物理学教学课件

物理学教学课件Tag内容描述：<p>1、牛顿第二定律给出了质点运动状态的改变与力的关系，称质点运动的动力学方程。下面讨论刚体转动的动力学方程，也称转动定律。,3-2转动定律转动惯量,一、刚体的定轴转动定律,作为质点系的特例，刚体的运动应当服从质点系角动量定理,沿固定轴轴的分量式为,1.定轴转动刚体的角动量,对z轴的角动量即z分量为,式中和分别为质点系所受的合外力矩与质点系角动量沿轴的分量。,刚体以的角速度绕z轴作定轴转动,质量元对o点的。</p><p>2、一、位移与路程,平面运动:,三维运动:,1-2位移速度加速度,路程(),从P1到P2：,(3)位移是矢量，路程是标量,位移与路程的区别,(1)两点间位移是唯一的,注意,二、速度与速率,1.平均速度,在时间内，质点位移为,2.瞬时速度（简称速度）,若质点在三维空间中运动，其速度,3.平均速率与速率,速度大小速率,当时,讨论,平均速度大小不等于平均速率,4。</p><p>3、平衡态下，理想气体分子速度分布是有规律的，这个规律叫麦克斯韦速度分布律。若不考虑分子速度的方向，则叫麦克斯韦速率分布律。,1.气体分子的速率分布,把速率分成若干相等区间求气体在平衡态下分布在各区间内的分子数各区间的分子数占气体分子总数的百分比,分布表分布图（曲线）分布函数,一.气体分子的速率分布函数,7-4麦克斯韦气体分子速率分布定律,分子速率分布图,:分子总数,:间的分子数.,表示速率在区。</p><p>4、1,第3章,刚体的定轴转动,刚体：在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体(任意两质点间距离保持不变的特殊质点组),刚体的运动形式：平动、转动,3-1刚体运动的基本形式,平动：刚体中所有点的运动轨迹都保持完全相同,特点：各点运动状态一样，如：等都相同,转动：分定轴转动和非定轴转动,刚体的平面运动,刚体的一般运动可看作：,刚体作定轴转动时，其上各质量元都绕同一轴线在各自的平面内作半。</p><p>5、1）动能,(以弹簧振子为例),OxX,5-3简谐运动的能量,（2）势能,线性回复力是保守力，作简谐运动的系统机械能守恒.,OxX,（3）机械能,简谐运动能量图,简谐运动能量守恒，振幅不变,例质量为的物体，以振幅作简谐运动，其最大加速度为，求：,（1）振动的周期；,（2）通过平衡位置的动能；,（3）总能量；,（4）物体在何处。</p><p>6、1,第七章静电场,2,7-1电荷的量子化电荷守恒定律,原子是电中性的,原子核中的中子不带电、质子带正电、核外电子带负电，并且所带电量的绝对值相等。自然界中有两种电荷：正电荷、负电荷。,一、电荷的量子化,电子是自然界中存在的最小负电荷：e=1.6021773310-19C,电荷量子化是个实验规律。,实验证明微小粒子带电量的变化是不连续的，它只能是元电荷e的整数倍,即粒子的电荷是量子化的：Q=ne;n。</p><p>7、1,一切热力学过程都应该满足能量守恒。满足能量守恒的过程都能进行吗?,过程的进行还有个方向性的问题，满足能量守恒的过程不一定都能进行。,“热自动地转换为功的过程不可能发生”，,“热量不可能自动地从低温物体传向高温物体”。,2,“气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的”,气体绝热自由膨胀的方向性在绝热容器中的隔板被抽去的瞬间，分子都聚在左半部(这是一种非平衡态，因为容器内各处压强或密度不尽相同。</p><p>8、即：如果对于某一固定点,质点所受合外力矩为零,则此质点对该固定点的角动量矢量保持不变.,角动量守恒定律,例如:中心心力场,例在光滑桌面上开一小孔，把系在轻绳一端的小球放在桌面上，绳的另一端穿过小孔而执于手中。设开始时小球以速率v0作半径为r0的圆周运动(图)，然后向下缓慢拉绳使小球的转动半径减为r，求这时小球的速率v,解：,v,O,绳缓慢拉下，每一瞬时均可看作小球近。</p><p>9、任一物理量在某一定值附近往复变化均称为振动.,机械振动物体围绕一固定位置往复运动.,周期和非周期振动,简谐运动最简单、最基本的振动.,谐振子作简谐运动的物体.,例如一切发声体、心脏、海浪起伏、地震以及晶体中原子的振动等.,13-1简谐运动,第十三章振动,弹簧振子的振动,令,验证：,取,一振幅,二周期、频率,弹簧振子周期,周期,频率,圆频率,周期和频率仅与振动系统本身的物理性质有关,13-2简。</p><p>10、4-3狭义相对论的时空观,事件1:车厢后壁接收器接收到光信号.事件2:车厢前壁接收器接收到光信号.,一、同时的相对性,车厢内的观察者认为是同时发生的，而地面上的观察者却发现不是同时的。,光速相对于车厢向前向后是相同的，因此，闪光同时到达车厢前后两壁。而地面上的观察者观察，光速与参照系无关，故相对地面的速度向前和向后仍然是相同的，但由于车厢在向前运动，所以闪光先到达后壁，后到达前壁。,结论同时性具有。</p><p>11、力的累积效应,力的瞬时效应,2-3动量定理与动量守恒定律,一、质点的动量定理,冲量（矢量）,可得：,微分形式,积分形式,动量定理在给定的时间间隔内，外力作用在质点上的冲量，等于质点在此时间内动量的增量,分量表示,例9一质量为0.05kg、速率为10ms-1的刚球，以与钢板法线呈45角的方向撞击在钢板上，并以相同的速率和角度弹回来设碰撞时间为0.05s求在此时间内钢板所受到的平均冲。