普通物理复习1234567.doc

20大学物理复习提纲普通物理复习一、质点力学基础：（一）基本概念：1、参照系，质点 2、矢径：3、位移：4、速度：5、加速度：6、路程，速率 7、轨迹方程：8、运动方程：， 或 ， ， 9、圆周运动的加速度：； 牛顿定律：；法向加速度：； 切向加速度：10、角速度： 11、加速度：二、质点力学中的守恒定律：（一）基本概念：1、功： 2、机械能： 3、动能：4、势能：重力势能：； 弹性势能：； 万有引力势能：5、动量： ； 6、冲量 ：7、角动量：； 8、力矩：（二）基本定律和基本公式：1、动能定理：（对质点）（对质点系）2、功能原理表达式：当 时，系统的机械能守恒，即 3、动量定理： （对质点） （对质点系）若体系所受的合外力，此时体系的动量守恒，即：4、碰撞定律： 5、角动量定理： （对质点） （对质点系）当质点或质点系所受的合外力矩为零时，质点或质点系的角动量守恒，即：三、转动的刚体：（一）基本概念：1、转动惯量： 2、转动动能： 3、力矩： 4、角动量： （对刚体）5、角冲量： 6、力矩的功： （二）基本定律和基本公式：1、平行轴公式： 正交轴公式：2、转动定律： 3、转动动能定理：4、角动量定理： 5、角动量守恒定律，若 ，则刚体的 四、机械振动：（一）简谐振动方程：1、简谐振动动力学特征方程： 2、简谐振动运动学特征方程： 3、简谐振动的运动方程：如果物体的运动规律满足上述三个方程中的任意一个，即可判定该物体的运动为简谐振动。（二）描述简谐振动的物理量：1、周期，频率和角频率： ，和仅取决于振动系统本身的性质，因此称为固有周期、固有频率和固有角频率。它们之间关系为 （1）对于弹簧振子，有 ， （2）对于单摆，有 ， 2、振幅和初位相：和除与系统性质（）有关外，完全由初始条件确定。（1）振幅： （2）初位相：由，即可求得若物体初速仅知方向而不知数值时，可以采用另一种解析法或旋转矢量法来确定初位相。（三）简谐振动的速度、加速度和能量：1、简谐振动的速度：注意，速度的位相比位移的位相超前。2、简谐振动的加速度：注意，加速度的位相比速度的位相超前，比位移的位相超前。3、简谐振动的能量： （四）旋转矢量投影法：该法可以简洁、直观地分析振动情况及振动的合成等问题，并能直接看出位相的超前或落后，要求熟练掌握。（五）简谐振动的合成：1、同方向、同频率两简谐振动的合成：同方向、同频率两简谐振动的合成仍然是简谐振动，其角频率与原来分振动的角频率相同，其振幅和初位相分别为； 当时，合振动的振幅为最大；当时，合振动的振幅为最小，当分振幅，合振幅。*2、同方向、频率稍有差异的两简谐振动的合成：合振动为拍振动；振幅变化的频率称为拍频率，大小为 。*3、相互垂直、频率相同的两简谐振动的合成：合振动质点运动的轨迹通常为椭圆，特殊情况下为直线和圆。五、机械波：（一）机械波的产生与传播：1、条件：波源和媒质2、位相传播：波传播的是振动的位相，沿波的传播方向，各质点振动的位相依次落后。（二）波速、波长和周期：波速：单位时间内，一定振动位相传播的距离，其值决定于媒质的性质。波长：波传播方向上位相差为的两点间的距离，表示波的空间周期性。周期：波中各质点完成一次完全振动所需的时间。表示波的时间周期性。频率：单位时间内通过波线上某一点的“完整波”的数目。， （三）平面简谐波：波源为简谐振动，媒质为均匀的、各向同性的、无限大整个空间1、波动方程（波函数）：2、能量密度：； 3、平均能量密度：4、平均能流密度（波强度）： （四）惠更斯原理：波所传播到的空间各点都可以看作是发射子波的波源，任一时刻这些子波的包络就是新的波面。