《大学物理简明教程》总复习

总复习 考试题型 一、填空题（ 110 10分） （对一些基本概 念、定律的理解） 二、选择题（ 215 30分） （对一些基本概 念、定律的理解） 三、判断题（ 110 10分） （对一些基本概 念、定律的适用条件等的理解） 四、计算题（ 105 50分） （利用所学的理 论简单地处理物理学中的问题） 总复习 所学的主要知识点 第一篇 力学基础 第二篇 气体动理论和热力学 第三篇 电学 第四篇 波动与光学 总复习第一章 一些物理概念要搞清楚（例如：参考系， 坐标系、位矢、位移、速度、加速度等） 简单的一些矢量计算要牢牢掌握（重点一 些矢量的写法（我已经强调过！）。涉及 到第四节中的运动学中的两类问题 曲线运动 （对其描述要搞清楚，切向加速 度，法向加速度。圆周运动是其一个特例 ） 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 一、描述运动的三个必要条件 参考系 (坐标系 ) 物理模型 初始条件 二、描述质点运动的四个物理量 位矢 位移 速度 加速度 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 (1)在直角坐标系中 (2)在自然坐标系中 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 三、圆周运动的两种描述 (1)线量描述 (与自然坐标系同 ) (2)角量描述 角位移 角速度 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 角加速度 (3)角量与线量的关系 四、运动学中的两类问题 (1)根据运动方程求速度、加速度，主要用求导的方法。 (2)根据加速度或速度及初始条件求运动方程，主要用积分的 方法。 1.4 运动学中的两类问题 聊城大学物理科学与信息工程学院 1、已知运动学方程 r，求速度和加速度 (求导法 ) 例 2、 已知一质点的运动方程为 （ SI），求： 质点运动 的轨道、速度、加速度。 解： 将运动方程写成分量 消去 t 与 x轴夹角 1.4 运动学中的两类问题 聊城大学物理科学与信息工程学院 与 y轴负方向 例 3、 一质点沿半径为 1 m的圆周运动，它通过的弧长 s 按 s=t 2t2的规律变化。问：它在 2s末的速率、切向加速度、法向加 速度 大小 各是多少？ 解：由速率定义，有 将 t 2代入，得 2 s末的速率 1.4 运动学中的两类问题 聊城大学物理科学与信息工程学院 例 4 一飞轮半径为 2m，其角量运动方程为 =2+3t-4t3(SI)，求 距轴心 1m处的点在 2 s末的速率和切向加速度。 解：根据题意 将 t 2 代入，得 2 s末的角速度和角加速度分别为 在距轴心 1 m处的速率为 切向加速度为 1.4 运动学中的两类问题 聊城大学物理科学与信息工程学院 2、已知加速度，求速度和运动方程（还需初始条件）（积分法） 例 5、一质点沿 x 轴运动，其加速度 a=- kv2，式中 k为正常数 ,设 t=0时， x=0， v=v0；求（ 1） v和 x作为 t 的函数的表示式；（ 2） v 作为 x函数的表示式。 解： （ 1）因为 两边积分 1.4 运动学中的两类问题 聊城大学物理科学与信息工程学院 两边积分 （ 2）因为 1.4 运动学中的两类问题 聊城大学物理科学与信息工程学院 例 6、一质点沿 x 轴运动，其加速度和位置的关系为 a =2+6x2，加 速度的单位为 ms-2， x的单位为 m。 质点在 x=0处，速度为 10 ms-2， 试求质点在任何坐标处的速度值。 解：根据题意知就是求 v作为 x函数的表示式。 两边积分 例 设某一质点以初速度 做直线 运动，其加速度为 。问：质点在 停止前运动的路程有多长？ 解：解： 两边积分：两边积分： 两边积分： 总复习第二章 牛顿运动三定律 （要充分理解） 动量 动量守恒定律（如何引入的动量？） 功 动能 势能 机械能守恒定律（概念要理解 ，机械能在什么条件下守恒？） 聊城大学物理科学与信息工程学院 小 节 一、力的瞬时效应 -牛顿定律 牛顿第一定律 牛顿第二定律 牛顿第三定律 惯性和惯性质量 惯性系 m=C 牛顿定律只适用 于低速、宏观的 情况，以及惯性 系和质点模型； 在运用时要根据 所选坐标系选用 坐标分量；选用 不同的方程形式 牛顿第二定律 若 ，选 若 ，选 若 ，选 要掌握利用微积分处 理变力作用下直线运 动的能力 聊城大学物理科学与信息工程学院 小 节 二、力的时间积累效应 动量定理 微分形式 积分形式 质点系动量守恒定律：当系统所受合外力为零时， 三、力的空间积累效应 功 动能定理 保守力 势能函数 质点系的功能原理 机械能守恒定律： 孤立的保守系统机械能一定守恒 总复习第三章 平衡态 温度 理想气体状态方程 理想气体的压强和温度 能量均分定理 理想气体的内能 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 一、系统与外界 三、热力学第零定律 -温度 :处于相互 热平衡 状态的系统必定拥有某 一个共同的宏观物理性质。 