大学物理综合深刻复习.ppt

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1、质点运动学和牛顿定律,基本内容,描述质点运动学的基本物理量。,1、,(1),位置矢量,直角坐标系,位移,(2),直角坐标系,(3),速度,直角坐标系,方向：路径的切线方向,(4),加速度,注意：,(1),与,的区别。,与,的区别。,(2),运动方程,的意义。,与,(或,),描写质点运动状态的物理量,(3),（速度大小的变化）,（速度方向的变化）,或,（一般用分量式进行计算）,牛顿第二定律是核心,（1）,微分形式,或,（2）,不同的,作用下，质点运动的研究。,等,守恒定律,基本内容,质点动量原理,1、,动量,冲量,质点系 动量原理,注意几个问题,（2）适用于惯性系,（1）注意定理、定律的矢量性,

2、3、,动量守恒定律。,恒矢量,（3）定理、定律适用的条件,4、,功、能。,动能,势能：,重力势能,质点动能定理,引力势能,弹性势能,质点系功能定理,注意几个问题,（1）势能零点的选择,（2）机械能守恒定律的条件,刚体的转动,基本内容,1、描述刚体转动的物理量,2、刚体定轴转动定律,角位移,角速度,与线量的关系,角加速度,力矩,方向：右手法则,转动惯量：,3、刚体转动的功能原理,当 时,4、刚体定轴转动角动量原理,力矩的功,刚体定轴转动动能,或,狭义相对论基础,一、基本原理和公式,在任何惯性系中光在真空中的传播 速度不变，恒为 c 。,(1) 相对性原理:,一切物理定律在任何惯性系中形式相同。,

3、(2) 光速不变原理：,1. 狭义相对论的两个基本原理,2.洛仑兹坐标变换,3. 由洛仑兹速度变换：,5. 时间膨胀效应,6. 长度收缩效应,运动时钟变慢,固有时间最短,固有长度最长,4. 同时性的相对性：在某一惯性系中同时不同地发生的两 事件 在另个惯性系中不同时发生。,7. 相对论质量,8. 相对论动量,9. 相对论动能,静能,10. 质能关系式,11. 动量与能量的关系,12. 光子,气体动理论,基本内容,1、理想气体压强公式,或,2、理想气体温度公式,3、能量按自由度均分定理,理想气体内能,任一自由度平均能量,4、麦克斯韦速率分布,（1）分布函数,（2）分布函数物理意义及分布曲线的物理

4、意义。,()三种统计速率,5、 平均碰撞次数和平均自由程,6、热力学第二定律的统计意义。,()微观状态(数)：(宏观)系统每一种可能的分布。,()热力学概率，系统(宏观)状态所包含的微观状态数。,()玻耳兹曼关系：（熵）,热力学基础,基本内容,1、功、热量、内能,2、热力学第一定律及其应用,(过程量),(过程量),(状态量),等值过程 中 和的计算,见附表,附表：,3、热循环,4、热力学第二定律的两种表述,（1）正循环,卡诺循环,（2）逆循环,卡诺逆循环,克劳修斯 “热量不能自动的从低温物体传向高温物体”,开尔文 “其唯一效果是热全部转变为功的过程是不可能的”,5、可逆过程和不可逆过程,6、熵

5、的计算与熵增加原理,在孤立系统中,静电场,基本内容,2. 电场强度的计算,定义 （矢量：大小和方向）,电场强度的叠加原理,1. 电场强度 和电场强度叠加原理,（1）点电荷的电场强度,（2）点电荷系的电场强度,（3）带电体的电场强度,“电荷元” 电场的叠加,（5）补偿（叠加）法（矢量叠加）,（4）“基本形状元”的叠加（矢量叠加）,（6）高斯定理求解,方法：分析电场 选适当形状高斯面 计算 和 由定理解出,注：只有当电荷的分布，以及电场的分布具有某种对称性时，才有可能应用定理求出电场强度,几种典型带电体电场强度：,（）,无限长带电直线,无限大平板,球壳内外电场,3. 电势,（2）试验电荷沿任意闭合

