《大学物理》复习.ppt

《大学物理》复习,推荐教材或参考书：张社奇主编的《大学物理学》，中国农业出版社，2010.1,第一部分 绪论 1.主要内容：物质世界的结构层次、物质的基本形态及存在形式、物质世界的基本作用 2.基本要求：了解物质世界的层次结构、存在形式、基本作用，对物理学的研究对象有个宏观的理解物质的基本性质,物质世界的结构层次,物质世界的时间尺度,物质存在的基本形式及其性质,物质间相互作用的基本形式,物理科学的学科层次,,,（四种）,,（实物、场）,一 、物质世界的结构层次空间尺度： 10-18s、10-17s ～1026s 微观系统、宏观系统、宇观系统时间尺度：10-25s ～1018s,二、物质的基本形态及存在形式实物：固体、液体、气体、等离子体场：电场、磁场、引力场场是传递物质间相互作用的媒质；场具有独立性和可叠加性；描述场存在及其大小有不同的特征指标；场分为保守场和非保守场两类三、物质世界的基本作用电磁相互作用、引力相互作用、强相互作用、弱相互作用,第二部分 质点力学 1.主要内容：物质的运动属性与描述、牛顿运动定理、功和能、动量守恒定律 2.基本要求：掌握位置矢量、位移、速度、加速度等概念，能写出运动方程并求解几种特殊的曲线运动；能应用牛顿定理求解变力情况下物体的运动规律，能掌握动量定理、动能定理、动量守恒定律的简单应用。

实物运动,,实物平动,,质点运动,牛顿运动定律,守恒定律,刚体运动,刚体定轴转动,刚体平动,,连续体运动,,理想流体的定常流动,质点运动,,运动描述的相对性,,参考系,,坐标系,运动的矢量性,,描述运动的物理量,,,运动方程,轨迹,位矢,位移,,加速度,速度（速率）,圆周运动,,自然坐标,角量描述,法向加速度 切向加速度,,,流体力学基本概念,,理想流体、定常流体、流线、流管、连续性原理 、伯努力方程一、基本概念：,位矢：,位移：,瞬时速度：,瞬时加速度：,平均速度：,平均加速度：,1、直角坐标系中,2、自然坐标系中,切向加速度：,法向加速度：,合加速度：,3、角量与线量,,二、运动学两类问题,第一类问题：,第二类问题：,已知运动学方程，求 ，用微分已知加速度和初始条件，求 ，用积分,1、牛顿三定律：,微分问题：,已知一物体的运动方程，求 积分问题：,三、牛顿运动定律,2、牛顿定律的应用：,牛顿定律解题的一般步骤,1、确定研究对象（采用隔离体法）； 2、受力分析，画出受力图； 3、建立坐标系，分别求出各力在坐标轴上的分力； 4、列方程（方程数应与未知量数目相同）； 5、求解方程：先公式运算，再代入SI制数据进行数据运算 ，必要时进行讨论,（1）动量定理和动量守恒定律，都只适用于惯性系； （2）二者都可以在系统某个方向上应用； （3）都不必考虑运动过程中的变化细节，只需确定初动量和末动量。

1、动量定理：,2、动量守恒定律：,时,四、动量与动量守恒,五、功与能量,重力势能,万有引力势能,弹性势能,流管 由一组流线围成的管状区域称为流管，对于定常流动的流体来说，流管的侧壁由流线构成，由于流线互不相交，所以管内流体不会从管壁流出，管外流体也不会从管壁流入，就好象在一个固定管道中流动一样.,理想流体 理想流体是指绝对不可压缩并且完全没有粘滞性的流体定常流动 如果流动状态不随时间发生变化，这种流动叫定常流动流线 流线是分布在流体流经区域中的许多假想曲线，曲线上每一点的切线方向和该点流体元的速度方向一致，由于流线的连续性，任一位置处只可能有一个确定的流速，因此，流线不可相互交叉，且流速大的地方流线密，反之则稀六、连续体运动,表明：对于理想流体的定常流动，同一细流管中任一截面处的流速与截面积的乘积是一个常量，即单位时间通过任一截面流体的流量 Q 恒定不变故也叫体积流量守恒定律或连续性方程果流体是不可压缩的，即ρ为常量，则上式可以简化为 Q = S v = 常量,表明：在定常流动中，同一细流管任一截面处的流体密度、流速和截面面积的乘积是一个常数。