（五）波的干涉：波的叠加原理：几列波在媒质中任一点相遇时，相遇点振动的位移等于各列波单独存在时该点振动位移的矢量和。波的相干条件：当时， （六）驻波：两列振幅相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播时，形成驻波。有波节和波腹，相邻两波节或波腹之间的距离为。没有位相和能量的传播。（七）多普勒效应：当观察者和波源相向运动时， 当观察者和波源相背运动时，上式和取负值。六、气体动理学理论：（一）基本概念：1、平衡态，准静态过程，理想气体分子模型，统计假设2、气体分子的自由度：对于常温下的刚性分子：（单原子、双原子、多原子分子的分别为3，5，6）3、三种特征速率（麦克斯韦速率分布下）最概然速率： 平均速率： 方均根速率： 4、平均碰撞频率： 5、平均自由程： （二）基本定律和基本公式：1、状态方程：理想气体： 范德瓦尔斯气体（1mol）：，要理解和b的物理含义。2、理想气体的压强公式： 3、能量均分定理（刚性分子）：4、理想气体的内能公式： 5、麦克斯韦速率分布律（物理含义）： 其中，分布函数（物理含义）： 归一化条件：6、玻尔兹曼分布律： ， 对于重力场： ， *7、迁移过程基本公式：（1）内摩擦： ， （2）热传导： ， （3）扩 散： ， 七、热力学基础：（一）基本概念：1、内能：状态量。气体 ，理想气体 。2、功： 过程量。气体准静态过程的膨胀压缩功为 ，规定系统对外做功，外界对系统做功。3、热量：过程量。规定系统吸收热量，放出热量。4、摩尔热容：， 对于理想气体：（1）定容摩尔热容：； （2）定压摩尔热容：；（3）等温摩尔热容：； （4）绝热摩尔热容：；（5）梅逸公式：； （6）比热容比：；5、准静态过程，可逆过程和不可逆过程。6、熵 状态量。熵是系统无序度的量度，定义为，为系统某宏观态对应的微观状态数。（二）基本定律和基本公式：1、热力学第一定律：是热运动范围内的能量守恒定律。表达式为：或2、热力学第二定律：具体表述很多，最著名的有开尔文表述和克劳修斯表述，这两种表述是等价的。热力学第二定律指明了自然界中一切实际的热力学宏观过程都是单向的、不可逆的。热力学第二定律的微观意义：不可逆过程的实质是从一个概率较小的宏观状态向概率较大的宏观状态的转变过程。热力学第二定律的数学表达式：（1）熵增加原理（对孤立系统或绝热过程）： ， 或 式中，不等号对应不可逆过程，等号对应可逆过程。（2）克劳修斯不等式： ， 式中，不等号对应不可逆过程，等号对应可逆过程。3、循环效率： 式中，为一循环过程中系统对外所做的净功；为一循环过程中系统吸收热量的总和；为一循环过程中系统放出热量的总和（绝对值）。对于卡诺循环则有： 式中，和分别为高温热源和低温热源的温度。4、致冷系数： 式中，为一循环过程中外界对系统所做的功；为一循环过程中系统从低温热源吸收的热量；为一循环过程中系统向高温热源放出的热量。对于致冷卡诺循环则有： 5、卡诺定理： 6、理想气体各种准静态等值过程表：过 程定容过程等压过程等温过程绝热过程多方过程特 征，过程方程A00Q同同A0C热一律物理意义dacb图 像bacdbacddacbdacbdacbbacdbacd八、真空中的静电场（一）基本概念及场的叠加原理：1、电场强度： ； 2、点电荷电场强度公式：3、电场强度叠加原理：（1）点电荷系的场强： （2）电荷连续分布的任意带电体的场强： ，4、电荷在电场中受力： 5、电势： ； 6、电势差： 7、电势叠加原理： 8、电荷在电场中运动时电场力的功： 9、电场强度与电势的关系：10、电通量：（二）基本规律、定理：1、库仑定律：2、高斯定理：，说明静电场是有源场。