大学物理(上册总结)11

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1、质点运动学 小 结： 1、质点、参照系、坐标系 2、位置矢量 3、位移 4、速度 描述质点运动物理量 1 5、加速度 6、运动方程 2 一、直线运动（一维运动） 二、抛体运动（二维运动） 三、圆周运动（二维运动） 1、圆周运动加速度 2、圆周运动的角量描述 角位置 角速度 角加速度 角位移 四、一般曲线运动（二维运动） 3 质点运动学 描述运动的物理量运动方程运动的相对性 1、位置矢量： 2、位移： 3、速度： 4、加速度： 5、描述圆周运动的角量 6、角量与线量的关系 切向 法向 1、匀变速直线运动 2、非匀变速直线运动 3、抛体运动 4、圆周运动 5、一般曲线运动 一质点C相对 于两个相对

2、作 平动的参照系 S、S 的速度 、加速度之间 的关系为： 4 内容要求: 经典理论式： 笛卡尔直 直角坐标系 自然坐标系 （平面） 1 深入理解牛顿三定律的基本内容 质点动力学 小 结： 5 解题类型: 分两类 由: (1). (2). 也可由已知部分量求出另一部分量 解体步骤及 注意事项： 4、分析力，一个不多，一个不少； 5、选定坐标系按牛顿定律列方程； 6、解方程，先字母，后代数，结果有单位； 7、分析讨论所得结果。 1、确立研究对象 认清是哪一个物体或那几个物体。 2、看运动 3、取隔离体 6 动量守恒定律 质点系的动量定理 I 冲 量 质点的动量定理 可应用于任 何一个分量 内力不

3、影 响总动量 （解析式法， 矢量图法） 2、熟练掌握动量和冲量的概念，灵活运用动量定理和动 量守恒定律。 7 3、熟练掌握功的定义即变力做功的计算方法，深入理解 质点系的动能定理及计算。 所有外力对质点组的功和系统内力对质点组 做的功之和等于质点组总动能的增量。 质点的动能定理: 质点组的动能定理: 变力做功： 8 4、功能原理和机械能守恒定律 保守力： 保守力所做的功与路径的形状无关，而只决 定于相互作用的质点的始末相对位置。 势 能 功能原理 当A外 + A非保内= 0 E k+ EP=常量 机械能守 恒定律 条件 A外 + A非保内 = E k+EP= 9 5、深入理解两个力学守恒定律的

4、物理意义，并联合应用。 碰撞 (两个或多个物体相遇,物体间相互作用仅持续 极为短暂的时间) 完全弹性碰撞 非完全弹性碰撞 动量守恒 动能守恒 动量守恒 动能不守恒 完全非弹性碰撞 碰后有共同速度 动量守恒 动能不守恒 10 刚体内容小 结 刚体定轴转动的转动定律： 力和力矩的瞬时效应 牛顿第二运动定律： 11 力和力矩的空间积累效应 、功 力的功： 力矩的功： 、动能 平动动能： 转动动能： 12 3、动能定理 刚体平动： 刚体转动： 4、重力势能 刚体势能： 质点势能： 13 5、机械能守恒定律 守恒条件： 质点： 刚体转动： 14 力的时间积累效应 3、动量守恒定律 、质点的动量定理 守恒

5、条件： 适用于质点系。 2、质点系的动量定理 15 1、角动量 质点的角动量 刚体的角动量 对于质点： 对于刚体： 力矩的时间积累效应 2、角动量定理 16 3、角动量守恒定律 质点： 刚体： 守恒条件： 对于物体或物体所构成的系统都适用。 单一物体：物体组： 17 假设 1-在任何参照系中，物理定律的数学形式都相同 假设 2-真空中的光速是一恒量 一、爱因斯坦的两个基本假设 二、洛仑兹坐标变换 三、洛仑兹速度变换 相对论小结： 18 在相对于棒静止的 惯性系中测得的长度 固有长度 在相对于棒运动的 惯性系中测得的长度 运动长度 物体沿运动方向长度 收缩，物体沿垂直运 动方向长度不变 (最长)

