普通物理学(第六版)公式大全教程文件

1、一、力和运动1.1质点运动的描述！1.质点2.参考系和坐标系3.空间和时间4.运动学方程轨迹方程5.位矢6.位移7.速度（瞬时）速度：（瞬时）速率：8.加速度（瞬时）加速度：1.2圆周运动和一般曲线运动！1.切向加速度和法向加速度自然坐标系；法向加速度处处指向曲率中心。2.圆周运动的角量描述角速度：角加速度：3.抛体运动的矢量描述1.3相对运动常见力和基本力1.相对运动（伽利略）速度变换式：2.常见力重力、弹力、摩擦力、万有引力3.基本力万有引力、电磁力、强力、弱力1.4牛顿运动定律！1.牛顿第一定律（惯性定律）2.牛顿第二定律3.牛顿第三定律（作用力和反作用定律）4.牛顿运动定律应用举例1）

2、常力作用下的连接体问题2）变力作用下的单体问题1.5伽利略相对性原理非惯性系惯性力1.伽利略相对性原理（力学的相对性原理）2.经典力学的时空观*3.非惯性系*4.惯性力二、运动的守恒量和守恒定律2.1质点系的内力和外力质心质心运动定理！1.质点系的内力与外力2.质心对于n个质点组成的质点系：质心的位矢对于质量连续分布的物体：质心的位矢3.质心运动定理2.2动量定理动量守恒定律！1.动量定理冲量：动量定理：动量定理是牛顿第二定律的积分形式。*2.变质量物体的运动方程3.动量守恒定律*4.火箭飞行2.3功能量动能定理！1.功的概念功：功率：2.能量3.动能定理动能：动能定理：2.4保守力成对力的功

3、势能！1.保守力保守力：重力、万有引力、弹性力以及静电力等。非保守力：摩擦力、回旋力等。2.成对力的功3.势能4.势能曲线2.5质点系的功能原理机械能守恒定律！1.质点系的动能定理2.质点系的动能原理3.机械能守恒定律4.能量守恒定律*5.黑洞2.6碰撞对心碰撞（正碰撞）1.碰撞过程系统动量守恒2.牛顿的碰撞定律恢复系数：完全弹性碰撞（1）；非弹性碰撞；完全非弹性碰撞（0）完全弹性碰撞过程，系统的机械能（动能）也守恒。2.7质点的角动量和角动量守恒定律！1.角动量（动量矩）2.角动量守恒定律力矩：2.8对称性和守恒定律1.对称性和守恒定律2.守恒量和守恒定律三、刚体和流体的运动3.1刚体模型及

4、其运动1.刚体2.平动和转动3.自由度质点、运动刚体、刚性细棒的自由度。3.2力矩转动惯量定轴转动定律！1.力矩力臂：2.角速度矢量3.定轴转动定律4.转动惯量当刚体为质量连续体时，（r为质元dm到转轴的距离）平行轴定理：3.3定轴转动中的功能关系！1.力矩的功2.刚体的转动动能3.定轴转动的动能定理4.刚体的重力势能3.4定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律1.刚体的角动量2.定轴转动刚体的角动量定理微分形式：积分形式：3.定轴转动刚体的角动量守恒定律1）刚体(j不变)的角动量守恒；2）非刚体(j可变)的角动量守恒；3）物体系的角动量守恒。3.5进动（回转效应）陀螺的3.6理想流体模型定

5、常流动伯努利方程1.理想流体模型流体、理想流体、流体动压强2.定常流动定常流动、流线、流管3.伯努利方程3.7牛顿力学的内在随机性混沌1.线性科学和非线性科学2.混沌和牛顿力学的内秉随机性四、相对论基础4.1狭义相对论基本原理洛伦兹变换！1.狭义相对论基本原理迈克耳孙莫雷实验；相对性原理；光速不变原理2.洛伦兹变换4.2相对论速度变换！4.3狭义相对论的时空观1.“同时”的相对性2.时间延缓固有时、运动时3.长度收缩4.相对性与绝对性4.4狭义相对论动力学基础！1.相对论力学的基本方程2.质量与能量的关系3.动量与能量的关系4.5广义相对论简介等效原理、广义相对论的相对性原理、引力红移、水星在

