大学物理00ppt课件

课程名称：普通物理（上）3学分 上课时间：周一 9-10节 周三9-10节（双周） 上课地点：仙林 逸B 101 授课教师：物理学院 熊翔 课程助教：物理学院研究生 赵地 贾斐 办公电话：83621641 电子邮件：,第一课时,本学期授课内容：,参考教材 面向21世纪课程教材：物理学（第3版）（上/下卷） 作 者：刘克哲，张承琚 编 出 版 社：高等教育出版社,要有一套普通物理教材任何出版社任何版本都可以，有能力同学推荐使用国外经典教材受益终生 上课的PPT仅做参考 关键是理清课程思路，笔记很重要,教材准备的要求：,两学期普通物理课程的内容,上册 绪论 第一章 质点的运动 第二章 机械能守恒定律 第三章 动量守恒定律 第四章 角动量守恒定律 第五章 刚体力学 第六章 流体力学 第七章 振动和波动 第八章 狭义相对论 第九章 气体、固体和液体的基本性质 第十章 电荷和静电场 第十一章 电流和恒磁场,下册 第十二章 电磁感应和麦克斯韦电磁理论 第十三章 电路和磁路 第十四章 光学 第十五章 波与粒子 第十六章 量子力学基础 第十七章 电子的自旋和原子的壳层结构 第十八章 热力学与统计物理学概述 第十九章 原子核和粒子 第二十章 天体和宇宙,本学期需要完成的具体内容,上册 绪论 第一章 质点的运动 第二章 机械能守恒定律 第三章 动量守恒定律 第四章 角动量守恒定律 第五章 刚体力学 第六章 流体力学 第七章 振动和波动 第八章 狭义相对论 第九章 气体、固体和液体的基本性质,下册 第十八章 热力学与统计物理学概述,本学期需要完成的具体内容,力学 第一章 质点的运动 第二章 机械能守恒定律 第三章 动量守恒定律 第四章 角动量守恒定律 第五章 刚体力学 第六章 流体力学 第七章 振动和波动 第八章 狭义相对论,热学 第九章 气体、固体和液体的基本性质 第十八章 热力学与统计物理学概述,课时安排,扣除法定节假日、习题课和期中考试 总共约40学时，授课20次,绪论 第一章 质点的运动 第二章 机械能守恒定律 第三章 动量守恒定律 第四章 角动量守恒定律 第五章 刚体力学 第六章 流体力学 第七章 振动和波动 第八章 狭义相对论 第九章 气体、固体和液体的基本性质 第十八章 热力学与统计物理学概述,平均每章约4课时,第一章 质点的运动 1-1 质点和参考系 一、质点 二、参考系 1-2 描述质点运动的物理量 一、时刻和时间 二、位置矢量 三、位移和路程 四、速度和速率 五、加速度 1-3 描述质点运动的坐标系 一、直角坐标系 二、平面极坐标系 三、自然坐标系,1-4 牛顿运动定律 一、牛顿第一定律 二、牛顿第二定律 三、牛顿第三定律 1-5 力学中常见的力 一、万有引力 二、弹性力 三、摩擦力 1-6 伽利略相对性原理 一、伽利略相对性原理 二、伽利略变换 三、惯性力 习题,第二章 机械能守恒定律 2-1 功和功率 一、功 二、功率 2-2 动能和动能定理 2-3 势能 一、引力势能和重力势能 二、弹力势能 三、保守力 四、势能曲线 2-4 机械能守恒定律 一、功能原理 二、机械能守恒定律 习题,第三章 动量守恒定律 3-1 动量和动量定理 3-2 质点系动量定理和质心运动定理 一、质点系动量定理 二、质心 三、质心运动定理 3-3 动量守恒定律 3-4 碰撞 一、碰撞现象 二、完全弹性碰撞 三、完全非弹性碰撞 3-5 运载火箭的运动 习题,第四章 角动量守恒定律 4-1 力矩 一、力矩的一般意义 二、力对轴的力矩 4-2 质点角动量守恒定律 一、角动量 二、角动量定理 三、质点角动量守恒定律 4-3 质点系角动量守恒定律,第五章 刚体力学 5-1 刚体的运动 一、平动和转动 二、刚体的定轴转动 5-2 刚体动力学 一、刚体的转动动能 二、刚体的转动惯量 三、力矩作的功 四、动能定理 五、转动定理 5-3 定轴转动刚体的角动量守恒定律 一、刚体对转轴的角动量 二、刚体对转轴的角动量定理 三、刚体对转轴的角动量守恒定律 5-4 固体的形变和弹性 一、固体在外力作用下的一般情形 二、固体的弹性形变,第六章 流体力学 6-1 流体的压强 6-2 理想流体极其连续性方程 一、光与理想流体的几个概念 二、理想流体的连续性方程 6-3 伯努利方程 6-4 黏性流体的运动 一、流体的黏性 二、黏性流体的运动规律 三、泊肃叶定律 四、湍流和雷诺数 五、斯托克斯黏性公式,第七章 振动和波动 7-1 简谐振动 一、简谐振动的基本特征 二、描述简谐振动的特征量 三、简谐振动的矢量图解法和复数解法 四、简谐振动的能量 7-2 简谐振动的叠加 一、同一直线上两个同频率简谐振动的合成 二、同一直线上两个频率相近的简谐振动的合成 三、两个互相垂直的简谐振动的合成 四、振动的分解 