大学物理1ppt课件

大学物理电子课件,大学物理,大学物理电子课件,为什么学习大学物理？ 古之欲明明德于天下者，先治其国；欲治其国者，先齐其家；欲齐其家者，先修其身。 欲修其身者，先正其心；欲正其心者，先诚其意；欲诚其意者，先致其知；致知在格物。 物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修。身修而后家齐，家齐而后国治，国治而后天下平。 大学,大学物理电子课件,大学物理电子课件,电子和信息技术的物理基础 1925年量子力学建立 1926年Fermi-Dirac 统计法提出 1929年能带理论提出并得到证实，从理论上解释了导体、半导体、绝缘体的性质和区别；Fermi面概念及其可测量的提出 1947年发明晶体管（肖克莱、巴丁、布拉顿获1956年诺贝尔物理奖） 1957年建立Fermi面编目 1962年制成集成电路（IC） 1965年摩尔定律：芯片容量每1824个月翻番。 70年代末大规模和超大规模集成电路（VLIC）,大学物理电子课件,核技术的物理基础 1896年Becquerel 发现铀的天然放射性 1905年Einstein 创立狭义相对论 1911年Rutherford 提出原子的有核模型 1925年量子力学建立 1932年建立原子核的质子中子模型 1933年发现人工放射性 1945年实现核裂变原子弹 1952年实现核聚变氢弹 1954年建立第一座核电站（安全、清洁、经济的能源）,大学物理电子课件,激光技术的物理基础 1860 年Maxwell建立光的电磁理论。 1900 年Planck提出光量子假说。 1917 年Eisetein提出受激辐射理论。 1953 年Towns建立第一台微波激射器(maser)。 1958 年Towns,Shawlow开始研制激光器。 1960 年Maiman制成第一台红宝石激光器。 1961-65 激光光谱、激光通讯、激光熔炼、激光切割、 激光钻孔等。 1968-69 月球上设置激光反射器;地面与卫星联系。 1982年激光全息术。 80-现代激光外科手术、光盘、激光武器等,大学物理电子课件,从基本原理转变为技术的速度加快 比较 原理发现（年）工业产品（年）经历时间（年） 电动机 1821 1886 65 真空管 1882 1915 33 无线电 1887 1922 35 X 光 1895 1913 18 雷达 1935 1940 5 原子反应堆 1939 1942 3 半导体 1948 1951 3 激光 1958 1960 2,大学物理电子课件,如何学习大学物理,大学物理是在高中物理的基础上形成的。 而大学物理是高中物理的发展，深化和延深。从概念到规律，二者紧密联系，更有区别。学好物理需要： 浓厚的兴趣。 明确的学习态度，知其是，明其理，求其真。 正确的学习方法，做到：博学之，审问之，慎思之，明辩之，笃行之。,大学物理电子课件,前言,物理学是研究物质基本结构、物质之间相互作用、物质最基本和最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。物理学的基本原理隐藏于物质世界的方方面面，渗透在自然科学的所有学科，应用于工程技术的各个领域。作为工科大学生、未来科技领域的领军者和拓荒者，物理基础的厚薄、物理兴趣的浓淡、物理意识的强弱都直接影响着未来的适应性、创造力和发展潜力。,大学物理电子课件,物理学研究的物质包括实物和场，在空间上小到质子、大到类星体，在时间上短如基本粒子寿命、长至宇宙寿命，几乎囊括了全部物质世界。在物理学产生和发展的过程中，形成了各种科学研究方法，如实验方法、分析综合、归纳演绎、科学抽象、类比联想等等。通过学习大学物理，在获得物理知识的同时，还能潜移默化地受到方法论教育，培养观察能力、分析能力、逻辑推理等能力，学会正确的学习方法和科学研究方法，养成积极的学习态度和严谨的工作作风，树立辩证唯物主义的世界观和方法论，科学素质和人文精神也能得到提高。,大学物理电子课件,自然界是由各种各样运动着的物质组成的。大到天体宇宙，日月星辰，小到分子、原子，乃至电磁辐射都是物理。一切物质都是永不停息的运动着。物理学研究物质运动最基本最普遍的形式，包括机械运动，分子热运动，电磁运动，原子和原子核内的运动等。物理学所研究的运动，普遍的存在于其它高级的，复杂的物质运动形式（化学的，生物的等）之中。二十世纪，物理学的理论有了一个很大的飞越。