6、近日点的进动五、气体动理论5.1热运动的描述理想气体模型和物态方程！1.状态参量体积v、压强p、温度t2.平衡态准静态过程3.理想气体物态方程3.温度的本质和统计意义理想气体物态方程：4.气体分子的方均根速率5.4能量均分定理理想气体的内能1.分子的自由度刚性气体分子的自由度（单3双5多6）2.能量均分定理分子平均动能：（i：自由度）3.理想气体的内能质量为m，摩尔质量为m的理想气体内能：5.5麦克斯韦速率分布律！*1.分子速率的实验测定2.速率分布函数3.麦克斯韦速率分布律平均速率：最概然速率：5.2分子热运动和统计规律1.分子热运动的图像2.分子热运动的基本特征平衡态的统计假设、微观量、宏

7、观量、统计方法3.分布函数和平均值5.3理想气体的压强和温度公式！1.理想气体的微观模型2.理想气体压强公式的推导分子的平均平动动能：理想气体的压强：方均根速率：5.6#麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律重力场中粒子按高度的分布1.麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律2.重力场中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程！1.分子碰撞的研究2.平均自由程公式平均碰撞次数：平均自由程：3.等温过程5.8气体的输运现象1.黏性现象粘性力：粘度（黏性系数）：2.热传导现象热传导系数：3.扩散现象扩散系数：杜瓦瓶（保温瓶）原理、同位素分离5.9真实气体范德瓦耳斯方程1.真实气体等温线2.范德瓦耳斯方程3.范德瓦耳斯

8、方程的等温线和真实气体的等温线4.临界点六、热力学基础6.1热力学第零定律和第一定律！1.热力学第零定律2.热力学过程3.功热量内能4.热力学第一定律6.2热力学第一定律对于理想气体平衡过程的应用！1.等体过程气体的摩尔定容热容2.等压过程气体的摩尔定压热容4.绝热过程5.多方过程6.3循环过程卡诺循环！1.循环过程正循环：热机效率逆循环：制冷系数2.卡诺循环卡诺热机效率卡诺制冷机的制冷效率6.4热力学第二定律1.热力学第二定律自发过程、开尔文表述、克劳修斯表述2.两种表述的等价性反证法证明6.5可逆过程与不可逆过程卡诺定理1.可逆过程与不可逆过程2.卡诺定理可逆机不可逆机3.卡诺定理的证明6

9、.6熵玻尔兹曼关系1.熵2.自由膨胀的不可逆性3.玻尔兹曼关系!6.7熵增加原理热力学第二定律的统计意义！1.熵增加原理封闭系统2.热力学第二定律的统计意义6.8耗散结构信息熵1.耗散结构贝纳尔对流、化学振荡2.信息熵七、静止电荷的电场7.1物质的电结构库伦定律！1.电荷2.电荷守恒定律3.电荷的量子化4.库伦定律7.2静电场电场强度1.电场2.电场强度试验电荷、场强、电偶极子3.电场强度的计算1）点电荷的电场强度2）场强叠加原理和点电荷系的电场强度3）电荷连续分布带电体的电场强度4.电场线电场强度通量均匀电场中非均匀电场7.3静电场的高斯定理！1.静电场的高斯定理2.高斯定理的应用7.4静电

10、场的环路定理电势！1.静电场力做功2.静电场的环流定理3.电势电势能：电势：电势差（电压）：4.电势的计算1）点电荷的电势2）点电荷系的电势（电势叠加原理）3）连续分布电荷的电势4）多个带电体的总电势5.等势面7.5电场强度与电势梯度的关系！7.6静电场中的导体！1.导体的静电平衡静电感应现象、静电平衡状态2.静电平衡下导体上的电荷分布3.空腔导体内外的静电场与静电屏蔽7.7电容器的电容1.孤立导体的电容2.电容器的电容平板电容器圆柱电容器球形电容器相对电容率（相对介电常量）3.电容器的串联和并联串联：并联：7.8静电场中的电介质*1.电介质的电结构2.电介质的极化1）无极分子电介质的位移极化

11、2）有极分子电介质的取向极化3.电极化强度对各项同性的电介质：4.电极化强度与极化电荷的关系5.介质中的静电场介质中的环路定理：电容率（介电常量）：6.铁电体压电体永电体7.9有电介质时的高斯定理电位移1.有电介质时的高斯定理电位移电位移矢量：有电介质时的高斯定理：2.d、e、p三矢量的关系7.10静电场的能量！电容器的能量：电场能量密度：电场的能量：八、恒定电流的磁场8.1恒定电流1.电流电流密度2.电源的电动势3.欧姆定律闭合电路的欧姆定律：2）载流圆线圈轴线上的磁场3）螺线管电流轴上的磁场8.4恒定磁场的高斯定理和安培环路定理！1.恒定磁场的高斯定理s2.安培环路定理3.安培环路定理的应