6、路径一周，电场力做功为零，则,（1）电场力做功,特点：与路径无关，只与试验电荷和路径始末位置有关,(环路定理),（3）电势定义,（4）电势差,零电势选择；电势值的相对性；电势叠加原理,4. 电势的计算,（1）点电荷的电势,（4）“基本形状元”的电势叠加,（2）点电荷系的电势,（3）带电体电势,（5）定义式,几种典型带电体的电势,带电细园环,静电场中的导体和电介质,基本内容,1 导体静电平衡条件,（3）导体是等势体,（4）导体电荷分布在外表面，孤立导体的电荷面密度沿表面分布与各处曲率成正比,（1）导体内部电场强度为零,（2）导体表面电场强度垂直导体表面,2 电容和电容器,（2）计算方法及几种典型

7、电容器的电容,（1）定义,平板电容器,同心球形电容器,同轴圆柱形电容器,（3）电容器串，并联及其特性,3静电场中的电介质,（1）电介质的极化现象,（2）电介质中的电场强度,（3）基本规律,4 静电场的能量,（1）,（2）电容器能量,（3）功能转换,稳恒磁场,基本内容,1.毕奥萨伐尔定律,真空中电流元 在径矢 处的磁感应强度,由磁场叠加原理得稳恒截流导体的磁场,几种典型的电流磁场大小,长直截流导线外的磁场,半无限长截流直导线外的磁场,圆形截流导线轴线上的磁场,载流长直螺旋管轴线上的磁场,无限长截流直导线外的磁场,圆形截流导线圆心处的磁场,2. 描述稳恒磁场的两条基本定律,（1）磁场的高斯定理,（

8、2）安培环路定理,用安培环路定理计算磁场的条件和方法,磁场是无源场（涡旋场）,正负的确定：规定回路环形方向，由右手螺旋法则定出,3 磁场对运动电荷，载流导线和载流线圈的作用,（1）磁场对运动电荷的作用力,（2）磁场对载流导线的作用力,（3）均匀磁场对载流线圈的磁力矩,4 磁介质中的安培环路定律,其中 ， 为线圈平面法线方向，且与线圈电流成右手螺旋关系,磁力矩总是要使线圈转到它的 的方向与磁场方向相一致的位置,容易混淆的静电场与稳恒磁场公式比较,容易混淆的静电场与稳恒磁场公式比较,电磁感应,基本内容,1、感应电动势的计算,说明：,（1）这是计算感应电动势的普遍适用公式，但必须在闭合回路情况下计算

9、,电磁感应定律,或,（2）公式中“ - ”号表示电动势的方向，是楞次定律的数学表示，它表明 总是与磁通量的变化率的符号相反,（3）电动势方向可采用电磁感应定律中负号规定法则来确定，也可以由楞次定律直接确定,动生电动势,感生电动势,自感电动势,互感电动势,2、自感和互感的计算,或,或,具体方法：,3、磁场能量,注意体积元 的选取,磁场能量密度,磁场的能量,载流自感线圈的磁场能量,振动,振动,一.简谐振动的描述：,位移 X=Acos(t+) 速度： V= -A sin(t+ ) 加速度： a= - 2Acos(t+)= - 2x,振幅：,初相位：,A、 、称为简谐振动三要素。,周期：T 频率： 圆

10、频率: ,动能：,三、简谐振动的旋转矢量表示法：x=Acos(t+),机械能：,二、简谐振动的能量,1.已知位移、速度求位相,2.已知振动表达式画振动曲线,势能：,3.已知振动曲线求 ：=/t,四.简谐振动的曲线描述：,五、简谐振动的合成：,1、同方向、同频率的简谐振动的合成： x1=A1cos(t+1) x2=A2cos(t+2) 结果（1） 仍是不变的简谐振动。,（2）振幅,（3）初相,3、相互垂直的简谐振动的合成：,X=A1cos(t+1) Y=A2cos(t+2),通式：,2、同方向、不同频率的简谐振动的合成： x1=A1cos1t x2=A2cos2t 适用于频率较大，且相近。,拍频

