大学物理教程.ppt

第一节质点运动的描述,坐标系,参考系（地面）,高空飞机,（视为质点）,矢量知识,矢量表示式,矢量加法,矢量乘法,叉乘,位置矢量,运动学方程,z,X,Y,O,位移,平均速度,瞬时速度,r,P,平均加速度,瞬时加速度,P,r,t,z,X,1,1,1,O,自然坐标系,速度加速度,切向加速度,法向加速度,物理量小结,运动状态,运动状态的变化,随堂练习一,随堂练习二,（备选例一）,（备选例二）,随堂小议,（链接1）,（链接2）,（链接3）,（链接4）,第二节 两类问题,随堂练习一,已知质点位置是时间的隐函数，求速度的简例,随堂练习二,（备选例一）,（备选例二）,（备选例三）,（备选例四）,（续选例四）,（备选例五）,0,第三节圆周、刚体运动,t,约定：反时针为正,一质点A作圆周运动,角坐标、角位移,角速度,角加速度,O,表示角速度瞬时变化的快慢,一般方法,求解圆周运动问题的一般方法,角线量关系,线量,角量,的关系,与,relation between angular and linear measures,证明题,定性理解：,续证明,角线关系简例,O,q,R,已知,第四节,相对运动,一、相对运动,运动的合成,位矢的合成,对空间任一点 P,速度的合成,加速度的合成,伽利略变换,坐标变换,加速度变换,相对性原理,随堂练习,应用时必须注意这是矢量关系式,并画出相应的矢量图。,续练习,7.37,刚体及其平动,形状固定的质点系（含无数,刚 体,质点、不形变、理想体。）,rigid body,translation,刚体定轴转动,定轴转动参量,w,续参量,随堂练习,第三节 牛顿运动定律,应用：,动力学两类问题,随堂练习一,续练习一,匀角速椭圆运动,随堂练习二,随堂练习三,随堂练习四,随堂小议,第一节,质量、动量,动量是矢量，动量在经典和近代物理中都是一个重要而基本的物理概念。为什么用这样一个矢量来作为物质运动的一种量度，可通过下述的一个普遍规律作初步理解：,动量概念理解,即质量与速度增量的乘积总是大小相等方向相反。,第二节,质点动量定理,平均冲力,0,t,冲击过程与平均冲力,质点系,质点系动量定理,动量守恒定律,定律说明,几点说明,应用内容提要,逆风行舟予备简例,逆风行舟动量分析,加速飞行中的火箭,宇航火箭在某航程中可忽略外力作用。,假设,火箭速度微分式,多级火箭与质量比,随堂练习一,随堂练习二,已知,全静开始，,走！,续练习二,随堂练习三,已知,随堂小议,第一节,质点系动能定理,下面作一简要证明,证明,证明,随堂练习一,练习二,阿特伍德机,轻滑轮,细绳,从静态释放,练习三,已知,第二节,保守力的功：,重力的功,引力的功,q,m,续引力功,弹力的功,保守力功小结,势能概念,势能性质,势能曲线,力势关系,势能是标量，保守力是矢量。两者之间是否存在某种普遍的空间关系？,普遍关系,随堂小议,选项1链接答案,第三节 机械能,守恒条件与结果,此结果既是大量观测的总结和归纳，还可从动能定理和势能概念推演出来：,守恒定律推演,续推演,随堂练习一：,第二宇宙速度,用机械能守恒定律求第二宇宙速度,练习二,续练习二,公式讨论,作业,平衡态,物态参量,微观与宏观量,物态方程,续上,准静态过程,准 静 态 过 程,概率密度函数,统计平均值,气体微观模型,气体的压强与温度的统计意义,理想气体压强,二、理想气体的压强公式,压强公式推导,续上,续上,续上,压强统计意义,三、理想气体压强的统计意义,气体温度公式,气体温度的统计意义,温度的统计意义,凡例,分子平均动能,气体分子的平均动能,自由度,能量均分定理,分子平均动能,简例,理想气体内能,理想气体的内能,内能算例,平均自由程,碰撞频率,自由程推导,先假设其它分子静止,自由程算式,随堂小议,小议链接1,小议链接2,玻耳兹曼分布,7.3,玻耳兹曼分布律,数学表达,玻耳兹曼能量分布的数学表达式,麦氏速率分布,麦氏速率分布实验,实验动态示意,麦克斯韦速率分布实验,恒温T,同分子量m,运动速率全同吗?,剥离,麦氏分布实验,重复多次采样后,速率分布含义,分布曲线,速率分布函数,归一化条件,最概然速率,不同条件比较,平均速率,麦克斯韦速率分布律应用举例,方均根速率,速率小结,特征速率例题,归一化例题,续上,随堂小议,小议链接1,小议链接2,第一节 引言,内能,一、内能,功,二、功,A,A,热量,三、热量,实质,内能 功 热量 的国际标准单位都是 焦耳（J）,热力学第一定律,微过程表达式,凡例,第二节 等体过程,等压过程,比热容比,等体等压例题,等温过程,等温过程气体吸收的热量全部转化为对外作功。