2020年高中物理竞赛力学篇进阶版1 绪论共30张

1、2020,高中物理竞赛,力学篇,第一章,绪论,什么是物理学,顾名思义,物理学是研究事物的道理的学问,中国古代的物理学，似乎是阴阳,五行、八卦、天人和一等,我们现在学习的,物理学,是,十九世纪由西方引入的新学（西学,之一,下一页,格物致知，万物之理,西方的物理学,即,Physics,这个词早先来自希腊文,Physis,其原意是,自然的科学,即在古,代欧洲,物理学是自然科学的总称,但随着自然科学的发展,各种独立,的学科分别陆续形成,如化学,生物学,天文学，地质学及各种工程学科等,下一页,因此后来，物理学成为专门的,研究物质运动中最普遍、最基本的运动,形式的基本规律的学科,它涉及的范围，最初包括,力

2、学,热学和分子物理学,电磁学,光学,称为,经典物理学,物理学是自然科学的基础,下一页,随着研究的发展，在十九世纪末,人们发现了经典物理学的局限性,在高速运动领域，即速度可与光速比,拟时,应适用爱因斯坦建立的相对论力学,在微观领域，由原子和原子核物理,发展到量子论和量子力学,物理学由,经典物理学,发展到,近代物理学,下一页,人类科技发展史上的三次工业革命与物理学的关系,第一次工业革命：工业的机械化,瓦特的蒸汽机,基础,牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学,第二次工业革命：工业的电气化,发电机、电动机,基础,法拉第与麦克斯韦等建立的电磁学,第三次工业革命：工业的自动化与核能的应用,计算机,光通讯、核弹

3、、核能发电,基础,爱因斯坦的相对论，普朗克、爱因斯坦,波尔、薛定鄂等创立的量子力学,第四次工业,革命：工业的？化,纳米技术、基因工程,超导体应用,基础,现代物理学研究的理论与技术,下一页,关于大学物理,1,什么是大学物理,为大学非物理专业的理工科学生,开设的物理课,2,大学物理的教学内容,1,经典物理部分,运动学、牛顿力学、热学,电磁学,波动光学,是理工科大学生必不可少的科技基础,2,近代物理部分,狭义相对论与量子力学基础,是学习现代科学技术,不可或缺的内容,3,现代物理部分,天体物理、粒子物理、混沌等,是,21,世纪高技术人才应该了解的内容,下一页,3,大学物理与中学物理的关系与差别,1,中

4、学物理是学习大学物理的基础,大学物理是,中学物理,的继承与发展，但不是简单的重复,2,有三点主要差别,1,研究的对象不同：由简单到复杂，由特殊到一般,如,由匀速到变速，由恒力到变力，由均匀到非,均匀，质点到刚体等,2,研究的方法和使用的工具不同,如,由初等数学到高等数学，由标量到矢量,由实数到,复数等,3,研究的目的不同,如,由只知其然到知其所以然，由了解知识到,应用知识,下一页,4,大学物理的重要性,1,大学物理在培养动手能力与创新精神方面的作,用是任何其他学科不可替代的,2,大学物理的基本知识是,21,世纪高科技人才的,知识结构中必不可少的,3,大学物理的基本知识是理工科大学生学好专业,课

5、与进一,步深造的基本保障,4,大学物理不及格是拿不到毕业证的,下一页,学习知识有个规律：懂,会,熟,巧,要求抓好以下几个环节,1,有针对性的预习,2,认真的听讲,3,必要的复习,4,按时、独立地完成作业,最好把三册课本通读一遍,关键是要动手动脑,勤于思考，多加练习,下一页,本学期的教学安排,1,第一、二、三、四章：经典力学,上册,20,学时,2,第十八章：相对论,下册,4,学时,3,第十四、十五、十六章,下册,机械振动；机械波,电磁振荡和电磁波,12,学时,6,第十七,章：波动光学,下册,自学,7,第十九,章：量子物理,下册,自学,4,电磁学,中册,32,学时,下一页,5,第六、七章：热学,上

6、册,自学,除了,19-10,的“自旋磁量子数”外，带号的都不,讲,预备知识,一、物理量,A,物理理论的组成部分,1,概念,2,关于概念的数学表示的假定,3,表示物理量之间关系的方程,B,物理量分为,基本物理量,和,导出物理量,力学的基本物理量有,长度，质量,和,时间,C,物理量的单位和单位制,基本物理量,的单位称,基本单位,导出物理量,的单位称,导出单位,事物的状态、以及状态的变化等,定量的表述,定律、定理,下一页,选择不同的基本单位构成不同的单位制，国际,单位制（用,SI,表示）的基本单位（七个）如下,注意：没有单位的纯数字，没有什么物理意义,作物理题的最后结果，一定不要忘记“单位,下一页,

7、长度,l,s,米,m,质量,m,M,千克,kg,时间,t,秒,s,电流,I,i,安,安培,A,热力学温度,T,开,开尔文,K,发光强度,坎得拉,cd,M,物质的量,摩尔,mol,P33 2-2,物理量的单位和量纲,基本物理量的符号（大写字母），称为基本量的量纲,例如,长度,L,质量,M,时间,T,导出量的量纲可由基本量的量纲来表示,dimQ=L,p,M,q,T,s,例如：速度的量纲是,LT,1,力的量纲是,MLT,2,只有量纲相同的物理量才能相加减和用等号连接,只要考察等式两端各项量纲是否相同，就可初步校验,等式的正确性,要注意量纲与物理量单位的区别,例如长度,L,国际单位制单位是“米,其符号