11、 =21,021，椭圆顺时针转动； 212，椭圆逆时针转动,波动,一、机械波的产生与传播,1、机械波的产生条件： 振源 传播介质（弹性）,2、波的分类： 横波、 纵波。,3、波的几何描述： 波阵面、波射线、波前、平面波、球面波,4、与波相关的几个物理量： 波长，波速u，频率，圆频率，周期T = uT ， u= ，=1/T ，2,机械波,机械波的传播速度完全取决于介质的弹性模量和介质的密度。,二、波动方程,波沿负x轴方向传播时x前面的负号改为正号。,已知x0振动方程,写波动方程,已知波动方程,写x0振动方程,波形曲线,1、由波形曲线确定振幅,2、由波形曲线确定某点相位（由该点位移、速度方向定）,

12、3、由波形曲线确定波长,4、由波动方程画波形曲线（起点、弯曲方向）,波的动能势能：,波的能量：,能量密度,三、波的能量：,平均能量密度：能量在一个周期的平均值。,平均能流密度- 波强,平均能流：,四、波的叠加原理：,1.惠更斯原理,.介质中波动到的各点，都可看成发射子波的子波源。,.任意时刻这些子波的包络面就是新的波前。,2.波的叠加原理,.几列波相遇后仍保持它们原有的特性（频率、波长、振幅、传播方向）不变，互不干扰。,.在相遇区域内任一点的振动为各列波在该点所引起的振动位移的矢量和。,3、干涉产生的条件,合振幅,位相差,两列波振动方向相同。 频率相同 有恒定的位相差,波动光学,一、干涉条件,

13、2.光程（nr）、光程差（n2r2- n1r1 ）,1.相干光条件:频率相同；振动方向一致；有恒定的相位差；(分振幅法；分波振面法）,（2）.透镜不产生附加光程差,（3）.半波损失：光从光疏媒质正入射射向光密媒质，又从光密媒质反射回光疏媒质时，相位改变，相当于损失半个波长的光程。,（1）.明暗条件,相邻条纹间距,1.杨氏双缝,明纹暗纹位置：,二、光的干涉,光程差不附加,光程差附加,光程差,2.薄膜干涉,加强,减弱,增透膜（反射极小）和增反膜（反射极大）的应用,垂直入射：,单色光垂直照射劈尖,加强,减弱,3.劈尖,条纹间距,测量微小物体厚度,相邻条纹间劈尖厚度差,还要分析接触点的明暗情况！,明环

14、半径,暗环半径,4.牛顿环,5.迈克尔逊干涉仪,测微小位移,插入待测介质,明、暗正好相反,1.夫琅禾费单缝衍射,三、光的衍射,明纹暗纹位置,中央明纹宽度,条纹间距,光栅方程,2.衍射光栅,明纹,明纹位置（不太小时）x=ftg,所缺的级数为：,缺级条件:,最多可看到的主极大：,很小时，sintg,斜入射情况：,最多可看到2k+1条,1.自然光、偏振光、部分偏振光,自然光,偏振光,部分偏振光,四、光的偏振,3.布儒斯特定律,2.马吕斯定律,偏振光的干涉,一、偏振光干涉装置,二、偏振光干涉的分析,1、振幅关系,在P2 后：,相干,在P1 后：,不相干,通过晶体C后：,此两束光合成为一束椭圆偏振光。,

15、再通过P2 后：,2、相位关系,成为两束相干光。,近代物理,（1）斯忒藩（Stefan)玻尔兹曼定律,斯忒藩常数,（2）维恩（Wien)位移定律,普朗克公式：,爱因斯坦光电效应方程：,康普顿效应,德布罗意关系式,动量为 P 的粒子波长：,频率与能量关系：,玻尔的基本假设,1. 氢原子电子的圆周轨道半径,2. 氢原子能量,3. 氢原子光谱,不确定关系,由此可见， 为粒子在某点附近单位体积内粒子出现的几率，称为几率密度。即：,波函数的物理意义,薛定谔方程的一般形式,定态薛定谔方程,一维无限深势阱,四个量子数,主量子数 。电子的能量主要决定于它。,角量子数 决定电子轨道角动量,磁量子数 决定轨道角动量 的空间取向，,自旋磁量子数 决定自旋角动量的空 间取向， 。,为正时，称为自旋向上。,为负时，称为自旋向下。,