6、 在各个不同的惯性系中测量同一根棒的长度， 在相对于棒静止的惯性系中测得的棒最长 四、长度收缩 19 在相对事件发生地点静止 的惯性系中测得的时间 固有时间 在相对事件发生地点运动 的惯性系中测得的时间 相对论时间 (最短) 在各个不同的惯性系中测 量二事件发生的时间间隔 在相对事件发生地点静止的惯 性系中测得的时间最短 相对于观察者运 动的时钟变慢 某种粒子从产 生到衰变所经 历的平均时间 粒子寿命 S 固有寿命 实验室 S 运动寿命 粒子 五、时间膨胀 20 六、同时性的相对性 注意: “同地”指沿X轴上同一点; “异地”指沿X轴上不同两点 S 系S系 (1)同地异时异地异时 (2)异地同

7、时异地异时 (3)异地异时异地异时(同地异时或同时异地) (4)同地同时同地同时 21 七、相对论动力学主要结论 1. 质量 2. 动量 3. 动力学的基本方程 4. 动能 5. 静能6. 总能量 22 7. 动能定理 8. 质能关系式 9. 能量、质量守恒 =常量 10。能量、动量关系 处理力学问题时，一定要搞清问题 是否满足经典极限条件(v0.1c) 23 合外力与位移正比而反向 加速度与位移正比而反向 位移随时间按余弦规律变化 1、简谐振动的三条判据 2、简谐振动的描述 解析法、 函数图线法、旋转矢量法 振动学小 结： 24 4、位相 质点的运动状态由位相唯一确定 3、简谐振动的三个特征

8、量 25 5、简谐振动势能 6、简谐振动动能 7、简谐振动能量 最大位移时势能平衡位置时动能 动能势能相互转换、总能量不变。 26 2 1= 2 k (k =0,1,2,) 2 1= (2k+1) (k=0,1,2,) 极大条件: 极小条件: 8、同方向同频率的简谐振动合成 27 波源 一、机械波的产生与传播 1. 机械波产生的条件 媒质 2. 波的两种基本类型 横波 纵波 简谐波:当波源作简谐振动 时,媒质中各质元也作简谐 振动,其频率与波源的频率 相同,振幅也与波源有关 3. 波在传播过程中的物理本质 (1) 在波的传播过程中,质元本身并不随波的传播而向前 移动,所有质元均在各自的平衡位置

9、作同方向、同频率、同振 幅的简谐振动 沿波的传播方向,后一质元的振动总是重复相邻前一质元 的振动,只是在时间(或者在位相)上依次落后 (3) 在波的传播过程中,随着振动状态的传播,伴随着能 量的传播 (2) 波的传播过程是振动状态(位相)的传播过程 4.波的几何描述 波线、 波面、 波前、 波动动学小 结： 28 二、描述波动的物理量 1.波长 2.周期T: 3.频率 4.波速u: 周期、频率 与介质无关，与波 源的相同 波长、波速与介 质有关 波在不同介质 中频率不变 不同频率的波 在同一介质中波速 相同 29 三、波动方程(波函数) 1。若已知某点处质点的振动方程 . y x . “-”表

10、示沿x轴正向传播 “+”表示沿x轴负向传播 波动方程振动状态、振动曲线、波形图 30 2. 波动方程的物理意义 (1) 当x一定 (2) 当t一定 (3) 当x,t都变化 x t t + t x 3.质元的振动 速度和加速度 31 动 能 势 能 总机械能 结论 (1) 动能和势能在任何时刻位相相同 (2) 动能和势能在任何时刻量值相同 (3) 总机械能不守恒 四、波的能量 1. 波的能量表达式 32 2.波的能量密度 3.能流 单位时间通过媒质 中某一面积的能量 4.能流密度 通过垂直于波的传播 方向的单位面积的平 均能流 (波的强度) 单位体积内波的能量 五、惠更斯原理 媒质中任一波阵面上

