[物理]大学物理最后复习PPT课件

-,1,第一章质点运动学,运动函数,一、描述质点运动的物理量,位移,速度：,切线方向,加速度,矢量式,直角坐标系中：,-,2,自然坐标系,速度,加速度,切向加速度改变速度大小法向加速度改变速度方向,线速度,加速度,二、圆周运动,角加速度,角速度：,（曲线运动）,-,3,速度变换：,加速度变换,位矢之间的关系：,V物体静系V物体动系动系静系,记忆方法：,伽利略变换,-,4,解题时注意,适应范围,采用隔离体法进行受力分析,建立坐标系，写分量表达式：,Fx=max,Fn=man,Ft=mat,Fy=may,Fz=maz,第二章：质点和质点系动力学,-,5,动量定理,角动量定理,动能定理,质点系的三个运动定理：,内力能改变系统总动能,功能原理：,动量守恒定律：,常矢量,角动量守恒定律：,Ek+EP=常量,A外=0、A非保内=0，,机械能守恒定律：,三个守恒定律：,-,6,角动量,力矩:,相对定点的转动：,势能：,系统在任意位形的势能等于从此位形变到势能零点时，保守力所做的功,-,7,第三章：刚体定轴转动,一、刚体的运动学,角量、对刚体上每一质点都相同,二刚体动力学,定轴转动定律,轴向外力矩与角加速度成正比,转动惯量：,与物体的质量、质量分布和轴的位置有关,-,8,常用的转动惯量的计算公式：,(1)圆盘对中心轴：,(2)均匀细杆对两种垂直于杆的转轴的转动惯量：,轴过端点：,轴过中点：,-,9,动能定理,机械能守恒,对于包含刚体的系统,转动动能：,轴向外力矩对刚体的功等于刚体转动动能的增量,角动量：,M=0L=常量角动量守恒,J=常量,刚体的角动量定理,势能：质心的势能,（作业8-6、7）,-,10,物理量随时间按余弦或正弦规律变化,第四章简谐振动,简谐振动,振动速度,振动加速度,位置函数,-,11,简谐振动的动力学特征（简谐振动的判据）,运动方程,F恢复力,k劲度系数,初始条件：,-,12,x,参考圆,A,A,t+,o,x,t,t=0,x=Acos(t+),旋转矢量法描述简谐振动,弹簧振子,-,13,简谐振动的能量,动能,势能,简谐振动系统只受保守力作用，机械能守恒,-,14,阻尼振动,振动系统因受阻尼力(-v)作用，作振幅不断减小的振动.,阻尼振动函数:由于阻尼系数的不同,有三种不同运动状态的解.,(2)过阻尼运动0,(3)临界阻尼运动=0,(1)小阻尼运动0,阻尼振动周期大于固有周期,非周期振动,-,15,受迫振动,受迫振动稳态解x=Acos(t+),速度极大值,位移共振的条件:,共振,在外来策动力作用下的振动,为驱动力的频率,-,16,四.简谐振动的合成,1.同方向同频率的两简谐振动的合成仍为简谐振动.A,合振动加强,(1)若两分振动同相21=2k(k=0,1,2,),-,17,2.同方向频率相近的两简谐振动合成后,振幅随时间缓慢的周期性变化,称拍.拍的频率为拍=2-1,3.同频率,相互垂直的两简谐振动的合成,一般为椭圆运动,质点的轨迹一般是个斜椭圆。,当频率不同但成整数比，轨迹闭合李萨如图。,(2)若两分振动反相21=（2k+1）(k=0,1,2,),与振幅大的相同,-,18,第五章波动,如果已知平衡位置在x0处，初相为0的质点振动方程，,波函数的形式：,-,19,波传播时质元的机械能,波的能量,能量密度：波传播时，单位体积介质内波的能量,平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值,适用于各种弹性波,-,20,能流密度：单位时间内通过垂直传播方向的单位面积的能量。