高斯定理的意义：（1）理论上，揭示了静电场是有源场的基本性质；（2）应用上，提供了另一种求的简便方法。适用高斯定理求电场强度的：球对称，轴对称，面对称3、环路定理：，说明静电场是无旋场（保守力场）。说明：环流为零，静电场力作功与路径无关，静电场是无旋场(有势场)，静电场线不闭合。（三）几种典型的静电场公式：1、均匀带电球面： 2、均匀带电球体： 3、无限长均匀带电圆柱面：4、无限长均匀带电直线： 5、无限大均匀带电平面： ，方向垂直于带电平面。九、静电场中的导体和电介质：（一）静电场中的导体：1、静电平衡条件：，或：导体为等势体，表面为等势面。2、静电平衡时导体上的电荷分布：（1）电荷全部分布在导体表面，导体内部各处净电荷为零。（2）表面上各处电荷面密度与该处表面紧邻处的电场强度的大小成正比。3、静电屏蔽：（1）空腔导体能屏蔽外电场的作用。（2）接地的空腔导体隔离内、外电场的影响。（二）静电场中的电介质：1、极化的宏观效果：（1）处于电场中的电介质，因极化使电介质的表面（或内部）出现束缚电荷。（2）电极化强度是量度电介质极化程度的物理量，其定义为：。对各向同性电介质：。（3）束缚电荷面密度：2、电位移：（1）定义：； （2）对于各向同性电介质：。（三）有介质时的高斯定理： （四）电介质的电容：1、定义： 2、常见电容器的电容：（1）平行板电容器： ； （2）球形电容器：；（3）圆柱形电容器：； （4） 孤立导体：，（五）静电场的能量：1、电容器的能量： 2、电场的能量密度： 3、电场的能量： 大学物理（下）十、真空中的稳恒磁场：（一）基本概念：1、电流密度：，； 电流：，2、稳恒电流：（稳恒电流的条件）稳恒电场：稳定电荷分布产生的电场。 满足 3、电动势：定量描述电源非静电力做功本领的物理量。 或 4、磁矩：5、磁感应强度： 量值： ； 或 （）方向：实验线圈稳定平衡后，其磁矩的方向。6、磁通量：7、霍耳效应：在磁场中，载流导体上出现横向电势差的现象。（二）基本定律、定理：1、毕奥萨伐尔定律： 遵从磁场叠加原理原理，对一段载流导线L的磁场：2、运动电荷的磁场： 3、磁场中的高斯定理： ； 4、安培环路定理：磁场中的高斯定理和安培环路定理，说明了磁场是无源场、有旋场。5、电流元所受磁场的作用力安培定律： ，6、载流线圈在匀强磁场中所受磁力矩： 7、运动电荷在磁场中所受力洛仑兹力： 8、磁力的功： ； 当恒定 （三）几种典型载流导体的磁感应强度公式：1、载流直导线： 2、圆形电流： 3、载流直螺线管： 4、无限长载流直圆柱体：5、螺绕环： 6、面密度为的无限大均匀带电平面两侧的磁场： （匀强磁场）7、电荷在空间中激发的磁场： 十二、电磁感应：（一）法拉第电磁感应定律： ， （二）动生电动势： 当、三者互相垂直时， （三）感生电动势、涡旋电场： 上式说明，变化磁场产生的电场是涡旋场。（四）自感：1、自感系数：； 2、自感电动势：； 3、自感磁能：（五）互感：1、互感系数： ； ； ；2、互感电动势：； （六）磁场能量：1、磁场能量密度：； 2、磁场能量：十三、麦克斯韦方程组 电磁波：（一）位移电流变化的电流：1、位移电流： ； 2、位移电流密度： （二）麦克斯韦方程组的积分形式： ； ； （三）麦克斯韦方程组的微分形式： （四）无阻尼自由电磁振荡：1、振荡方程： 2、周期和频率： ， ， 3、总能量： （五）电磁波：交替变化的电磁场在空间的传播过程，就是电磁波。1、平面电磁波的波动方程： 2、平面电磁波的基本性质：（1）、（或，或）三者相互垂直，电磁波是横波。（2）和同位相。 （3）。 （4）真空中，。