11、的各 点，都可以看作是发射子 波的波源，在其后的任一 时刻，这些子波的包迹就 是新的波阵面。 在均匀各向同性媒质中, 平面波的强度不变,球面 波的强度与半径的平方 成反比(介质无吸收) 5. 平面波和球面波的振幅 33 六、波的干涉 1.波传播的独立性 几列波在传播过程中,在某一区域相遇后再分开,各 波的传播情况与相遇前一样,仍保持各自的原有特 性（即保持原来的波长、频率、振幅和振动方向） ,继续沿原来的方向传播 2. 波的叠加原理 在几列波相遇的区域内,任一点的振动,为每个分 振动单独存在时在该点产生的振动的合成 两列相干波在某一区域相遇时， 使 某些地方的振动始终加强， 使另一些地方的振动

12、始终减弱， 结果使波的强度形成稳定分布 振动方向相同 位相相同或位相差恒定 频率相同 相干条件 干涉现象 3.干涉现象 34 (1)干涉加强条件（干涉相长） (2)干涉减弱条件（干涉相消） 若 加强 减弱 4. 干涉加强、减弱的条件 35 七、驻波 1.驻波的形成 两列振幅相同的相干波,在同一直线上 沿相反方向传播时,叠加后形成的波 2. 驻波方程 波节位置:振幅为零的点 波腹位置:振幅有最大值 相邻波节(波腹)间距: 36 4. 半波损失 波疏媒质 小 大 波密媒质 大 小 有半波损失 无半波损失 5. 求驻波方程的基本步骤 位相分布 一波节两侧各 点的位相相反 相邻波节间各 点的位相相同

13、3. 驻波的波形不前进，能量也不向前传播，只是动能 与势能交替地在波腹与波节附近不断地转换 八、多普勒效应 观察者接受到的的频率 波 源 观察者 37 一、 理想气体的状态方程 (1) 质量一定时 (2) 常用形式 (3) 分子数密度n表示 二、 理想气体的压强公式 三、理想气体的温度公式 气体分子的方均根速率 分子物理学小 结： 38 四、 理想气体的内能 1.自由度 (1) 单原子分子 (2) 双原子分子 (3) 多原子分子 2.能量按自由度均分原理 在温度为T的平衡态下，气体 分子的每一个自由度上都均 匀分配 的平均动能。 一个分子的平均总动能 一个分子的平均总能量 一摩尔气体内能 3.

14、理想气体的内能 39 五、麦克斯韦速率分布定律 在速率v 附近的单位速率区间内的 分子数占总分子数的百分比。 六、 麦克斯韦速率分布曲线 v m一定时，T升高，曲线变宽变平 。T一定时，m减小，曲线变宽变 平。 40 分子的平均自由程 平均碰撞频率 九、九、平均碰撞频率和平均自由程平均碰撞频率和平均自由程 分子数按高 度分布规律 压强按高度 分布规律 八、重力场中理想气体分子按位置的分布 七、三种统计速率 最可几速率平均速率方均根速率 41 一、 理想气体的内能 二、 热力学第一定律 系统吸热；系统放热。 三、 等值过程 等容过程： 热力学小 结： 42 等温过程： 等压过程： 绝热过程： 4

15、3 在P-V 图上是一条闭合曲线。 正循环（热机循环）： 在P-V 图上顺时针闭合曲线。 逆循环（制冷循环）： 在P-V 图上逆时针闭合曲线。 四、 循环过程 卡诺循环：在P-V 图上由两条等温线、两条绝热线构成。 卡诺正循环：卡诺逆循环： 44 在相同的高温热源与低温热源间工作的一切 不可逆热机，不可能高于可逆热机的效率。 在相同的高温热源与低温热源间工作的一切可 逆热机，效率都相同，与工作物质无关。 六、 热力学第二定律的统计意义 在孤立的系统内，一切实际过程都是向着热力学概率 增大的方向进行。一切实际过程都是不可逆过程。 热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 五、 热力学第二定律的两种表述 开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只能从一 个热源吸取热量，使之完全变为有用的功， 而其它物体不发生任何变化。 克劳修斯表述： 45 =该宏观状态所对应的微观状态数热力学概率。 熵公式： S 是系统内分子热运动无序性的量度，是状态量。 七、 熵增加原理 克劳修斯熵公式： 在孤立的系统中，自然过程总是沿着熵增加的方向进 行。是不可逆过程。平衡态对应于熵最大的状态。 46