二、平衡态 四、理想气体状态方程 （ 1）分子模型（ 2）统计假设 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 五、理想气体压强和温度 七、能量均分定理 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 六、自由度 八、理想气体的内能 单原子分子： 3个平动自由度，如惰性气体； i=3 刚性双原子分子： 3个质心动自由度， 2个转动自由度。 i=5 刚性多原子分子： 3个质心平动自由度， 3个转动自由度； i=6 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 答：气体在平衡态时，系统与外界在宏观上无能量和物质的交换；系统的宏 观性质不随时间变化 1、 气体在平衡态时有何特征 ? 2、 气体的平衡态与力学中的平衡态有何不同 ? 答：当系统处于热平衡态时，组成系统的大量粒子仍在不停地、无规则地 运动着，大量粒子运动的平均效果不变，这是一种动态平衡而个别粒子 所受合外力可以不为零而力学平衡态时，物体保持静止或匀速直线运动 ，所受合外力为零 3、 气体动理论的研究对象是什么 ? 答： 气体动理论的研究对象是大量微观粒子组成的系统是从物质的微观结 构和分子运动论出发，运用力学规律，通过统计平均的办法，求出热运动的 宏观结果，再由实验确认的方法 。 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 4、 如果盛有气体的容器相对某坐标系运动，容器内的分子速度相对这坐标系也 增大了， 温度也因此而升高吗 ? 答： 宏观量温度是一个统计概念，是大量分子无规则热运动的集体表现，是分 子平均平动动能的量度，平动动能是系统的内动能 。 温度与系统的整体运动无 关 。 只有当系统的整体运动的动能转变成无规则热运动时，系统温度才会变化 。 5、 试说明下列各量的物理意义 在平衡态下，分子任何一个自由度上的平均动能。 在平衡态下，分子平均平动动能。 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 在平衡态下，自由度为 i 的分子平均动能。 由质量为 M，摩尔质量为 M mol，自由度为 i 的分子组成的系统的内能。 1摩尔自由度为 i 的分子组成的系统内能。 热力学体系内， 1摩尔分子的平均平动动能之总和 。 总复习第四章 热力学三定律（搞清楚！）第一定律是关 键（是计算题和能量守恒理解的关键） 理想气体的等值过程和绝热过程（每个等 值过程的特点都要搞清楚，是循环过程的 基础！） （ ） 循环过程 熵增加原理（了解） 小 结 聊城大学物理科学与信息工程学院 一、热力学第一定律 对于任一元过程 有限过程 准静态过程的功 理想气体定体摩尔热容 理想气体定压摩尔热容 绝热系数（比热容比） 小 结 聊城大学物理科学与信息工程学院 各等值过程和绝热过程的特点及功能计算 过 程 特点 参量关系 Q E W 绝热 定压 定体 等温 小 结 聊城大学物理科学与信息工程学院 二、循环过程 （ 1）正循环（热机）效率 卡诺正循环（热机）效率 （ 2）致冷系数 卡诺循环致冷系数 小 结 聊城大学物理科学与信息工程学院 三、热力学第二定律 开尔文表述 ： 不可能制成一种循环动作的热机， 它 只从一个 单一温度的 热源吸 取 热 量 ，使之完全变为有用的功而 不引起 其它变化。 克劳修斯表述 ：热量不可能自动地由低温物体传向高温物体 。 例 有体积为 10-2 m3的一氧化碳，其压强为 107 Pa， 温度为 300 K。膨胀后，压强为 105 Pa。试求（ 1）在 等温过程中系统所做的功和吸收的热量；（ 2）如果 是绝热过程，情况将怎样？ 解： （ 1）等温过程 系统做功： 内能变化： 系统吸热： （ 2）绝热过程 系统做功： 又 系统吸热： 总复习第五章 电场 场强 （库仑定律） 电通量 高斯定理 （ ） 电场力的功 电势 静电场中的导体和电介质 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 一、静电场的基本规律 1、库仑定律 2、电荷守恒定律 二、描述静电场的基本物理量 1、电场强度 定义 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 连续分布带电体的电场 点电荷的电场 点电荷系场强叠加原理 （转换为标量形式） a)真空无限长均匀带电直线电场 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 b)无限大均匀带电平面板电场 c)均匀带电球体电场 d)均匀带电球面电场 球内 球外 球内 球外 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 2、电势 定义 连续分布带电体的电场 点电荷的电势 点电荷系的电势 小 节 聊城大学物理科学与信息工程学院 均匀带电