物理复习提纲.pdf

湖北工业大学理学院 邓罡 1 大学物理第二学期复习提纲大学物理第二学期复习提纲 湖北工业大学 理学院 邓罡 班级 10 轻化 1 2 10 制药 1 3 10 食品 1 3 10 中澳 1 第十六章第十六章 温度温度 热力学第零定律热力学第零定律 1 温度和热力学第零定律的基本概念 2 绝对温度和摄氏温度的换算 注意和其他热力学定律结合的计算 3 理想气体状态方程的应用 注意和其他热力学定律结合的计算 4 准静态过程的概念的图示 第十七章第十七章 气体动理论气体动理论 1 基本思想 2 理想气体的微观模型 3 理想气体压强和温度的微观表达式及其意义 1 理想气体压强 k Envnmp 3 2 3 1 2 正比于单位体积分子数和分子平均动能 2 理想气体温度kTEk 2 3 温度只和分子平均动能有关 4 麦克斯韦速率分布 1 知道分子数按速率分布 知道曲线大致形状和横竖坐标的含义 不需要记住具体表达式 2 三种统计速率的计算和物理意义 非常重要 a 熟练掌握最概然速率的计算和物理意义 掌握如何根据最概然速率判断分布曲线对应温 度高低或者不同分子类型 b 平均速率的计算 c 熟练掌握方均根速率的计算 了解方均根速率的物理意义 和温度以及分子平均动能的 关系 非常重要 例 某容器储有氧气 其压强为 1 013 10 5Pa 温度为 27 0 C 求 1 分子的平均平动动能 2 分子的方均根速率 解 分子的平均平动动能J1021 6J3001038 1 2 3 2 3 2123 kTEk 分子方均根速率 12 ms48373 1 M RT v 5 内能 1 会计算不同分子的自由度 平动自由度 转动自由度 平动自由度 t 转动自由度 r 总自由度 i 单原子分子 3 0 3 双原子分子 3 2 5 多原子分子 3 3 6 2 能量均分定理的内容 3 单个分子的平均平动动能和平均动能的区别和计算 非常重要 尤其注意和温度 方均 湖北工业大学理学院 邓罡 2 根速率 内能等内容结合的计算 单个分子的平均平动动能 2 2 1 2 3 vmkTEk 平均平动动能总和RT M m kTN M m kTNE Ak 2 3 2 3 2 3 4 理想气体的内能 a 对于固定量的理想气体 内能只和温度有关 内能的变化只和温度变化有关 b 内能的计算RT rt M m RT i M m E 22 TR i M m E 2 c 内能是分子平均动能的总和 注意和平均平动动能总和的区别 4 平均自由程和平均碰撞频率 掌握平均自由程和平均碰撞频率的公式 他们分别随温度 压强 分子数密度的变化 vnf 2 和分子数密度成正比 p kT nf v 22 1 和分子数密度成反比 温度一定时和气压成反比 气压一定时和 温度成正比 但是只要分子数密度不变就不变 第十八章 热力学第一定律 第十八章 热力学第一定律 1 热力学第一定律 1 内能 功 热量的区别 三者的计算 主要是结合不同热力学过程的计算 2 热力学第一定律的应用 主要是结合不同热力学过程的计算 2 2 热力学过程 1 1 熟练掌握如何根据实际情况判断过程是属于等温 等压 等体还是绝热过程 非常重要 等体 例如对容积不变的容器中的气体进行加热 或冷却 等压 例如对有活塞的气缸中的气体进行加热 使活塞上升 等温 让气缸和恒温热源接触 且气缸内外温差很小 此时缓慢压缩或膨胀气体的过程 绝热 气体在绝热套的气缸中进行的过程 或者当气体迅速膨胀来不及和外界交换热量的过 程 2 2 等温 等压 等体 绝热过程中吸热 做功 内能的计算 非常重要 尤其是由这些过 程组成的循环过程的相关计算 3 