影响和带动了许多学科的发展。同时，根植在物理学理论上的一些新型学科，交叉学科，前沿学科相继出现，极大地推动了高新科学和技术以及生产力发展。人们把物理学冠为二十世纪的带头学科，主导学科，核心学科，未来的物理学依然是一切自然科学的基石。,大学物理电子课件,物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学，大学物理与中学物理有很大的差异。学习中学物理是“知其是”的过程，物理概念、公式和定律直接来源于日常经验或对简单现象的观察，只要记住了这些概念、公式和定律，并能用初等数学解决简单问题就可以了。学习大学物理是“明其理”的过程，物理概念、公式和定律来自于对自然过程或实验结果的高度概括和理性抽象，其中包括对实际过程的简化、物理模型的建立、物理思想的形成、物理假设的提出、严谨的逻辑推理及严密的数学演绎，不仅要牢记概念、公式和定律的表达形式，而且更重要的是要正确理解它们的形成过程、阐明的物理规律、体现的物理思想及适用条件和范围，在此基础上学会运用高等数学知识发展物理理论和解决较为复杂的物理问题或简单的工程问题。,大学物理电子课件,力学篇,热学篇,电磁篇,波动篇,近代篇,大学物理电子课件,第一篇 力 学,力学是一门古老的学科，渊源于公元前四世纪。但力学成为一门科学是从十七世纪开始，经伽利略，牛顿等人系统总结而形成。以牛顿定律为基础的力学叫牛顿力学或经典力学。它是研究物体做机械运动规律的科学。它是整个物理理论和相关科学的基础。300多年以来，经典力学为人类的文明，社会的进步做出了巨大的贡献。自二十世纪以来，经典力学的理论受到挑战，并由此诞生了近代物理，然而，经典力学在当今高新科技中仍然有其特有的地位，使人类对物质世界认识进一步深化。,音乐,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,伽利略,J.伽利略（1564-1642）简介 论证和宣扬了哥白尼学说。论证了惯性运动。论证了自由落体的加速度。用实验验证了匀加速运动。提出了运动合成的概念。提出了力学的相对性原理。发现了单摆的等时性等。是近代实验科学的先驱者。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,美的力学,大学物理电子课件,大学物理电子课件,芭蕾-力学美,四海翻腾,大学物理电子课件,力学和谐美,大学物理电子课件,大学物理电子课件,第一章 质点力学,研究质点做机械运动的规律，主要内容包括： 质点运动学：速度，加速度等； 质点动力学：牛顿运动定律，功、能及关系，动量、冲 量及关系等。,大学物理电子课件,第一节 参照系 坐标系 运动方程,一、物质运动的绝对性 世界是由物质组成的，称为物质世界。运动是物质存在的一种形式。物质是在不断运动中。称为运动的绝对性。 二、运动描述的相对性 参照系 在自然界中，物质的运动形式是多种多样的。一物体相对于另一物体的位置的变化或物体内各部分之间相对位置的变化，如天体的运行，车船的行驶，机器的运转等，这种运动称为机械运动。它是一种最简单，最基本物质的运动形式。此外，还有物质的热运动，电磁运动等。 由此不难看出，对一物体做机械运动的描述是相对的。一般的说，一个物体是运动的，还是静止的，是相对哪一物体或物体群做为参考而言。相对一物体是运动的，而相对另外的物体可能是运动的。因此，研究物体的机械运动时，必需选定另外的一物体或物体群做参考，它们被称为参照系（物）。 如果我们研究某一物体的运动，而可以忽略其大小和形状对物体运动的影响，若不涉及物体的转动和形变，我们就可以把物体当作是一个具有质量的点（即质点）来处理。,大学物理电子课件,参照物,参照物的 数学抽象,为定量的研究物体相对参照物的位置及位置的变化，在参照物上设一坐标（轴）系。,三 坐标系 运动方程,一维运动(直线运动）,设一质点相对地面作直线运动。,物体相对参照物运动时，其坐标也变化。,大学物理电子课件,二维运动（曲线运动）,大学物理电子课件,可见，曲线运动可用一组相互垂直的直线运动表示。为运动的正交分解。也就是说，复杂运动可用简单运动来表示。(举例),物体运动时，位置矢量 的矢端也在空间滑动，运动物体位置矢量 的矢端轨迹即是物体的运动轨迹。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,四 轨道方程,大学物理电子课件,：,：,大学物理电子课件,此式也为代表 间的位移。