,平均能流密度：能流密度在一个周期内的平均值。,I也称为波的强度,单位：瓦/米2，W/m2,惠更斯原理,波传播时，任一波阵面上的每一点都可以看作发射子波的点波源，以后任意时刻，这些子波的包迹面就是该时刻的波阵面。,解释了波的衍射、反射射和折射现象,-,21,波的干涉,波的叠加原理：,发生干涉时空间各点的振动强度形成一个稳定的分布,两个波源的相位相同时，可用波程差表示：,-,22,振幅相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播，叠加后就形成驻波,驻波：,波形成条件：,两列波,驻波的表达式：,两列波,-,23,固定端反射，界面处为波节,自由端反射界面处为波腹,驻波的产生：入射波反射波,驻波的表达式：,相邻两波节间的质点的振动同相，波节两侧质点的振动反相；,驻波振幅,驻波相位,-,24,反射波的波函数求法,求入射波的波函数,求入射波在反射点的振动方程,求反射波的波函数,-,25,七.多普勒效应,多普勒效应-因波源或观察者相对波传播的介质运动，致使观察者接收的波的频率发生变化的现象。,波源和观察者相对静止时,观察者静止，波源运动,观察者运动而波源静止,（接收的波长发生变化）,（接收的波的数目发生变化）,-,26,观察者与波源同时运动,记忆方法：,约定：VD，Vs是代数量，二者靠近为正、远离为负。,（作业13-5、6、7）,-,27,13.5：重点是多普勒效应。,汽车接受到得波的频率,汽车作为波源发射的波的频率,声源处接受到得汽车发射回来的波的频率,-,28,13-6.如图，振动频率为f的声源，以速度u垂直于前方的墙壁运动，在它后方的接收器A，测得从声源发出的声波和墙壁反射回来的声波在接受能点形成的拍，拍频为n，设声速为v，求：写出声源的速度u与f、n、v的函数关系。,墙壁接收到的波的频率,A点接受到的墙壁反射波的频率即为,A点接受到的声源发出的波的频率,-,29,-,30,7.静止空气中，蝙蝠的速率，飞蛾的逃逸速率，蝙蝠发出55kHz的超声波在空气中的传播速率求：蝙蝠接受到的回波频率。,飞蛾接受：,飞蛾作为波源，蝙蝠接受：,-,31,一.狭义相对论的基本假设（基本原理）,1.狭义相对性原理：一切彼此作匀速直线运动的惯性系中，物理规律的描述都是等价的,2.光速不变原理：在彼此相对作匀速直线运动的任何惯性系中测得的真空中的光速都相等,二.洛仑兹变换,正变换,反变换,第六章狭义相对论,-,32,-,33,1.同时性的相对性,三,狭义相对论的时空观,沿运动方向上，位置坐标不同的两件事而言，同时性是相对的,2.时间间隔的相对性,称原时，最短！,钟慢效应(时间延缓）：,3.长度的相对论效应,尺缩效应：,-,34,物体沿x方向运动,4.相对论速度变换：,五.相对论动量,P不再与V成正比,四.狭义相对论质量,v物体的运动速度,-,35,七.相对论能量,静止能量,八、相对论动能,总能量,九、相对论能量动量关系,质能关系,-,36,所有非惯性系和有引力存在的惯性系对于描述物理现象都是等价的,即：物理定律在一切参照系中具有相同的形式,等效原理：加速度与引力场等效。,广义相性对性原理：,十、广义相性论的基本原理,光速不变原理依然成立。,-,37,7.高速列车以u速驶过车站，固定在站台上的激光打孔机，两激光束间距为1m。在地面参考系测量：两激光同时射向车厢，打出两个小孔。求（1）在地面参考系测得两孔间距；（2）在列车参考系测得的两孔间距。