3 定压 定体摩尔热容以及比热容比的意义及其在计算吸热和内能时的运用 结合不同过 程的计算 湖北工业大学理学院 邓罡 3 等值及绝热归纳理想气体物态方程理想气体物态方程 过程过程方程过程过程方程 常量常量 常量常量 常量常量 常量常量 或或 或或或 等 体 等 压 等 温 绝 热 等 体 等 压 等 温 绝 热 3 循环 1 由等温 等压 绝热等过程组成的循环的做功 吸热以及效率的计算 非常重要 计算中除了注意以上公式外 还需要注意过程特点的应用 比如等温过程温度不变 等压过 程始末压强相等 绝热过程的做功和内能变化之和等于 0 之类 另外如果是几个过程组成的 循环 需要注意循环完成后系统状态量不变 尤其是内能不变 2 卡诺循环的效率 非常重要 卡诺循环的效率只取决于两个热源的温度差 1 2 1 2 11 T T Q Q 卡诺制冷机效率 21 2 TT T w 例 如图所示的单原子分子的卡诺循环中 循环效率2 0 求 c 和 b 的体积比V3 V2 解 b c 是绝热过程 根据绝热方程 1 32 1 21 VTVT 得到 1 1 2 1 2 3 T T V V 湖北工业大学理学院 邓罡 4 由卡诺循环效率 1 2 1 T T 得 1 1 2 1 T T 对于单原子分子理想气体 3 5 2 2 i 4 1 1 1 1 1 2 3 V V 第十九章 热力学第二定律 第十九章 热力学第二定律 1 可逆过程和不可逆过程的概念 2 热力学第二定律的两种表述表述和判断 3 熵变的计算 第二十章 机械振动 第二十章 机械振动 1 振动方程的计算 根据初始条件 如坐标 速度 加速度 运动方向 求解物体的振动 如计算振幅 频率 初相 振动的能量 注意结果的取舍 2 振动合成的计算 注意旋转矢量法可能会使解题变得简单 第二十一章 机械波 第二十一章 机械波 1 机械波的基本定义 产生 传播 分类 2 波函数的计算 1 根据图形判断波传播的方向和写出波函数 2 波传播方向上某一点振动的计算 主要就是计算相位变化 3 反射波的计算 注意方向变化和相位突变 3 惠更斯原理的表述 4 波的干涉 主要是和光的干涉衍射结合 5 驻波 和反射波结合的计算 6 多普勒效应的简单计算 频率 波长变化的判断 附 反射波问题的一般解法 以正向入射波为例 如图 入射波函数为 u x tAy cos 在 P 处反射 反射点为固 定端 从波疏到波密是一样的 求反射波函数 解法 1 波函数就是波在 x 点引起的振动 求反射波函数 就是求反射波在 x 点产生的振动 y x L O P L x 湖北工业大学理学院 邓罡 5 第一步 得出入射波在 P 点振动 u xL u x tAy cos 第二步 考虑相位突变得到反射波在 P 点的振动 u xL u x tAycos 第三步 求出反射波在 x 点的振动 u xL tA u xL u xL u x tAy 2 coscos 所以这就是反射波的方程 如果写成波长表述的形式就是 入射波 xtAy 2 cos 反射波 LxtAxLtAy 42 cos2 2 cos 以上是入射波为 x 轴正向 如果入射波为 x 轴负向 结论为 入射波 u x tAy cos 反射波 u xL tAy 2 cos 解法 2 正向入射 振动从 x 出发 反射再回到 x 经历波程 2L 2x 由此可得到相位差或者 时间差 然后从入射波里面减去这部分 最后考虑是否有附加相位差 即可得到和前面一样 的结论 总结 如果入射波函数为 u x tAy cos 则反射波函数为 u xL tAy 2 cos a 根据入射波求反射波 只需要把 x 换成 2L x 即可 