,y0,大学物理电子课件,注意：运动方程与过去学过的路程公式，位移公式有本质的区别。运动方程的作用是用数学式表示质点相对参照物的不同时刻的位置。这一表述式不一定（但有时是）是指质点在 间的路程或位移。,大学物理电子课件,例12 求斜上抛物体运动方程的分量式及矢量式。,解：此为平面运动，以抛出点为坐标系原点，,运动方程的分量式为,运动方程的矢量式为,大学物理电子课件,平均速度,一 一维运动,第二节 速度,令 变小，平均速度也随之变化,大学物理电子课件,瞬时速度,大学物理电子课件,位矢,一般情况下,2 曲线运动（二维）,平均速度的大小,大学物理电子课件,轨道,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例题,大学物理电子课件,在极坐标系下的表示,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,3 第三种解释，以二维运动为例，速度大小即速率为,而,式中 为沿位矢 的单位矢量。,大学物理电子课件,选择题,大学物理电子课件,大学物理电子课件,第三节 加 速 度,一 直线运动,平均加速度,大学物理电子课件,例13 已知一质点的运动规律为 ，求该质点的瞬时速度和加速度。,解：,例题,大学物理电子课件,例 14 已知运动方程为,。求：,的瞬时速度，以及瞬时加速度和最大速度。,该质点,大学物理电子课件,二 曲线运动,平均加速度,速度增量,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例,大学物理电子课件,运动方程：描述物体相对参照物位置随时间的变化规律。 位矢（位置矢量）：描述物体相对参照物的位置。 表达形式：矢量式和分量式。 轨道方程：描述物体运动轨迹。 物体速度：描述物体相对参照物的位置改变的快慢。 位移：不同时刻位矢之差。 物体加速度：描述物体相对参照物运动的速度的变化的快慢。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,自然，与速度共线（沿轨道切线）的加速度分量只反映速度大小随时间的变化，因而，沿轨道切线的加速度分量应为速度大小随时间的变化，即速率对时间求导。故该加速度分量应表示为,大学物理电子课件,按加速度定义,设一质点做变速圆周运动,速率,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,故切向加速度应理解为加速度在速度方向的投影更为确切。可表为,式中 为速度矢量 的单位矢量；而 为加速度与速度间的夹角。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,在很多情形下，物体沿任意曲线匀速，加速，或减速运动，此时，物体的法向与切向加速度如何表述呢?,大学物理电子课件,大学物理电子课件,解:分析：物体运动中，加速度恒定，但与速度的夹角不断变化，因而，其切向与法向的加速度分量也不断变化，是时间的函数。如何求，关键求出速率的表达式。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,解：本题的特点是：已知各点加速度及与速度间的夹角，此时，沿轨道的切向与法向分解加速度即可。,大学物理电子课件,例题,例题,例题,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例 110 一质点沿半径为 的圆周按规律 运动，式中 为常数。求速率，切向和法向加速度和加速度。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例1-11 一质点沿 轴正方向运动，加速度为 。当 时质点静止于 处，求速度的表达式及运动方程。,大学物理电子课件,例1-12一质点沿 轴正方向运动，加速度为 ，质点在 时的速度为 。求速度与位置的关系。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,宇宙,宇宙的形成,宇宙的年龄： 亿年，即 秒,宇宙的形成：大爆炸,初时，宇宙的密度无限大，温度无限高,爆炸半小时后，温度降为 ，基本粒子产生,宇宙在膨胀,宇宙的线度,大学物理电子课件,例 114一质点沿半径为 的圆周运动，加速度与速度的夹角 保持不变， 时的初速度为 ，求质点沿圆周运动的路程随时间的变化关系。