12、用1）无限长载流圆柱形导体的磁场分布外：内：2）长直螺线管内的磁感应强度(i、n)8.2磁感应强度1.基本磁现象永磁铁、磁极、分子电流2.磁感应强度3.磁感应线和磁通量通过面元ds的磁通量：通过曲面s的磁通量：8.3毕奥-萨伐尔定律！1.毕奥-萨伐尔定律2.运动电荷的磁场3.毕奥-萨伐尔定律的应用1）直导线电流的磁场3）载流螺绕环内的磁场8.5带电粒子在电场和磁场中的运动！1.洛伦兹力2.带电粒子在电磁场中的运动和应用磁聚焦、回旋加速器、质谱仪3.霍尔效应*4.量子霍耳效应8.6磁场对载流导线的作用！1.安培定律安培力：2.磁场对载流线圈的作用3.电流单位“安培”的定义4.磁场力的功1）磁力对

13、运动载流导线做的功2）载流线圈在磁场中转动时磁力矩的功8.7磁场中的磁介质1.磁介质磁化、磁介质、相对磁导率2.分子电流和分子磁矩3.抗磁质的磁化4.顺磁质的磁化8.8有磁介质时的安培环路定理磁场强度！1.磁化强度磁化（面）电流2.有磁介质时的安培环路定理9.2动生电动势！1.在磁场中运动的导线内的感应电动势2.在磁场中转动的线圈内的感应电动势交变电动势、交变电流9.3感生电动势感生电场！1.感生电场8.9铁磁质1.磁化曲线和磁滞回线2.磁畴3.磁性材料的分类软磁材料、硬磁材料、矩磁材料、静磁屏蔽九、电磁感应电磁场理论9.1电磁感应定律！1.电磁感应现象2.楞次定律3.法拉第电磁感应定律2.电

14、子感应加速器3.涡电流9.4自感应和互感应！1.自感应2.互感应若空间不存在铁磁质：自感和互感的关系：9.5磁场的能量！自感磁能：能量密度：非匀强磁场的能量：匀强磁场的密度：角频率（圆频率）相位、初相同相、反相；超前、落后3.谐振动的旋转矢量图示法振幅、角频率、相位、初相位、周期4.几种常见的谐振动单摆、复摆5.谐振动的能量6.用能量法解谐振动问题10.2阻尼振动无阻尼自由振动、阻尼振动、阻尼因子、固有频率9.6位移电流电磁场理论！1.位移电流位移电流位移电流密度2.麦克斯韦方程组3.电磁场的物质性9.7电磁场的统一性和电磁场量的相对性十、机械振动和电磁振荡10.1谐振动！1.谐振动的特征及其

15、表达式简谐振动表达式：2.描述谐振动的特征量振幅a、周期t、频率10.3受迫振动共振1.受迫振动2.共振位移共振速度共振10.4电磁振荡1.lc电路的振荡电磁振荡、（无阻尼）自由振荡2.受迫振荡电共振3.力电类比波速（相速）11.2平面谐波的波函数1.波函数2.平面简谐波的波函数！简谐波、平面简谐波10.5一维谐振动的合成1.同一直线上两个同频率谐振动的合成482.同一直线上两个不同频率谐振动的合成拍（沿x轴正向传播取，沿x轴负向传播+）11.3波动方程波速1.波动方程平面波的波动方程2.波动方程的建立3.波速4.介质的形变及其模量11.4波的能量波的强度！1.波的能量10.6二维谐振动的合成

16、a.振动方向相互垂直同频率的谐振动的合成振动，其轨迹为一椭圆。具体形状取决于振幅和相位差。特殊情形：若相位差为0或，则振动轨迹为直线；若相位差为/2，则振动轨迹为正椭圆。b.振动方向相互垂直，频率有简单整数比的和振动，其轨迹为李萨如图。10.7振动的分解频谱10.8非线性振动与混沌十一、机械波和电磁波11.1机械波的产生和传播！1.机械波产生的条件2.横波与纵波3.波振面和波（射）线4.波长、频率和波速间的关系平均能量密度2.波动能量的推导3.波的强度平均能流密度4.波的吸收11.5声波超声波次声波！1.声压2.声强声强级声强：听觉阀、痛觉阀3.超声波声波超声波4.次声波11.6电磁波1.电磁