,解：站台K系：在车上打出两个小孔的时空坐标,车为系：在车上打出两个小孔的时空坐标,在地面（K系）测得两小孔间距,在系：,-,38,在系：,或：,站台K系,2先发生,或：,-,39,8：地球上测得半人马星座的星距地球4.31016m，一宇宙飞船以v=0.999c的速率通过地球与星之间的距离。问（1）地球参考系测得此行程的时间；（2）飞船上的时钟记录了多少时间？,解：,（2）,另解：,对飞船上的观测者：两件事发生在同一地点,-,40,2.如图15-1，在惯性系中x轴上相距L有两只同步钟A和B；在相对S系沿x轴以速度u运动的惯性系中，也有一只同样的钟。若轴平行，当A、相遇时，恰好两钟读数都为零，求：当与B相遇时,（1）S系中B钟的读数；,（2）系中钟的读数。,（2）在系中：,（在中，是同一个时钟测出的时间，是原时）,-,41,3.一个光子在惯性系S中沿y方向以c的速度运动，系以的速度沿x方向运动，求：在系光子运动方向与的夹角。,在中只存，分量,S:,-,42,4.S、系是坐标轴相互平行的两个惯性系，系相对于S沿x轴正方向匀速运动。一刚性尺静止于S系中，且于x轴成角，而在系中测得该尺与轴成角，试求：S与系的相对运动速度。,在中：,-,43,8.(1)如图16-2所示，一个孤立的作加速运动的电梯，根据爱因斯坦广义相对论理论，在其中观测，光传播的正确路径是C(根据图中A/B/C三条光线选择）；（2）广义相对论的等效原理指出加速度和引力场等效；（3）定性完成图16-3经过中子星附近的光线的传播路径,光线,中子星,图16-3,-,44,二、库仑定律,方向：由施力电荷指向受力电荷,三、静电力的叠加原理,第七章：静电学,一、电荷的基本性质：两种电荷，量子性，电荷守恒，相对论不变性,两个静止点电荷之间的相互作用力,带电粒子q（可看成点电荷）在外场中受的力：,-,45,四、电场强度,某点场强等于单位正电荷在该点所受的电场力,五、场强叠加原理,某点的电场强度等于所有带电体在该处激发场强的矢量和,六、电通量,在电场中穿过任意曲面S的电场线条数称通过该面的电通量，用来表示。,-,46,七、高斯定理：,内,八、场强环路定理：,十、电势：,九、电势能,电势差：,电场力所做的功：,电荷q在外场中的电势能：,电偶极子在外场中的电势能：,-,47,十一、电场的计算：,1、应用库伦定律及场强叠加原理计算,点电荷系的场强,连续带电体的场强,2、高斯定理,点电荷的场强,3、根据场强与电势梯度的关系,球对称,轴对称,面对称.,-,48,典型静电场：,均匀带电无限大平面,无限长均匀带电柱体,柱面,-,49,无限长直线,半无限长直线,-,50,2、已知场强分布，根据电势的定义，利用积分法求电势,十二、计算电势的方法,1、已知电荷分布，利用电势叠加原理求电势,点电荷系的电势,连续带电体的电势,点电荷的电势,-,51,十三、静电场中的导体,静电平衡条件:,静电平衡状态：导体各处（内部和表面）均无电荷定向运动。,静电平衡时导体上电荷的分布：,2.导体球壳（空腔导体）：,腔内无带电体,内表=-q,外,腔内有带电体,外=Q+q,-,52,有导体存在时静电场的分析与计算,(2)利用电荷守恒,(3)利用高斯定律,(1)利用静电平衡条件,E表面表面,静电平衡的导体上的电荷分布,Q内=0，0E,-,53,十四、静电场中的电介质,1.极性分子和非极性分子,2.电介质的极化,3.电极化强度,4.极化电荷与电极化强度的关系：,极化电荷的面密度，等于电极化强度沿外法线方向的分量。,5.介质中的高斯定理,各向同性均匀介质充满电场,有介质时的场强,-,54,有电介质时电场、束缚电荷的计算,注：要求场分布和各向同性电介质本身具有高度对称性,-,55,孤立