</p><p>12、一坐标变换,1-4相对运动问题,S系静止，系以速度作匀速直线运动。,由矢量加法有,反映了两个不同描述之间位矢的关系，称坐标变换。由坐标变换可得,（位移变换）,二速度变换,将坐标变换两边对时间求导，得,将速度变换两边对时间求导，得,若，则,当讨论处于同一参照系内，不同质点间的相对运动时，上述结论可以表示为：,例7：某人骑车向东前进，其速率为10ms-1时觉得有南风，当其速率为15。</p><p>13、一 坐标变换,1-4 相对运动问题,S 系静止， 系以速度 作匀速直线运动。,由矢量加法有,反映了两个不同描述之间位矢的关系，称坐标变换。由坐标变换可得,（位移变换）,二 速度变换,将坐标变换两边对时间求导，得,将速度变换两边对时间求导，得,若 ，则,当讨论处于同一参照系内，不同质点间的相对运动时，上述结论可以表示为：,例7：某人骑车向东前进，其速率为10ms-1时觉得有南风，当其速率为15ms-1时，又觉得有东南风，试求风速度。,解：取风为研究对象，骑车人和地面作为两个相对运动的参考系。作图,根据速度变换得到：,由图中的几何关系，。</p><p>14、1,第 3 章,刚体的定轴转动,刚体：在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体(任意两质点间距离保持不变的特殊质点组),刚体的运动形式：平动、转动,3-1 刚体运动的基本形式,平动：刚体中所有点的运动轨迹都保持完全相同,特点：各点运动状态一样，如： 等都相同,转动：分定轴转动和非定轴转动,刚体的平面运动,刚体的一般运动可看作：,刚体作定轴转动时，其上各质量元都绕同一轴线在各自的平面内作半径不同的圆周运动，它们的位移、速度、加速度不同，但由于各质量元的相对位置保持不变，所以，描述质量元运动的角参量角位移、角速度和角加。</p><p>15、牛顿第二定律给出了质点运动状态的改变与力的关系，称质点运动的动力学方程。下面讨论刚体转动的动力学方程，也称转动定律。,3-2 转动定律 转动惯量,一、刚体的定轴转动定律,作为质点系的特例，刚体的运动应当服从质点系角动量定理,沿固定轴轴的分量式为,1.定轴转动刚体的角动量,对z轴的角动量即z分量为,式中 和 分别为质点系所受的合外力矩与质点系角动量沿轴的分量。,刚体以的角速度 绕z轴作定轴转动,质量元 对o点的角动量为,整个刚体总角动量的z分量为,因为 与 垂直，且 ，则其大小为,(1),称刚体对于转轴的转动惯量，用 表示,由刚体各。</p><p>16、称力矩的功,一 力矩的功,3-4 定轴转动中的功和能,力矩的功率,比较,1. 转动动能,二、 刚体绕定轴转动的动能定理,2. 刚体绕定轴转动的动能定理,刚体绕定轴转动的动能定理,合外力矩对刚体所做的功等于刚体转动动能的增量.,三、刚体定轴转动的势能与机械能守恒,1. 刚体的势能,在重力场中，物体的势能等于质心的势能。,所有质量元重力势能的总和,称为刚体的重力势能,2. 定轴转动中的机械能守恒,定义刚体动能与势能之和为刚体的机械能，即,如果在运动过程中只有保守内力做功，则刚体系机械能守恒。,保守力对刚体所做的功，等于刚体势能增量的负。</p><p>17、第 4 章,狭义相对论基础,历史背景, 19世纪末电磁学有了很大发展，1865年麦克斯韦(Maxwell)总结出电磁场方程组；预言了电磁波的存在，并指出其速率各向均为c (真空中)；1888年赫兹(Hertz) 在实验上证实了电磁波的存在。, 这显然和伽利略变换矛盾，按伽利略变换，光速在一个参考系中若是c，在另一参考系中必不是c。, 提出问题 ： 电磁场方程组在哪个参考系成立呢?, 为不和伽利略变换矛盾，人们假设：宇宙 中充满了叫“以太(ether)”的物质，电磁 波靠“以太”传播。,电磁场方程组只在“以太”参考系成立； 电磁波在“以太”参考系中速率各向。</p><p>18、一 两个同方向同频率简谐运动的合成,设一质点同时参与两独立的同方向、同频率的简谐振动：,两振动的位相差 =常数,5-5 振动的合成,1. 分振动 :,2. 合振动:,令,则,其中,更简洁的:,两个同方向同频率简谐运动合成后仍为同频率的简谐运动,旋转矢量法:,（1）相位差,（2）相位差,（3）一般情况,加强,减弱,小结,（1）相位差,（2）相位差,二 两个相互垂直的同频率的简谐运动的合成,质点运动轨迹,（椭圆方程）,（1） 或,（2）,（3）,用旋转矢量描绘振动合成图,两相互垂直同频率不同相位差简谐运动的合成图,*三 多个同方向同频率简谐运动的合成,多个。</p><p>19、1） 动能,(以弹簧振子为例),O x X,5-3 简谐运动的能量,（2） 势能,线性回复力是保守力，作简谐运动的系统机械能守恒.,O x X,（3） 机械能,简 谐 运 动 能 量 图,简谐运动能量守恒，振幅不变,例 质量为 的物体，以振幅 作简谐运动，其最大加速度为 ，求：,（1）振动的周期；,（2）通过平衡位置的动能；,（3）总能量；,（4）物体在何处其动能和势能相等？,（2）,解（1）,已知,；(2),求:(1),由,已知,；,(4)何处动势能相等?,求:(3。</p>