西尔斯当代大学物理课件1.ppt

1 Units, Physical Quantities, and Vectors,1-1 Introduction,本章作为预备知识主要介绍:,理想模型 (idealized models) 物理量单位制 (systems of Units) 精度与有效数字 (significant figures) 矢量与矢量代数,1-2 The Nature of Physics,物理学作为基础科学之一， 是一门实验科学。 通过实验现象的观察，寻找与之相关的物理学定律， 反之物理理论正确与否只有通过实验才能说明， 因此实验既是物理学的起点(starts)，也是物理学的终点(ends)。,物理学原理都有一定的使用范围。,掌握原理，以及能够应用原理解决实际问题。,1-3 Idealized Models,物理学科经常使用一些理想模型，通过忽略一些次要因素，从而突出重点，简化所研究的体系，得出近似正确的结论（必要时再做进一步的修正）。,在学习过程中，注意所使用的理想模型及其使用范围。,1-4 Standards and Units,物理量（physical quantities）的单位（unit）： 本书采用国际单位制（SI）。,如：时间（s）：second 长度（m）：meter 质量（kg）：kilogram,单位的英文前缀：,nano- micro- milli-,centi- kilo- mega-,英制（the English system）：主要在英，美等国家使用。,长度（in）：inch (1 in = 2.540cm) ( ft）：foot (1 ft = 30.48cm) 体积： gallon (1 gallon = 3.788 liters) 质量: slug (1 slug = 14.59kg) 力 (1b) : pound (1 1b = 4.448N),1-5 Unit Consistency and Conversions,方程作为物理量之间的关系式遵循量刚一致性原则(dimensionally consistent)，即等号两侧量刚相同。量刚一致性原则也可作为验证方程是否正确的一种方法。,1-6 Uncertainty and Significant Figures,物理量的测量存在一定不确定性（uncertainty），即有误差（error）。表示误差的方式有：,有效数字（significant figures）：有意义的数字。,例如：2.9110 5mm 有三位有效数字， （其中前两位是精确的，第三位是有误差的。）,运算规则：,加减法：结果由有效数字中不确定数位最靠前的决定。 123.62 + 8.9 = 132.5 乘除法：结果由有效数字位数最少的决定。 9.110 3.0 = 27,科学记数法是表示有效数字的一种有效方法。,在不确定的情况下，计算结果最多可比规则多取一位有效数字。,常数可视为有无数多有效数字。,区分：precision（精确）和 accuracy（准确）,1-7 Estimates and Orders of Magnitude,物理学中数量级的估算也是很重要的。,1-8 Vectors and Vector addition,标量（scalar quantity）：用数值就可表示的物理量。 如：时间，温度，质量，密度，电荷 等。 矢量（vector quantity）：用大小和方向表示的物理量。 如：力，速度，加速度，电流密度 等。,表示方式：,几何上用有方向的线段表示。,大小：,与,大小相等，方向相反。,1 加法：,2 减法：,运算：,1-9 Components of Vectors,利用直角坐标系，矢量可用其在坐标轴上的投影/分矢量（component vector）表示。,则:,若:,一般:,1-10 Unit Vectors,表示方向的大小为 1 的矢量为单位矢量。 直角坐标系三个坐标轴的方向矢量分别为：,1-11 Products of Vectors,标量积/点乘（scalar/dot product）：,点乘可看作一个矢量的大小与另一个矢量在这个矢量方向上的分量（component）乘积。,点乘服从交换律。,矢量积/叉