,绝热过程,绝热过程方程,绝热线,等温绝热例题,等值及绝热归纳,多方过程概念,多方过程方程,多方热功算式,等温、绝热、等压、等体过程，是多方过程的特例,随堂小议,结束选择,小议链接1,结束选择,(1)Ea Eb,(2)Aab 0,(3)Qab 0,(4)以上结论都不对,循环过程,准静态循环过程,循环热功转换,循环效率,A,A,卡诺循环,卡诺循环分析,卡诺循环效率,卡诺逆循环致冷,例题奥托循环,随堂练习,致冷例题,热力学第二定律,可逆与不可逆过程,可逆过程只是一种理想模型。准静态过程可视为可逆过程。,由于摩擦等耗散因素的实际存在，不可能使系统和外界完全复原。因此有关热现象的实际宏观过程和非准静态过程都是不可逆过程。,定律的两种表述,外界需对系统作功，就属“其它变化”。此表述说明热传导过程的不可逆性。,表述的等价性,（但实际上是不可能的）,凡例,定律的统计意义,统计结论,对于热传导、功热转换等热现象实际宏观过程的不可逆性，都可以用热力学概率的概念来解释。,堂上小议,结束选择,小议链接2,玻耳兹曼熵公式,第一节,一、电 荷,电荷守恒定律,该定律的要点：,电荷守恒定律对宏观过程和微观过程均适用。,真空库仑定律,二、真空中的库仑定律,续库仑定律,第二节,电场强度,二、电 场 强 度,小议链接2,点电荷的场强,点电荷系场强,场强叠加原理及其应用,一、分立点电荷系的场强,电偶极子场强,电偶极子的场强,带电体的场强,二、连续分布电荷的场强,带电直线场强,均匀带电直线的场强,续16,续17,带电平面场强,无限大均匀带电平面的场强,s,带电线元场强的积分,带电平面的场强,续19,两个常用公式,注意前述两个推导结果,带电圆环场强,均匀带电圆环轴上点的场强,续22,带电圆盘场强,均匀带电薄圆盘轴上点的场强,带电球面场强,均匀带电球面的场强,续25,Q,电场线,电通量,续28,凡例,特例引入下节,高斯定理,高斯定理将给出更普遍的表述,三、高斯定理,续32,三、高斯定理,续33,续28,随堂小议,小议链接1,小议链接2,应用：直线,四、应用高斯定理求场强,应用：平面,本题,34推广,应用：球面,续41,应用：球体,比较结果,静电保守力,q,c,r,试验电荷,续45,L,点电荷系,续47,L,在点电荷系的电场中，,试验电荷沿任意闭合路线,绕行一周，合电场力所做,的功为零。,连续带电体的,静电场也有相同的性质。,保守力小结,由于沿任一闭合回路做功为零的力称为保守力，,故,电势能,三、电势能,续51,点电荷例,电势,一、电 势,定义：,电场中任意点 的电势,a,W,a,0,q,a,P,d,l,h,电势差,二、电 势 差,定义,电场中任意两点、的电势差,a,b,a,b,a,b,与电势零电的选择无关，,静电场中任意两点的电势差,其数值等于将单位正电荷由一点移到另一点的过程中，,电场力所做的功。,单位正电荷,叠加原理,电势叠加原理,的电势为,q,1,续56,8,电势,a,h,即,S,总电势,各点电荷电势代数和,简例,-,-,6,q,p,d,小议链接3,电势计算法,电势的两种常用计算方法,电势叠加法,S,应用,或,Q,电势定义法,应用,带电环双例,带电薄圆盘,带电薄球壳,带电平行线,带电平行板,同轴带电柱,同轴带电环,用电势定义法求一对均匀带等量异号电荷等半径共轴圆环圆心间的电势差,等势面,等 势 面,点电荷势场,电偶极势场,电容器势场,电导块势场,综合势场图,场势微分式,场强与电势的微分关系,续78,电势梯度,由V求E例题,