《大学物理复习》PPT课件 52页

《大学物理》复习\n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。\n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）\n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\n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。\n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\n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增量加速度速度（速率）导数导数积分积分消去t圆周运动自然坐标角量描述法向加速度切向加速度\n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\n2、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\n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\n1、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：\n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\n（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\n五、功与能量重力势能万有引力势能弹性势能\n一、力学中4个31.三个状态量∶动量；角动量；能量2.三个外界作用量∶冲量；角冲量；功3.三个基本原理∶动量原理，角动量原理，功能原理4.三个守恒定律∶动量守恒定律，角动量守恒定律，机械能守恒定律。微分形式积分形式二、其它力学规律1.牛顿运动定律\n解题时要注意∶①建立坐标系，求解过程中要用投影②分解过程；③选系统，分析外界作用量；区分内力和外力；区分保守力和非保守力，④应用三个基本原理或三个守恒定律解题，要特别注意守恒条件。2.质点系的动力学方程3.非惯性系动力学方程4.质心运动定理三、基本计算类型1.利用牛顿定律和转动定律讨论既有平动又有转动的力学问题：已知运动求力，或反之。2.主要计算①利用动量守恒定律和机械能守恒定律；②利用角动量守恒定律和机械能守恒定律3.力学综合题：涉及到所有可能的运动形式和力学规律。\n例题:对功的概念有以下几种说法①保守力作正功时，系统内相应的势能增加；②质点运动经一闭合路径，保守力对质点作功为零；③作用力和反作用力大小相等，方向相反，所以二者所作功的代数和必为零。在上述说法中：A）①，②是正确的；B）②，③是正确的；C）只有②是正确的；D）只有③是正确的。选C例题：在光滑的桌面上有一运动的物体P,在P的正前方有一个连有弹簧和挡板M的静止物体Q，弹簧和挡板M的质量均不计，P和Q的质量相等，物体P和Q碰撞后P停止，Q以碰前P的速度运动，在此碰撞过程中，弹簧压缩量最大的时刻是A）P的速度正好变零时；B）P与Q速度相等时；C）Q正好开始运动时；D）Q正好达到原来P的速度时。选B\n例题：今有倔强系数为k的轻弹簧，竖直放置，下端悬一质量为m的小球，开始时使弹簧为原长而小球恰好与地接触，今将弹簧上端缓慢地提起，直到小球能脱离地面为止，在此过程中外力做功为选C\n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。\n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\n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dm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。\n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\n1、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\n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）\n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\n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\n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\n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。\n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）\n1、谐振方程：一、简谐振动2、同向同频谐振的合成\n（1）谐振方程*特征量：初始条件确定系统本身决定（振子~K,m）（2）谐振动能（定性）旋转矢量法\n质量为10kg的物体沿x轴作简谐振动，振幅A=10cm，周期T=4.0s，t=0时位移=-5.0cm，且物体朝-x向运动，求：⑴t=1.0s时物体的位移和力；⑵t=0秒之后何时物体第一次到达x=5.0cm处？⑶第二次和第一次经过x=5.0cm处的时间间隔。解：根据已知可画出t=0时振幅矢量图t=0x(cm)0-5.0⑴x=1.0s时位移和力\nt=0x(cm)⑵⑶由矢量图可知\no-5-102x/cmt/s一谐振子振动图象如图所示，求振动方程。解：t=0x(cm)0-5t=2x(cm)0＜\n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。\n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：\n第五部分光的波动性1.主要内容：光的基本性质、光的干涉、光的衍射、光的偏振。2.基本要求：了解物质的发光机理，掌握相干光、光程、光程差的概念，掌握双缝干涉、单缝衍射、光的衍射的主极大及缺级的图样特征，掌握干涉仪的基本原理及应用；掌握圆孔衍射及光学仪器的分辨本领；了解双折射现象，掌握马吕斯定理的应用。\n波动光学光的干涉光的衍射光的偏振\n光的干涉光的干涉条件：（三点)相干光源的获得方法分波阵面法分振幅法薄膜干涉等倾干涉等厚干涉光程光程的定义光程差的计算几种典型的干涉（明暗纹条件、条纹分布特点）杨氏双缝干涉劈尖干涉牛顿环迈克尔逊干涉仪\n光的衍射实质解释惠更斯——菲涅耳原理分类菲涅耳衍射夫琅和费衍射光栅衍射现象、条件、应用分析方法半波带法解释单缝衍射现象、条件、应用应用光学仪器的分辨率\n光的偏振偏振光定义偏振光的获得反射光（布儒斯特定律）双折射（尼科耳棱镜）偏振片（二向色性）偏振光的种类、表示法部分偏振光线偏振光马吕斯定律透射光变化律\n1、获得相干光的方法分波阵面法（杨氏实验)分振幅法（薄膜干涉)一、光的干涉2、杨氏干涉光强极大位置光强极小位置条纹的宽度条纹特点：明暗相间等宽条纹\n3、薄膜干涉4、劈尖干涉两相邻条纹对应的劈尖层厚度差为相邻条纹之间距5、牛顿环干涉明环半径暗环半径\n半波损失：疏密，反射光损失相位差与光程差加强减弱即加强减弱\n6、迈克尔逊干涉仪\n二、光的衍射1、单缝夫琅禾费衍射暗纹条件明纹条件中央明纹第k级明纹条纹特点\n2、圆孔夫琅禾费衍射最小分辨角3、光栅衍射显微镜最小分辨距离光栅方程衍射图样特征:亮度很大，分得很开，本身宽度很窄；是单缝衍射和缝间干涉的共同结果。\n三、光的偏振1、获得偏振光的三种方法（1）反射和折射（玻璃片堆）（2）物质的二向色性（偏振片）（3）双折射现象（尼科尔棱镜）2、布儒斯特定律3、马吕斯定律\n第六部分相对论1.主要内容：时空的相对性、洛伦兹变换、狭义相对论。2.基本要求：理解狭义相对论的时空观，理解相对性原理、同时性的相对性、长度收缩、时间延缓等规律；理解洛伦兹变换，掌握相对论中的质量与速度的关系、质量与能量的关系。\n一、两条基本原理相对性原理、光速不变原理二、狭义相对论的时空观1、同时性的相对性沿两个惯性系相对运动方向上发生的两个事件，在其中一个惯性系中表现为同时的，在另一个惯性系中观察，则总是在前一个惯性系运动的后方的那一事件先发生。2、时间膨胀（动钟变慢）3、长度收缩\n1、相对论质速关系2、相对论动能3、质能关系四、狭义相对论动力学基础\n