7-3 阻尼振动、受迫振动和共振 一、阻尼振动 二、受迫振动 三、共振, 7-4 关于波动的基本概念 一、波的产生和传播 二、横波和纵波 三、波线和波面 四、波速、波长以及波的周期和频率 五、波动所遵从的基本原则 7-5 简谐波 7-6 波动方程和波的能量 一、一维波动方程 二、波的能量 三、波的能流和能流密度 7-7 波的干涉 一、波的干涉现象和规律 二、驻波 7-8 多普勒效应 一、多普勒效应 二、冲击波 7-9 声波、超声波和次声波 一、声波 二、超声波和次声波,第八章 狭义相对论 8-1 狭义相对论的基本原理 一、伽利略变换与经典时空观念 二、狭义相对论产生的背景和条件 三、狭义相对论的基本原理 8-2 狭义相对论的时空观 一、同时性的相对性 二、时间延缓效应 三、长度收缩效应 四、速度变换法则 8-3 狭义相对论动力学 一、质速关系 二、相对论动力学基本方程 三、质能关系 四、质量-动能关系,第九章 气体、固体和液体的基本性质 9-1 气体动理论和理想气体模型 一、气体的分子状况 二、理想气体模型 三、理想气体状态的描述 9-2 理想气体的压强和温度 一、理想气体的压强公式 二、热力学第零定律 三、温度的微观解释 9-3 理想气体的内能 一、分子运动自由度 二、能量均分定理 三、理想气体的内能 9-4 麦克斯韦速率分布率 一、麦克斯韦速率分布律 二、用速率分布函数求分子速率的统计平均值 三、麦克斯韦速率分布的实验验证 9-5 范德瓦耳斯方程 一、范德瓦尔斯方程的导出 二、范德瓦尔斯等温线和零界点,9-6 气体内的输运过程 一、气体分子的碰撞频率和平均自由程 二、黏性 三、热传导 四、扩散 9-7 固体的性质及晶体结构的一般概念 一、固体的一般性质 二、关于晶体结构的一些概念 9-8 晶体中粒子的相互作用 一、晶体的结合 二、结合力的共同特征 9-9 非晶体态晶体的结构和应用 一、非晶态晶体的微观结构 二、非晶态固体的应用 9-10 液体和液晶的微观结构 一、液体的微观结构 二、液晶的类型和结构 9-11 液体的表面性质 一、表面张力 二、弯曲液面下的附加压强 三、与固体接触处液面的性质,第十八章 热力学统计物理学概述 18-1 热力学第一定律 一、热力学中的基本概念 二、热力学第一定律 三、热容和焓 18-2 理想气体的热力学过程 一、等体过程 二、等压过程 三、等温过程 四、绝热过程 五、多方过程 18-3 卡诺循环 一、循环 二、卡诺循环 18-4 热力学第二定律 一、可逆过程和不可逆过程 二、热力学第二定律的两种表述 三、热力学第二定律的实质 18-5 卡诺定理 18-6 熵增加原理 一、熵的概念 二、熵增加原理和热力学基本关系式,18-7 自由能和自由焓 一、自由能和最大功原理 二、自由焓和化学势 18-8 热力学第三定律 一、获得超低温的有效方法 二、热力学第三定律 18-9 统计物理学的基本概念 一、粒子运动状态的描述 二、系统微观运动状态的描述 三、三种系统及其微观态数 四、等概率假设 18-10 玻耳兹曼统计 一、波尔兹曼分布 二、麦克斯韦速度分布率 三、在重力场中粒子按高度的分布 四、固体的热容和爱因斯坦理论 18-11 玻色统计和费米统计 一、玻色系统和费米系统的最概然分布 二、光子气体 三、波色-爱因斯坦凝聚 四、金属中的自由电子气体 五、晶格振动-声子以及元激发的概念,去年课程情况,一共94人,去年反映的一些情况：,1.两级分化严重，90分以上和不及格人数都很多。 2.考试成绩与平时作业完成紧密相关。平时不做作业不做习题一定学不好。 3.作业和考试一定要按照课堂练习要求，步骤比结果总要 4.本学期将经常进行课堂随堂练习，作为重要平时成绩,引 言 Introduction,物理学（Physics),物理学是探讨物质结构和运动基本规律的学科。 （物质与运动）,物理学的研究范围,微观microscopic,介观 mesoscopic,宏观 macroscopic,宇观cosmological,化学,生物学,地学,天文学,按空间尺度划分： 量子力学 经典物理学 宇宙物理学,按速率大小划分： 相对论物理学 非相对论物理学,按客体大小划分： 微观系统 宏观系统,按运动速度划分： 低速现象 高速现象,实验 物理,理论 物理,计算 物理,今日物理学,物理学的发展,运动（Motion),相互作用（Interaction), 机械运动， 热运动， 微观粒子运动， , 万有引力，电磁相互作用， 弱相互作用，强相互作用,普通物理学的主要内容, 经典力学（mechanics): 研究宏观物体的机械运动；, 热力学（thermodynamics): 研究物质的热现象；, 电磁学（electromagnetism): 研究物质电磁现象；, 光学（optics): 研究光波的传输规律,理论力学,统计力学,电动力学,量子力学,理论物理学,物理学是一切自然科学的基础,物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中,使之不再是经验科学。