也就是说单位时间内通过任一截面的流体质量相同，故也叫质量守恒方程或,= 常量,连续性原理,或写成,伯努利方程,（1）伯努利方程的实质是功能原理在流体力学中的应用,表示单位体积流体流过细流管 外压力所做的功；,表示单位体积流体流过细流管 重力所做的功；,表示单位体积流体流过细流管 后动能的变化量；,（2）伯努利方程应用于流体静力学即为连通器原理：,（3）注意统一单位，为国际单位适用于理想流体的定常流动4）P、h、v 均为可测量，他们是对同一流管而言的5）它是流体力学中的基本关系式，反映各截面处，P、h、v之间的关系第三部分 刚体力学 1.主要内容：刚体运动学、刚体动力学、角动量守恒定律 2.基本要求：理解角位移、角速度、角加速度等概念，掌握角量和线量的关系； 理解转动惯量的概念，能计算规则刚体的转动惯量，并掌握转动定理及其应用； 理解转动动能、角动量的概念，掌握角动量守恒定律刚体的定轴转动,,运动学体征,,角位移,角坐标,动力学体征,,角量与线量的关系,,,角速度,角加速度,力矩,转动定律,转动惯量,,,,力矩的功,转动动能定律,转动动能,冲量矩,角动量定理,角动量,,,,角动量守恒定律,机械能守恒定律,一、刚体绕定轴转动的角量与线量,角坐标：,角速度：,角加速度：,二、刚体绕定轴匀角加速转动,刚体的力矩：,转动定律,转动惯量：,三、转动定律和转动惯量,计算转动惯量的步骤,1、建立坐标系； 2、选择适当的积分元，并写出 d m 表达式； 3、写出积分元绕定轴转动的转动惯量 dJ 的表达式； 4、统一变量，确定积分限，积分求出刚体绕给定轴的 J ； 5、利用平行轴定理求解。

角动量：,角动量定理：,角动量守恒定律：,,四、角动量（动量矩）,五、转动动能,转动定律解题思路,（1）选物体（质点和刚体） （2）看运动（转动和直线运动） （3）查受力（画隔离体受力图） （4）列方程（注意: 在自设的坐标中）（通常是牛顿第二定律和转动定律）,1、选取研究对象，进行受力分析，确定哪些力矩做功；,2、确定研究对象的初、末状态的动能；,3、根据动能定理列方程求解（利用线量与角量的关系列辅助方程）,刚体动能定理的解题思路,,,,,,匀变速直线 运动,,匀变速转动,,匀速直线运动,,匀速转动,,加速度,,角加速度,,速度,,角速度,,位移,,角位移,数学表达式,物理量与规律,数学表达式,物理量与规律,质点的运动,刚体的定轴转动,,,,,,,,,,,,,,,,,,动能定理,转动动能定理,,,,动能,,转动动能,,力的功,,力矩的功,,牛顿第二定律,,刚体定轴转动定律,m,质量,转动惯量,,力,,力矩,数学表达式,物理量与规律,数学表达式,物理量与规律,质点的运动,刚体的定轴转动,,,,,,,,,,,,,,,,动量守恒定律 （守恒条件）,,动量矩守恒定律 （守恒条件）,,动量定理,,动量矩定理,,动量,,动量矩,,冲量,,冲量矩,数学表达式,物理量与规律,数学表达式,物理量与规律,质点的运动,刚体的定轴转动,,,,,,,,,,,,,第四部分 机械振动和机械波1.主要内容：谐振动及其合成、阻尼振动与受迫振动、机械波、机械波的干涉与衍射。

2.基本要求：理解相位的概念，了解振动的能量，掌握谐振动方程及其应用，并掌握同方向、同频率的谐振动合成； 理解阻尼振动、受迫振动，了解非线性振动；掌握波长、周期、频率、波速等概念及波动方程的物理意义，理解波的叠加原理，理解波的干涉和衍射现象振动与波动,机械振动,简谐振动,定义、判定,描述（特征量）,两振动合成,,,机 械 波,独立传播原理,惠更斯原理,机械波的产生、种类,平面简谐波波动方程,波的干涉（现象、干涉加强与减弱的条件）,,,1、谐振方程：,,一、简谐振动,2、同向同频谐振的合成,3、李萨如图形：,二、 平面简谐波的波动方程,波沿轴负向传播,三、波动方程的物理意义,波沿轴正向传播,1、 振动状态的空间周期性,2、 波形传播的时间周期性,3、 x 给定，y = y (t) 是 x 处振动方程,4、 t 给定，y = y(x) 表示 t 时刻的波形图,5、 y 给定, x和 t 都在变化，表明波形传播和分布的时空周期性五、 波的干涉,相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定干涉相长：,干涉相消：,第五部分 电磁学 1.主要内容：电磁场的描述、稳恒电磁场中的高斯定理、电磁场中的环路定理、电介质和磁介质、带电粒子在电磁场中的运动、电磁感应、电磁场的能量。

