武汉理工大学大学物理C期末复习ppt课件.ppt

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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.不同坐标系中基本物理量的描述不同坐标系中基本物理量的描述物体运动的描述物体运动的描述S S S SSSSS位置矢量位置矢量位置矢量位置矢量位移位移位移位移矢量矢量矢量矢量速度速度速度速度矢量矢量矢量矢量加速度加速度加速度加速度矢量矢量矢量矢量直角坐标系直角坐标系直角坐标系直角坐标系自然坐标系自然坐标系自然坐标系自然坐标系位置位置位置位置位置变化位置变化位置变化位置变化速度速度速度速度矢量矢量矢量矢量切向加速度切向加速度切向加速度切向加速度法向加速度法向加速度法向加速度法向加速度为深

2、入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.2.圆周运动的角量描述圆周运动的角量描述圆周运动的角量描述圆周运动的角量描述 角位移角位移:角位置角位置:角速度角速度角速度角速度:角加速度角加速度角加速度角加速度:3.角量与线量的关系角量与线量的关系为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能由初始条件定积分常量4.质点运动学中的两类基本问题质点运动学中的两类基本问题为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室

3、育人功能牛顿运动定律与力学中的守恒定律复习牛顿运动定律与力学中的守恒定律复习牛顿第二定律牛顿第二定律冲量冲量：动量动量：质点的动量定理质点的动量定理prDFIr=21dtttr质点系的动量定理质点系的动量定理恒力的功恒力的功位移无限小时位移无限小时：变力的功变力的功功功 率率 牛顿三大定律；动量定理，动能定理，功能原理，动量守恒，机械能守恒牛顿三大定律；动量定理，动能定理，功能原理，动量守恒，机械能守恒为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能沿直线平动沿直线平动绕定轴转动绕定轴转动坐标坐标速度速度加速度加速度匀变速匀变速直线

4、运直线运动公式动公式质量质量力力牛顿牛顿第二第二定律定律角坐标角坐标角速度角速度角加速度角加速度匀变速匀变速转动运转动运动公式动公式转动惯量转动惯量力矩力矩转动转动定理定理为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能沿直线平动沿直线平动绕定轴转动绕定轴转动冲量冲量动量动量动量动量定理定理动量守动量守恒定律恒定律角冲量角冲量角动量角动量（动量矩）（动量矩）角动量角动量定理定理角动量守角动量守恒定律恒定律力的功力的功力矩的功力矩的功动能动能转动动能转动动能动能动能定理定理转动动转动动能定理能定理为深入学习习近平新时代中国特色社会主义

5、思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能一一.伽利略变换伽利略变换(Galilean transformation)正变换正变换逆变换逆变换Pv:要点小结要点小结为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 二、狭义相对论的基本原理二、狭义相对论的基本原理二、狭义相对论的基本原理二、狭义相对论的基本原理1.狭义相对性原理：狭义相对性原理：物理定律物理定律在所有的惯性系中都有相同的数学形式。在所有的惯性系中都有相同的数学形式。2.光速不变原理：光速不变原理：在所有惯性系中，真空中的光速都恒为在所有惯

6、性系中，真空中的光速都恒为c。三三、洛仑兹变换、洛仑兹变换、洛仑兹变换、洛仑兹变换正变换正变换逆变换逆变换注意注意注意注意：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能不同惯性系中观察者时空观念的关联不同惯性系中观察者时空观念的关联注意注意注意注意：系系系系事件事件事件空事件空间间隔间间隔事件时事件时间间隔间间隔变换变换为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能四、四、四、四、“同时同时同时同时”的相对性的相对性的相对性的相对性一个惯性系中的一个惯性系中的同时、

7、同地同时、同地事件，在其它惯性系事件，在其它惯性系 中必为中必为同时同时事件；一个惯性系中的事件；一个惯性系中的同时、异地同时、异地事件，事件，在其它惯性系在其它惯性系 中必为中必为不同时不同时事件。事件。=0 五、时间延缓效应五、时间延缓效应五、时间延缓效应五、时间延缓效应 固有时间固有时间:静系静系(相对被测物静止相对被测物静止)中中同地同地事件的时间间隔事件的时间间隔 非固有时间非固有时间:动系动系(相对被测物运动相对被测物运动)中中异地异地事件的时间间隔事件的时间间隔 注意事项注意事项注意事项注意事项:1.时间延缓效应时间延缓效应 应用的应用的前提条件:在在S 系的同一地点系的同一地点

8、 先后发生的两个事件先后发生的两个事件2.不符合此前提则用以下公式求两事件发生的时间间隔不符合此前提则用以下公式求两事件发生的时间间隔:为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 六、长度收缩效应六、长度收缩效应六、长度收缩效应六、长度收缩效应 原长原长：相对于被测物体静止相对于被测物体静止的参考系测得的长度。的参考系测得的长度。非原长非原长：相对于被测物体运动相对于被测物体运动的参考系测得的长度。的参考系测得的长度。注意事项注意事项注意事项注意事项:1.长度收缩效应长度收缩效应 应用的应用的前提条件:t1=t2;即即:非原长