17、波的辐射和传播2.电磁波的性质横波性、偏振性、3.电磁波的能量4.电磁波的动量5.电磁波谱11.7惠更斯原理波的衍射、反射和折射1.惠更斯原理2.波的衍射长波衍射现象明显，方向性不好；短波衍射现象不明显，方向性好。3.波的反射和折射11.8波的叠加原理波的干涉驻波1.波的叠加原理波传播的独立性、波的叠加原理2.波的干涉相干条件：频率、振动方向、相位差干涉相长（加强）、干涉相消（减弱）3.驻波波腹处只有动能没有势能。波节处只有势能没有动能。4.弦线上的驻波5.半波损失11.9多普勒效应1.机械波的多普勒效应1）波源静止，观测者以速度vr相对介质运动2）观测者静止，波源以速度vs相对介质运动3）观

18、测者和波源同时运动2.电磁波的多普勒效应3.冲击波十二、光学12.1几何光学简介！1.光的传播规律三条实验定理（直线、独立、反射折射）光路可逆原理、费马原理2.全反射全反射临界角3.光在平面上的反射和折射平面镜、三棱镜4.光在球面上的反射和折射5.薄透镜6.光学仪器12.2光源单色光相干光1.光源2.单色光3.相干光光矢量、相干光源、相干光、光的干涉干涉相长（明）、干涉相消（暗）4.想干光的获得方法分波阵面法、分振幅法12.3双缝干涉！1.杨氏双缝实验2.干涉明暗条纹的位置3.洛埃德镜实验半波损失*4.光源的相干长度12.4光程与光程差！1.光程2.光程差3.物像之间的等光程性4.反射光的相位

19、突变和附加光程差12.5薄膜干涉！1.等倾干涉条纹2.增透膜和高反射膜3.等厚干涉条纹4.劈尖膜5.牛顿环12.6迈克耳孙干涉仪12.7光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理1.光的衍射现象2.菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射3.惠更斯-菲涅耳原理12.8单缝的夫琅禾费衍射1.单缝的夫琅禾费衍射！12.13起偏和检偏马吕斯定律！1.起偏和检偏偏振片、偏振化方向2.马吕斯定律12.14反射和折射时光的偏振12.15光的双折射1.寻常光和非常光2.单缝衍射条纹光强的计算振幅矢量法12.9圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领1.圆孔的夫琅禾费衍射艾里斑2.光学仪器的分辨本领瑞利判据12.10光栅衍射1.光栅衍射光栅

20、、光栅常量2.光栅方程3.光栅衍射的强度分布4.缺级5.光栅光谱6.光栅的分辨本领7.干涉和衍射的区别和联系12.11x射线的衍射伦琴射线、劳厄斑布拉格公式：12.12光的偏振状态1.线偏振光（平面偏振光）光矢量2.自然光3.部分偏振光4.圆偏振光和椭圆偏振光2.光轴主平面3.单轴晶体的子波波阵面4.惠更斯原理在双折射现象中的应用5.晶体的二向色性和偏振片12.16偏振光的干涉人为双折射1.偏振光的干涉2.人为双折射克尔效应、泡克尔斯效应、磁致双折射效应12.17旋光性12.18现代光学简介1.傅里叶光学2.全息照相3.非线性光学十三、早期量子论和量子力学基础13.1热辐射普朗克的能量子假设1

21、.热辐射现象2.基尔霍夫辐射定律（绝对）黑体3.黑体辐射实验定律斯特藩玻耳兹曼定律、维恩位移定律4.普朗克的能量子假设紫外灾难（瑞利金斯文公式）、能量子假设13.2光电效应爱因斯坦的光子理论1.光电效应的实验规律光电效应、光电子、光电流、遏制频率（红限）2.光的波动说的缺陷溢出功3.爱因斯坦的光子理论4.光的波粒二象性13.3康普顿效应1.康普顿效应2.光子理论的解释13.4氢原子光谱玻尔的氢原子理论1.氢原子光谱的规律性里德伯公式、里德伯常量2.玻尔的氢原子理论3.氢原子轨道半径和能量的计算4.玻尔理论的缺陷13.5德布罗意波微观粒子的波粒二象性1.德布罗意波（物质波）2.戴维孙-革末实验3.