8、是,m,时间,T,国际单位制单位是“秒,其符,号是,s,质量,M,国际单位制单位是“公斤,其符号,kg,下一页,二,矢量代数的基本知识,标量只有大小（当然有正负），例如：质,量、长度、时间、密度、能量、温度等,矢量既有,大小,又有,方向,并有,一定的运算,规则,例如：位移、速度、加速度、力等,1,矢量的几种表示方式,几何表示：有指向的线段,3,2,1,A,A,A,A,大小,A,A,2,矢量相等,大小相同，方向相同,标量不能与矢量相等，即,矢量的模,字母上面加箭头，或用黑体字（课本,A,A,下一页,A,解析表示,3,矢量的运算法则,1,加减法,含平行,四边形法则,和,三角形法则,A,B,A,B,

9、C,C,B,A,C,B,A,C,下一页,2,数乘,A,C,A,C,A,C,C,A,平行于,平行于,方向,大小,0,0,一个矢量也可写成,它的大小乘上它的单位矢量,如,0,r,A,A,A,A,A,A,r,0,下一页,3,矢量的分解,在一个平面内，若存在两个不共线的矢量,则平面内的任一矢量可以分解为,2,1,e,e,和,2,2,1,1,e,A,e,A,A,2,1,e,e,常用,称为正交分解,在直角坐标系,k,A,j,A,i,A,A,z,y,x,cos,A,A,x,cos,A,A,y,cos,A,A,z,三个坐标轴的夹角,与,分别是,Z,Y,X,A,k,B,A,j,B,A,i,B,A,B,A,z,z

10、,y,y,x,x,下一页,同一方向上的分量的运算如同标量一样,不同方向上的分量不能合并同类项，要按矢量加法法则叠加,2,2,2,z,y,x,A,A,A,A,A,其大小,r,P,x,y,z,O,X,Y,Z,i,j,k,下一页,k,z,j,y,i,x,r,2,2,2,z,y,x,r,r,4,矢量的标积（点积，点乘,方向的投影,在,为,为单位矢,若,的夹角,与,为,B,A,B,A,B,B,A,AB,B,A,cos,特别注意,0,2,A,A,A,若,0,B,A,可能,B,A,B,A,0,0,A,B,B,A,C,A,B,A,C,B,A,遵守交换律,遵守分配律,0,1,i,k,k,j,j,i,k,k,j,

11、j,i,i,z,z,y,y,x,x,z,y,x,z,y,x,B,A,B,A,B,A,k,B,j,B,i,B,k,A,j,A,i,A,B,A,0,90,0,90,0,90,0,0,0,B,A,B,A,B,A,下一页,A,B,cos,B,标积的,性质,5,矢量的矢积（叉积、叉乘,C,B,A,是一个轴矢量,方向,大小：平行四边形面积,右,手,螺,旋,前,进,0,si,n,AB,B,A,C,A,B,C,右手四指由叉乘号前的矢量方向,沿小于,的夹角旋转到叉乘号后的,矢量方向时拇指的指向。积矢量垂,直于两叉乘矢量所确定的平面,下一页,矢积的性质,0,A,A,C,A,B,A,C,B,A,A,B,B,A,不遵

12、守交换律,但遵守分配律,j,i,k,i,k,j,k,j,i,k,k,j,j,i,i,0,z,y,x,z,y,x,B,B,B,A,A,A,k,j,i,B,A,下一页,6,矢量的非法运算包括,D,e,C,B,A,l,n,1,矢量与标量不能相等,即：矢量不能作除数、取对数,不能开方、作指数,注意：严格区分矢量的叉乘与点乘,不能随便乱用,下一页,7,矢量的导数还是个矢量,若,在直角坐标系，坐标轴方向不变，各,分量互不相干，分别求导。如,k,dt,dA,j,dt,dA,i,dt,dA,dt,A,d,z,y,x,但一般,dt,dA,dt,A,d,除非定向运动。,如：速度的导数是总加速度，速率的导数是加,速

13、度的切向分量,dt,r,d,A,r,dt,dA,dt,A,d,r,A,A,0,0,0,则,若,下一页,即,矢量的导数的模,一般不等于,矢量的模的导数,在直角坐标系中,2,2,2,dt,dA,dt,dA,dt,dA,dt,A,d,z,y,x,k,A,j,A,i,A,A,z,y,x,k,dt,dA,j,dt,dA,i,dt,dA,dt,A,d,z,y,x,2,2,2,z,y,x,A,A,A,A,A,dt,A,A,A,d,dt,dA,z,y,x,2,2,2,下一页,1,A,2,A,A,A,显然,A,A,一般,t,A,20,10,r,A,r,A,A,t,2,2,t,A,A,A,0,2,1,在同一方向时,即,除非,A,A,A,t,才可能,A,A,dt,dA,dt,A,d,下一页,8,矢量的积分,A,dt,B,d,B,A,系内，且,都在同一平面直角坐标,和,若,dt,A,B,d,则有,dt,j,A,i,A,y,x,量各自积分,矢量对标量积分，各分,j,B,i,B,j,dt,A,i,dt,A,dt