9、两端同时测量非原长两端同时测量 即即:t=0 2.不符合此前提使用以下公式求空间间隔不符合此前提使用以下公式求空间间隔:为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 七、质速关系七、质速关系 八、相对论动力学基本方程八、相对论动力学基本方程九、质能关系九、质能关系 十、能量十、能量 动量关系动量关系 注意注意注意注意：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.典型静电场：点电荷：均匀带电圆环轴线上：无限长均匀带电直线：均匀带电球面：无限大均匀带电平面：1.由

10、点电荷公式和叠加原理一.计算E 的主要方法静电场要点2.由高斯定理求为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.叠加法3.典型带电体的电势：点电荷：均匀带电圆环轴线上：均匀带电球面：二.U 的计算1.场强积分法为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能三.静电场环路定理：静电场强沿任意闭合路径的线积分为零.反映了静电场是保守力场，是有势场。四.电势、电势能、电势差电 势：电势差：电势能：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育

11、大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能静电平衡条件（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.1.导体内部无电荷 2.电荷分布在外表面上（内表面无电荷）3.当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出现等值 异号的电荷 ，外表面有感应电荷 （电荷守恒）4.表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比5.导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.五.静电场中的导体静电场中导体的性质为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能六、求电容器电容的一般方法2)求1)设极板带电3)求电容器两极板间

12、电势差4)由电容定义求电容：电容器贮存的电能电场能量密度为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.掌握磁感应强度的定义及其物理意义2.掌握毕萨定律，掌握磁场叠加原理，能计算简单几何形状的载流导体产生的稳恒磁场分布(1)毕萨定律电流元产生的磁场大小：方向：右手法则 稳恒磁场小结为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(2)磁场叠加原理(3)利用毕萨定律和磁场叠加原理求具体步骤：选取电流元或某些典型电流为积分元 ；由毕萨定律或典型电流磁场写出 ；选取坐标系，

13、写出 在各坐标轴上的分量，对每个分量积分；求出总磁感应强度的大小，并说明方向。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(4)几种典型稳恒电流的磁场有限长载流直导线 推广：无限长 载流螺线管轴线上 推广：无限长 载流圆线圈轴线上 推广：圆心处 载流细螺绕环 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.掌握磁感应线和磁通量的物理意义；理解磁场高斯定理；能计算简单非均匀磁场中，某回路所包围面积上的磁通量。切向：该点 方向疏密：正比于该点 的大小(1)磁感应线(2

14、)磁通量(3)磁场的高斯定理为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.理解安培环路定理的物理意义；掌握用安培环路定理计算某些具有对称性载流导体产生的磁场分布。(1)安培环路定理(2)利用安培环路定理求 具体步骤：对磁场进行对称性分析；根据磁场对称性的特点，选取相应的安培环路 ；根据环路定理列方程，并求出 ；求出 的大小，并说明方向。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能(3)几种典型稳恒电流的磁场 无限长均匀载流圆柱体 无限长均匀载流圆筒为深入学习习近

15、平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能5.磁场对电流的作用（1）掌握安培定律的物理意义；能用安培定律分析和计 算简单几何形状的载流导体在磁场中所受的安培力。(a)电流元受磁场力作用的规律(b)载流导线所受磁场力具体步骤：选取电流元 ，根据安培公式判断 的方向，画出矢量图；选取坐标系，分析力的对称性，写出 的分量式；对 每个分量积分求出合力，并说明方向；为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能电磁感应要点 闭合回路中感应电流的方向总是使得它所激发的磁场来阻止引起感应电流

16、的磁通量的变化。感应电流方向的判断方法:回路中m 是增加还是减少；由楞次定律确定 B感 方向；.由右手定则判定 I感 方向。导体回路中的感应电动势的大小与穿过导体回路的磁通量的变化率成正比.法拉第电磁感应定律楞次定律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1.选择回路的绕行方向，确定回路中的磁感应强度 B；2.由求回路中的磁通量m；3.由求出；4.由的正负判定其方向应用法拉第电磁感应定律解题的方法计算题为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能感生电动势为：

17、4.求导体元上的电动势5.由动生电动势定义求解。1.确定导体处磁场 ；3.分割导体元dl，确定的 与 的夹角 q2；2.确定 和 的夹角q1；应用动生电动势的解题方法应用电动势定义解题的方法根据电动势的定义 ，动生电动势为：动生电动势为：计算题为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能起源由静止电荷激发由变化的磁场激发电力线形状电力线为非闭合曲线电力线为闭合曲线静电场为无旋场感生电场为有旋场感生电场与静电场的区别电场的性质为保守场作功与路径无关为非保守场作功与路径有关静电场为有源场感生电场为无源场静电场感生电场对比记忆为深入学