其中 L 就是原点到反射面的距离 至 于是否需要考虑附加的相位差 要跟据实际情况判断 加 和减 都是一样的 b 同理可推出 根据反射波求入射波一样是把 x 换成 2L x 即可 例 练习册二 P21 7 根据 b 立刻得解 练习册二 P21 10 根据 1 由于L 0 得到反射波方程为 xtAy 2 cos 2 然后求出 12 yy 即可得 解 湖北工业大学理学院 邓罡 6 第二十三章 光的干涉 第二十三章 光的干涉 1 波动光学 光强的概念 光程的概念和计算 光程差和相位差的关系 2 相干条件 相干波源 两种干涉分类 3 双缝干涉 1 双缝干涉条纹的分布 条纹间距 条纹数目 2 双缝干涉受衍射效应的影响 3 双缝干涉的历史地位和意义 4 等倾干涉 1 等倾干涉的光程差 2 等倾干涉的条纹 3 垂直入射情况下等倾干涉的相关计算 增透增反 5 等厚干涉 1 等厚干涉的光程差 2 等厚干涉的条纹 条纹间距 劈尖角度和厚度差三者之间的关系 条纹移动和间距变化 的关系 3 牛顿环相关计算 第二十四章第二十四章 光的衍射光的衍射 1 惠更斯菲涅尔原理的内容 2 夫琅禾费衍射的实现 注意 关于衍射的计算中 透镜到屏的距离都等于焦距 透镜中 心到条纹位置的角度都等于衍射角 3 单缝衍射 1 单缝衍射的现象 2 暗纹 明纹的公式 中央明条纹的角宽度 4 光学仪器的最小可分辨角 5 光栅衍射 非常重要 1 光栅衍射的现象 2 明纹条件 光栅方程 注意 无论多少条缝 即使只有 2 条 光栅方程和缺级位置 的计算方法都不变 这一结论非常重要 3 缺级 例 衍射对双缝干涉的影响 湖北工业大学理学院 邓罡 7 由此可见双缝衍射和光栅衍射没有多少区别 双缝就是特殊的光栅 同时对于双缝 光栅常 数和缝间距是相等的 一切双缝衍射的相关计算都可以当作是光栅来计算 第二十五章第二十五章 光的偏振光的偏振 1 自然光和几种偏振光的特点 2 自然光和线偏振光通过偏振片后振动方向的光强变化 3 通过偏振片产生和检验线偏振光的方法 4 布儒斯特定律 布儒斯特角入射的时候的现象 第七章 狭义相对论基础 第七章 狭义相对论基础 1 狭义相对论的两个基本假设 非常重要 1 相对性原理的内容和物理含义 注意狭义相对论的相对性原理和力学相对性原理的异同 力学相对性原理 狭义相对论相对性原理 物理规律在任何惯性参考系中都一致 物理规律在任何惯性参考系中都一致 仅适用于力学和运动学 适用于力学运动学电磁学热学等所有物理规 律 认为空间是绝对的 长度在不同惯性参考系 中不变 认为空间是相对的 长度在不同惯性参考系 中可以不一样 认为时间是绝对的 时间流逝速率在不同惯 性参考系中一样 时间间隔在不同惯性参考 系中不变 认为时间是相对的 时间流逝速率在不同惯 性参考系中不同 时间间隔在不同惯性参考 系中也不同 2 光速不变原理的内容和物理含义 2 洛伦兹变换 3 时间延缓 膨胀 和长度收缩的计算 非常重要 注意分清固有和非固有 湖北工业大学理学院 邓罡 8 时间延缓 膨胀 22 0 1cv 长度收缩 22 0 1cvll 例 练习册二 P26 10 静止的 子 平均寿命为 6 0 102 s 今在 8km 的高空 由于 介子衰变产生一个速度 为 v 0 988c 的 子 试论证该 子有无可能到达地面 分析 此题实际上就是计算该 子在寿命内是否能运动超过 8km 由于其速度很大 接近光 速 所以必须考虑相对论效应 题目中给出的寿命是固有时间 要计算的寿命是运动的 子的寿命 是非固有时间 解 由于 子速度接近光速 必须考虑相对论效应 在地面参考系 子的寿命为 s106 31 1 6 22