,物理学与其它自然科学的关系,物理学派生出来的分支及交叉学科,物理学与数学之间有着深刻的内在联系,粒 子 物 理 学,原 子 核 物 理 学,原 子 分 子 物 理 学,固 体 物 理 学,凝 聚 态 物 理 学,激 光 物 理 学,等 离 子 体 物 理 学,地 球 物 理 学,生 物 物 理 学,天 体 物 理 学,宇 宙 射 线 物 理 学,与数学的关系？,没有物理学，数学只是一个美丽的躯壳， 优雅、高贵却了无生机。,没有数学，物理学是一只丑陋的毛毛虫， 形容难看且动作迟缓。,物理学简洁、深邃的美离不开数学： 万有引力定律 牛顿运动定律 爱因斯坦质能关系,物理学与技术,基础科学,应用科学,技术,前沿 科学,前沿科学又称 基础性研究,物理学的方法和科学态度,提 出 命 题,推 测 答 案,理 论 预 言,实 验 验 证,修 改 理 论,现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学,从新的观测事实或实验事实中提炼出来，或从已有原理中推演出来,建立模型；用已知原理对现象作定性解释，进行逻辑推理和数学演算,新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言,一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则,当一个理论与实验事实不符时，它就面临着被修改或被推翻, 物理学中的近似,大学里的物理课绝不仅仅是物理知识的教育，更不是上要为专业课服务的我们认为，物理学是整个自然科学的基础对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法，工作语言、概念和物理图象，其历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解这是一门培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。,赵凯华当代人类的高科技与物理基础 , 学习的目标：从整体上逻辑地、协调地学习物理学， 了解物理学中各个分支之间的相互联系。, 学习的关键：, 学习的重点：, 物理模型 数学表述 研究方法与适用条件,勤于思考,悟物穷理,参考资料,普通物理学 程守洙 江之永 高等教育出版社 大学物理学 卢德馨 高等教育出版社 大学物理学 张三慧 清华大学出版社,教 材：物理学 刘克哲 张承琚 编 高等教育出版社, 参考书：,必要数学知识,微积分初步 矢量代数的基本知识,导数的定义： y=f(x) x x+ x, y y+ y, 则 y=f(x+ x)-f(x), 若x 0 时，增量比y/x的极限存在，则 称为f(x)在点x的导数，记为,一、导数,导数的运算法则,若y=f(x)=u(x) v(x) 则 y=u(x) v(x) 若y=f(x)=u(x)v(x) 则 y=u(x)v(x)+u(x) v(x) 即 uv=uv+uv u/v=(uv-vu)/v2 y=yu(x), 即y=y(u), u=u(x) 则dy/dx=(dy/du)(du/dx)=y(u)u(x),推论：若v=c 则 cu=cu,高阶导数,一阶导数,二阶导数, 高阶导数,导数的几何意义,n,x,y,(x0,y0),导数dy/dx等于曲线f(x)在点P(x0,y0)的切线与轴正向的夹角的正切，即这切线的斜率。,二、微分,自变量的微分无限小增量x称微分dx dx= x,导数又称微商!,函数的微分 y=f(x), f (x)与dx的乘积 dy=df(x)=f (x)dx,因此：f (x)=dy/dx,微分的计算： dy=y dx,运算法则： d(u v)=du dv d(uv)=udv+vdu d(u/v)=(vdu-udv)/v2 y=yu(x), 即y=y(u), u=u(x) 则dy=(dy/du)(du/dx)dx=y(u)u(x)dx,三、积分,微分的逆运算积分 寻找导函数的原函数,原函数不唯一，构成函数族。 所有原函数的全体叫,不定积分,不定积分,计算方法： 寻找原函数，并计算其增量。,几何意义： 曲线下在t0至t1之间的面积,定积分,四、多元函数的微积分,以二元函数为例,如果,存在,则称之为函数f(x,y)在点(x0,y0)对x的偏导数，记为,或,偏导数,全微分,重积分,矢量代数的基本知识,标量只有大小， 例如：质量、长度、时间、密度、能量、温度