3、坡印廷矢量： （ ）4、平面电磁波： ； 5、平均辐射功率： （六）电磁波谱：各种电磁波在真空中的传播速度相等。若按频率（或波长）的顺序排列成谱，即电磁波谱。十四、光的干涉：（一）光波的相干条件和相干叠加：光波的相干条件是光矢量振动的频率相同、振动方向相同、位相相同或位相差恒定。满足相干条件的两束光的迭加是相干叠加，其合成光强为： 即 （二）杨氏双缝干涉： （三）薄膜干涉（反射光干涉）： 是否有，取决于、相互间的大小。（四）劈尖干涉： （五）牛顿环： （六）迈克尔逊干涉仪： （七）干涉条纹可见度，时间相干性，空间相干性：（1）条纹可见度： （2）时间相干性： 最大光程差： ； 最大干涉级次： （3）空间相干性： 光源极限宽度： 十五、光的衍射：（一）惠更斯菲涅耳原理：子波相干叠加原理，即从同一波面上各点发出的子波可以相互叠加产生干涉。（二）单缝的夫琅和费衍射：由菲涅耳半波带法得到：明纹极大条件： 暗纹极小条件： 中央明纹宽度： ； 第级明纹宽度： （三）光栅衍射：光栅衍射是光栅中各单缝的衍射光的相互叠加。光栅方程： 缺级公式： （四）圆孔衍射 光学仪器的分辨率：1、爱里光斑对应的第一衍射角： 2、最小分辨角：（为通光直径）； 3、光学仪器分辨率： （四）伦琴射线的衍射：布喇格公式： 式中，为掠射角。十六、光的偏振：（一）自然光、线偏振光、部分偏振光的概念：1、偏振光的产生和检验方法：1、晶体的二向色性； 3、天然晶体的双折射2、布儒斯特角入射条件下的一次性反射或玻璃片堆的多次反射、折射偏振片、玻璃片堆和尼科耳棱镜均可用作起偏器和检偏器。2、马吕斯定律： 注意式中各量的意义。3、布儒斯特定律： 式中，为布儒斯特角（起偏角），。4、圆偏振光、椭圆偏振光、偏振光的干涉：一定厚度的晶片引起o光和e光之间产生的光程差，这样的晶片为四分之一波片；引起光程差的晶片为二分之一波片。通过厚度为的晶片后o光和e光之间的位相差为：十七、狭义相对论基础：（一）伽利略变换：1、坐标变换：，2、速度变换：，经典力学的时空观：长度和时间的测量与参照系无关。（二）爱因斯坦假设：1、相对性原理：物理定律对一切惯性参照系都是等价的。2、光速不变原理：真空中的光速在所有惯性参照系中都为。（三）洛仑兹变换：1、坐标变换： 逆变换：2、速度变换： 3、 长度收缩： ； 4、时间膨胀： （四）相对论中的质量、动量和能量：1、质量和动量： ； 2、能量： ，； 3、动能： 4、动量与能量的关系：； 5、对于光子：，十八、量子光学基础：（一）绝对黑体辐射的两条定律：1、斯特藩玻耳兹曼定律：， 式中， 。2、维恩位移定律：， 式中， （二）普朗克假设 普朗克公式：1、普朗克假设：辐射和吸收时的能量为最小能量份额的整数倍。2、普朗克公式：， 与实验结果符合得很好！（三）光子假设 爱因斯坦方程：1、光子假设：光是光子流，光子的能量，能流密度是，式中是单位时间内通过垂直于光传播方向的单位面积上的光子数。2、爱因斯坦方程： 3、红限频率： 按照光子假设能圆满地解释光电效应的实验规律。（四）康普顿散射：1、康普顿散射公式： 2、康普顿散射的解释：光子与自由电子碰撞，光子能量的一部分传递给电子，因而光子的频率减小，波长变大。（五）光的波粒二象性：描述粒子性的能量、动量与描述波动性的频率、波长之间的关系为 ； 十九、原子的量子理论：（一）玻尔的氢原子理论：1、光谱线的波数公式：；若，就给出巴尔末谱线系。2、玻尔三条假设：定态假设；轨道角动量量子化假设；频率条件假设。在这三条假设的基础上，玻尔导出电子的定态轨道半径和定态能量，； ，当时，（玻尔半径），（氢原子的基态能量）。（二）实物粒子的波粒二象性：1、粒子的能量： ； 2、粒子的动量：