18、习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能自感系数：设 分布 求计算步骤：互感系数 计算步骤：得设I1 I1的磁场分布 穿过回路2的为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能电容器储能自感线圈储能电场能量密度磁场能量密度电场能量磁场能量电场能量磁场能量 电场能量与磁场能量比较对比记忆为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 维恩位移定律维恩位移定律维恩常数：维恩常数：斯忒潘斯忒潘波尔兹曼定律波尔兹曼

19、定律 斯忒潘恒量：斯忒潘恒量：1.黑体辐射实验定律：黑体辐射实验定律：T3 T2 T1T2 T1T1量子力学要点小结量子力学要点小结为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 2.2.光电效应实验的规律光电效应实验的规律 截止频率（红限）截止频率（红限）仅当仅当 才发生光电效应，截止频率才发生光电效应，截止频率与与材料有关材料有关与与光强无关光强无关 .电流饱和值电流饱和值 遏止电压遏止电压 瞬时性瞬时性 遏止电势差与入射光频率具有线性关系遏止电势差与入射光频率具有线性关系.当光照射到金属表面上时，当光照射到金属表面上时，几乎

20、立即就有光电子逸出几乎立即就有光电子逸出（光强）（光强）遏止电压遏止电压 与光强无关与光强无关为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3.爱因斯坦光子理论爱因斯坦光子理论 光是以光速运动的光子流光是以光速运动的光子流 每个光子能量和动量每个光子能量和动量 光强即光的能流密度光强即光的能流密度N:单位时间通过垂直于单位时间通过垂直于单位面积的光子个数单位面积的光子个数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能4.光电效应方程光电效应方程由能量守恒：由能量守恒：

21、入射光子能量入射光子能量=逸出功逸出功+光电子初动能光电子初动能斜率斜率heUa 0hA-A为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 5.爱因斯坦光子理论对光电效应的解释爱因斯坦光子理论对光电效应的解释2)光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以 饱和光电流也大。饱和光电流也大。1)电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以无须时间的累积过程。所以无须时间的累积过程。4)从光电效应方程中，当初动能为零时，可得到从光电效应方程中，当初动能为零

22、时，可得到 红限频率：红限频率：3)3)从方程可以看出光电子初动能和照射光的从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率频率 成线性关系。成线性关系。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 6.6.光的波粒二象性光的波粒二象性描述光的描述光的 粒子性粒子性 描述光的描述光的 波动性波动性 光子光子 相对论能量和动量关系相对论能量和动量关系（2 2）粒子性：粒子性：（光电效应等）（光电效应等）（1 1）波动性：波动性：光的干涉和衍射光的干涉和衍射为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充

23、分发挥中小学图书室育人功能 康普顿波长康普顿波长 7.康普顿公式康普顿公式 散射光波长的改变量散射光波长的改变量 仅与仅与 有关有关 散射光子能量减小散射光子能量减小为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（电离能）（电离能）基态基态能量能量激发态激发态能量能量 氢原子能级图氢原子能级图基态基态激激发发态态自自由由态态 氢原子的玻尔理论氢原子的玻尔理论为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能波函数波函数 波函数：波函数：描述微观客体的运动状态，是概率波描述

24、微观客体的运动状态，是概率波 三维自由粒子波函数三维自由粒子波函数意义：意义：波函数波函数 确定了微观粒子确定了微观粒子运运 动的动的全部全部全部全部力学性质。力学性质。一维自由粒子波函数一维自由粒子波函数 归一化条件归一化条件概率密度概率密度 三个标准条件：三个标准条件：连续连续,单值单值,有限有限为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能薛定谔方程薛定谔方程定态薛定谔方程势场只是空间函数即若粒子所在的有一个能量定值含时薛定谔方程定态波函数对应于一个可能态，则为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全

25、国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能其概率密度与时间无关所描述的状态。它的重要特点是：所谓“定态”，就是波函数具有 形式定态波函数中的 称为 振幅函数（有时直称 为波函数）。的函数形式也应满足统计的条件连续、单值、有限的标准条件；归一化条件；对坐标的一阶导数存在且连续（使定态薛定谔方程成立）。若已知势能函数 ，应用定态薛定谔方程可求解出 ，并得到定态波函数为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能能量量子化极不明显，可视为经典连续。间距太小间距太小在微观粒子可能取如，电子9.110 31 kg处在宽度 10-10 m (原子线度)的势阱中算得 37.7 eV 能量量子化明显处在宽度 10 2 m (宏观尺度)的势阱中算得 37.7 10 -15 eV 能量量子化是微观世界的固有现象从能级绝对间隔看，从能级相对间隔看，则的各种能态中，随着 值增大，逐渐向经典过渡。一维无限深势阱中的微观粒子 （小结）能量 量子化称 基态能或 零点能相邻能级的能量间隔波函数好比驻波概率密度的 称节点位置节点位置极大的 称最概然位置最概然位置增大,节点数增多,最概然位置间隔变小。很大，概率密度趋近经典均匀分布。