2.基本要求：理解“场”的概念，掌握场的独立性原理，掌握电场强度、磁感应强度的计算方法；理解电通量、磁通量的的概念，掌握高斯定理的应用理解环路定理，掌握电势的概念及计算；了解电极化和磁化的微观本质，掌握洛伦兹力和安培力的应用；了解电磁场的能量和麦克斯韦电磁理论电磁场,稳恒电磁场的描述,真空中的静电场,电 势,电势的计算,,电场强度,电场线,电场强度的计算,,,真空中稳恒磁场,磁感应强度,磁感应线,磁感应强度的计算,,,,真空中稳恒电磁场的性质,环流,环路定理,,通量,高斯定理,,电场中的高斯定理,磁场中的高斯定理,电场中的环路定理,磁场中的环路定理,,,,电磁场与介质相互作用,电介质,介质中的电场强度,介质中的高斯定理,电位移,,,,磁场强度,磁介质,介质中的安培环路定理,,,,,电势能,,,电磁感应,电场强度,磁感应强度,一、电场强度和磁感应强度,电磁场中运动电荷受力,安培力公式,洛伦兹力,二、洛伦兹力和安培力,三、高斯定理,高斯定理求解特殊电荷分布电场的思路,（1）分析电场对称性；,（2）根据对称性取高斯面；,（3）根据高斯定理求电场强度1、 静电场的高斯定理,2、磁场的高斯定理,1、静电场的环路定理,四、环路定理,电势能,电势,电势差,,电势叠加原理,,2、稳定磁场的环路定理,1、电介质内部的电场强度,五、电极化和磁化,顺磁质：,分子的固有磁矩受力矩的作用，使分子的固有磁矩趋于外磁场方向，使得原磁场得到加强,抗磁质：,抗磁质在外磁场的作用下产生附加磁矩，附加磁矩产生的附加磁场与外场方向相反，使得原磁场得到减弱,微观本质：在外电场作用下，电介质表面出现极化电荷，极化电场与原电场方向相反。

2、磁介质内部的磁场强度,,微观本质,六.电位移矢量 电介质中的高斯定律,平行板电容器加入电介质(εr )，取高斯面S,令：,电位移矢量,通过高斯面的电位移通量等于高斯面所包围的自由电荷的代数和，与极化电荷及高斯面外电荷无关这一结论称为有电介质时的高斯定理其中 ，带入上式,,,七.磁介质中的安培环路定律 磁场强度,在有磁介质存在的磁场空间,,或,令 称为磁场强度,则,磁介质内磁场强度沿所选闭合路径的环流等于闭合积分路径所包围的所有传导电流的代数和——磁介质的安培环路定理,第六部分 热力学 1.主要内容：多粒子系统的宏观描述、热力学第一定律、热力学第二定律 2.基本要求：掌握“系统”的概念，理解内能、功、热量的概念，掌握热力学第一定律及其在理想气体各个过程中的应用；理解可逆过程、不可逆过程、循环过程的概念，掌握循环效率的计算；了解卡诺定理，掌握热力学第二定律的实质及过程的方向性的判断热 力 学,基本概念：热量、内能、功、摩尔热容,热力学第一定律,可逆与不可逆过程,热力学第二定律,,循环过程,热机效率、卡诺循环,,,,,进行方向,实质及意义、应用、计算,计算,熵,,,一、 热力学第一定律,二. 循环效率,致冷系数,热机效率,三、 热力学第二定律,1、开尔文表述：热功转换不可逆,2、克劳修斯表述：热传递不可逆,3、实质：揭示了自然界的一切自发过程都是单方向 进行的不可逆过程。

四、 卡诺循环与卡诺定理,卡诺循环热机的效率为,。