳遞能量，而溫度是系統(tǒng)熱運動程度的量度。因此，系統(tǒng)的溫度變化與熱量傳遞無必然聯(lián)系。,如等溫膨脹過程 吸熱， 對外作功而內(nèi)能溫度保持不變,又如絕熱過程 ，但系統(tǒng)內(nèi)能、溫度可以變化,2、容器中裝有理想氣體，容器以速率　運動，當(dāng)容器突然停止，則容器溫度將升高。,若有兩個容器，一個裝有He，另一裝有H2氣，如果它們以相同速

47、率運動，當(dāng)它們突然停止時，哪一個容器的溫度上升較高。,討論：當(dāng)容器突然停止時，氣體分子的定向運動轉(zhuǎn)化為分子無規(guī)則熱運動，使其內(nèi)能增加，從而溫度升高．,由于 ，且,∴,3、 (１)兩不同種類的氣體分子平均平動動能相等，但氣體的密度不等,那么他們的壓強是否相等。,討論： ，則　T1=T2,單位體積中的分子總平動動能為,(２) 兩瓶不同種類的氣體，它們壓強和溫度相同，但體積不

48、同，問它們單位體積分子數(shù)是否相同？單位體積中氣體質(zhì)量是否相同？單位體積中分子總平動動能是否相同？,討論：T1=T2 ，,由　　　　得,因　　　　，　　　　則,第八部分 光的波動性1.主要內(nèi)容： 光的基本性質(zhì)、光的干涉、光的衍射、光的偏振。2.基本要求： 了解物質(zhì)的發(fā)光機理，掌握相干光、光程、光程差的概念，掌握雙縫干涉、單縫衍射、光的衍射的主極大及缺級的圖樣特征，掌握干涉儀的基本原理及應(yīng)用；掌握圓孔衍射及

49、光學(xué)儀器的分辨本領(lǐng)；了解雙折射現(xiàn)象，掌握馬呂斯定理的應(yīng)用。,波動光學(xué),光的干涉,光的衍射,光的偏振,,光的干涉,,光的干涉條件： （三點),相干光源的獲得方法,,分波陣面法,分振幅法,,薄膜干涉,,等傾干涉,等厚干涉,光程,,光程的定義,,光程差的計算,幾種典型的干涉（明暗紋條件、條紋分布特點）,,楊氏雙縫干涉,劈尖干涉,牛頓環(huán),邁克爾遜干涉儀,光的衍射,,,實質(zhì)解釋,惠更斯——菲涅耳原理,,分類,,菲涅耳衍射,夫瑯和

50、費衍射,光柵衍射現(xiàn)象、條件、應(yīng)用,,,分析方法,半波帶法,,解釋,單縫衍射現(xiàn)象、條件、應(yīng)用,,,應(yīng)用,光學(xué)儀器的分辨率,光的偏振,偏振光定義,偏振光的獲得,反射光 （布儒斯特定律）,雙折射 （尼科耳棱鏡）,偏振片 （二向色性）,,偏振光的種類、表示法,部分偏振光,線偏振光,馬呂斯定律,,透射光變化律,,,1、獲得相干光的方法,分波陣面法（楊氏實驗),分振幅法（薄膜干涉),,一、光的干涉,2、 楊氏干涉,光強極大位置,光

51、強極小位置,條紋的寬度,條紋特點：明暗相間等寬條紋,,3、薄膜干涉,4、劈尖干涉,兩相鄰條紋對應(yīng)的劈尖層厚度差為,相鄰條紋之間距,5、牛頓環(huán)干涉,明環(huán)半徑,暗環(huán)半徑,相位差與光程差,即,6、邁克爾遜干涉儀,二、光的衍射,1、單縫夫瑯禾費衍射,暗紋條件,明紋條件,中央明紋,第k 級明紋,條紋特點,2、圓孔夫瑯禾費衍射,最小分辨角,3、光柵衍射,顯微鏡最小分辨距離,光柵方程,衍射圖樣特征:,亮度很大，分得很開，本身寬度很窄；,是單縫衍射和縫

52、間干涉的共同結(jié)果。,三、光的偏振,1、獲得偏振光的三種方法,（1）反射和折射（玻璃片堆）,（2） 物質(zhì)的二向色性（偏振片）,（3） 雙折射現(xiàn)象（尼科爾棱鏡）,2、 布儒斯特定律,3、 馬呂斯定律,1．單色光λ垂直入射劈尖，討論A、B處的情況,明,B處光程差,A處條紋明暗,,暗,B處光程差,A處條紋明暗,,明,B處光程差,A處條紋明暗,,暗,另外：為什么不討論n1上表面處反射光的干涉？,2．楊氏雙縫干涉中，若有下列變動，干涉條紋將如何變化

53、,（1）把整個裝置浸入水中此時波長為 ，,（2）在縫S2處慢慢插入一塊楔形玻璃片，,圖示由于S2到O點的光程逐漸增加，因此S1到屏和S2到屏兩束光線相遇處的光程差為零的位置向下移動。,即整個干涉條紋向下移動。,則條紋變密,由于兩束光頻率不同，不相干，無干涉條紋。,（3）分別用紅、藍濾色片各遮住S1和S2,3．圖示，設(shè)單色光垂直入射，畫出干涉條紋（形狀，疏密分布和條紋數(shù)）,（1）上表面為平面，下表面為圓柱面的平凸透鏡放

54、在平板玻璃上。,由圖知可得明條為8條，暗條為7條的直線干涉條紋（圖示）。,,（2）平板玻璃放在上面，下面是表面為圓柱面的平凹透鏡。,同理，由,若劈尖的上表面向上平移，干涉條紋將會 若劈尖的上表面向右平移，干涉條紋將會 若劈尖的夾角增大，干涉條紋將會,劈尖干涉條紋的變化,,,,向左移動，間距保持不變。,向右移動，間距保持不變。,向左移動，條紋變密。,第九部分 相對論1.主要內(nèi)容：時空的相對性、洛倫茲變換、狹義相對論。2.基本要求

55、：理解狹義相對論的時空觀，理解相對性原理、同時性的相對性、長度收縮、時間延緩等規(guī)律；理解洛倫茲變換，掌握相對論中的質(zhì)量與速度的關(guān)系、質(zhì)量與能量的關(guān)系。 第十部分 量子力學(xué)1.主要內(nèi)容：波粒二相性、波函數(shù)、薛定諤方程、勢壘與隧道效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)的量子化。 2.基本要求：掌握光量子的概念，掌握德布羅意的物質(zhì)波；理解物質(zhì)的波粒二相性和不確定關(guān)系；理解波函數(shù)的概念，了解薛定諤方程，了解一維勢阱、

56、勢壘的概念，了解隧道效應(yīng)現(xiàn)象；定性理解原子結(jié)構(gòu)的量子化，原子核與基本粒子的概況。,一、兩條基本原理,相對性原理、光速不變原理,二、狹義相對論的時空觀,1、同時性的相對性,沿兩個慣性系相對運動方向上發(fā)生的兩個事件，在其中一個慣性系中表現(xiàn)為同時的，在另一個慣性系中觀察，則總是在前一個慣性系運動的后方的那一事件先發(fā)生。,2、 時間膨脹（動鐘變慢）,3、 長度收縮,1、相對論質(zhì)速關(guān)系,2、相對論動能,3、質(zhì)能關(guān)系,四、狹義相對論動力學(xué)基礎(chǔ),一、