,解：,大学物理电子课件,第 四 节 相对运动,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例题-,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,一 牛顿运动定律,1 第一定律,-,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,土星,大学物理电子课件,土星环,天体力学的美,大学物理电子课件,流星雨,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,一般（不准确情况下）把地球视为惯性系。相对地球静止或做匀速直线运动的系统均为惯性系。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,1 惯性力是由于非惯性系相对惯性系加速运动引起的，它不是物体间的相互作用，因而，无反作用力，也无施力的物体。,2 惯性力影响物体对非惯性系的运动。,* 举例 由车辆中的乘客在车加速，减速；电梯的加减速；等。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,地上者,车上者,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,在环绕地球飞行的宇宙飞船内，物体的惯性离心力与向心力即重力平衡。因而船内的所有物体包括宇航员都处于失重的状态。在太空舱内，宇航员成为一个飘忽不定的人。他可以毫不费力握住一个东西，但转体等动作却十分困难。图象中所呈现的宇航员手舞足蹈，是为了自己前进或转体。,* 太空站内的微重力仅是地面上的百万分之一。比如，一个硬币下落1.8m，在太空站内用600s,而在地面上用0.6s。,* 微重力环境对晶体生长，化学反应，种子发育，植物生长，药物治疗，动物的心理和生理等产生显著和微妙的影响。,* 十六国计划在2005年建立大国际空间站，站内空间约为 ，飞行高度为 ，速度为 ，绕地球一周约90分钟，从船上可看到地球 面积。,大学物理电子课件,飞船内的宇航员漂浮在船内,大学物理电子课件,宇航员倒立在船内空中,大学物理电子课件,* 离心力对重力的影响,大学物理电子课件,从宇宙飞船上拍摄的地球,大学物理电子课件,2 在匀速转动的参照系中运动的物体，除了上述受的惯性离心力之外，还受到另一惯性力：科里奥利力，简述如下。,大学物理电子课件,科氏力的矢量式,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例 112 如图，斜面固定在地面上，不计所有摩擦，求斜面与A间，A与B间的作用。,例题,大学物理电子课件,取向下为正方向，投影式(代数式）为,运动学规律,B木块,牛二律的矢量式的形式,联立求解，运算及结果略。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,则,该式不是一个表示速度 和时间 间的代数式，不能表示速度随时间变化的显函数关系。该式为含有导函数的式子，为微分方程，欲得到速度随时间的变化显函数关系，则用积分法。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例题,大学物理电子课件,大学物理电子课件,例 113如图，半径为 的圆环固定在光滑的水平面上，一物体沿圆环内壁作圆周运动 ，物体与内壁间的滑动摩擦系数为 ， 时， 速率为 ，求物体速率的表达式，,大学物理电子课件,例 114 如图所示，细绳栓一质量为 的小球，在竖直平面内绕 点以 为半径做圆周运动。 时，小球在最低点以初速度 运动，求小球速率与位置的关系。,大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,而路程 是由A到B的位移 的大小，且 是恒力 和位移 的夹角的余弦。故上式可表述为,第六节 功 动能定理,大学物理电子课件,2 变力的功,把由A到B分成一系列小位移,则整个过程的功,大学物理电子课件,相对性（解释略),大学物理电子课件,大学物理电子课件,大学物理电子课件,设一物体由A运动到B。,动能,二 动能定理,大学物理电子课件,大学物理