力学知识结构体系

1、力学知识结构体系（力学部分包括 静力学、运动学和动力学三部分）（注：点击下载效果最好） 1静力学2、运动力学机械振动自由振动F简谐运动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动。也称为无阻尼振动或等幅振动。特征：振幅保持不变的自由振动。描述量：振幅A，周期T，频率f = 1/To x-t图像:正弦曲线或余弦曲线 振动能：动能和势能之和，机械能守恒相关物理量的周期性变化：位移、回复力、即时速度、即时加速度，动能与势能等。受力特征：回复力 F=-kx= mo 2x基本模型：单摆（e<l0j：T=2出Vg弹簧振子:rmT 乂 k，x(t)二 Ac

2、os( t ) ； v = A cos( .t 亠'：；亠)；2阻尼振动X疑义：Acos逐渐减小的自由振动叫阻尼振动。特征：振幅递减原因：振动能逐渐转化为其他形式的 能。受迫振动 定义：物体在周期性外力（驱动力）作用下的振动叫受迫振动。特征：受迫振动稳定后的频率等于驱动力的频率；而当驱动力的频率接近振动 物体的固有频率时，受迫振动振幅增大波的形成条件 波源和介质波的形成原因介质质点之间有相互作 用波的实质传递振动的形式、能量和信息， 质点并不随着波动而迁移； 后一质点的振动滞后于前一质 点，且重复前一质点的振动； 每个质点的的起振方向是相同波的例子：声波（超声波、次声波、可听声波机械波

3、 振动在媒质中传播形成波； 媒质各点 都在各自平衡位置附近振动但不随波形一起 迁移，波是能量传递的一种形式。描述量：波幅A,波长入，波速V,周期T, 频率f。描述公式：V=”T=入;f波速大小由传播振动的 介质特性所决定；波的频率等于质点振动频 率，大小由振源决定，与介质无关；波长由波 源和介质决定波的图像：表述了某一时刻各个质点偏离平衡 位置的状况。为正弦曲线或余弦曲线（与振动 图像很相似，但是有本质区别） 波的类型：横波和纵波。干涉 波的叠加：两列波重叠区域，任 何一点的位移等于两列波引起的位移的 矢量和。二列频率相同、振动方向相同的波 相遇，使媒质中有的地方振动加强，有 的地方振动减弱，

4、且加强与减弱部分相 间隔的现象叫波的干涉。干涉是波特有的现象。干涉区域内某点是振动最强点还是振 动最弱点的充要条件： 最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即5=nX 最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即S=2n+1） 2/23、动力学功 功是能量转换的量度，即：有功必有能量形式的转换做了多少功就有多少能量发生了形式转换。W=FScos（x （两个要素：力力方向上有位移）单位:焦（J）正功：表示动力功（即力与位移夹角小于90°）。 负功：表示阻力功（即力与位移夹角大于90°。）mgh|mv；mgdmv2机械能守恒 定律（动能和势 能统称机械能） 机 械

5、 能 E 二 Ek Ep在只有重 力做功的情形 下，物体的动能 和重力势能发 生相互转化，但 机械能的总量 保持不变。同样，在只 有弹力做功的 情形下，物体的 动能和弹性势 能发生相互转 化，机械能总量 也保持不变。热学知识结构体系（热学包括热力学、统计物理学，分子动理论是热现象微观理论的基础）分子动-理论物质是由大量分子组成的油膜法测分子直径分子直径数量级10 T°m，分子质量数量级1026kg阿伏伽德罗常数 Na=6.02 X 10 23mol。是联系微观世界和宏观世界的桥梁。它把物质的摩尔质量、摩尔体积这些宏观物理量和分 子质量、分子体积这些微观物理量联系起来了。分子热运动分子

6、永不停息地做无规则运动 扩散现象；布朗运动分子间作用力分子间存在相互作用力，且引力和斥力同时存在，都随距离增大而减小。 且斥力减小得快。分子间作用力的合力称之为 分子力。热八、 学 的 基 本 知 识分子的动能：分子由于热运动而具有的能量; 由温度T决定。温度的微观含义：分子平均动 能大小的标志，反映分子热运动的激烈程度物 体 的 内 能分子势能分子间由相互作用力和相对位置决定的能量。分子势能在微观上决定着分子间 距。宏观上决定着物体的体积V物体的内能 组成物体的所有分子的动能和 势能的总和；内能是宏观量，只对大量分子组 成的物体有意义，对个别分子无意义。物体的 内能由分子数量（物质的量）、温

7、度（分子平均动 能）、体积（分子间势能）决定，与物体的宏观机械 运动状态无关内能与机械能无必然联系改变物体内能的方式做功：其他形式的能与内能转化； 热传递：物体间（或物体各 部分之间）内能的转移。二者虽然是等效，但本 质不同。|能量守恒定律能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形 式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在 转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。热八、和功扩散不同的物质相互接触时，彼此进入对方 的现象。扩散现象说明了分子不停地做无规则运 动及分子间有间隙。温度越高，扩散过程就越快, 这说明温度越高，分子的无规则运动的速度就越 大。布朗运动悬浮在液体中的固

8、体颗粒永不停息 的无规则运动。形成条件：微粒足够小；温度越 高，运动越激烈；观察到的是固体微粒（非液体和 固体分子）的无规则运动，反映的是液体分子运动 的无规则性；实验中描绘的是某固体微粒每隔 30s的位置连线，不是该微粒的运动轨迹。r0=10 10m ； r = r0 时，f 引=彳斥；r> r° 时，f 引 >f 斥 ； r< r0时，f引v f斥。温度是分子平均动能大小的标志，温度相同时任何物体的分子平均动能相等，但平均速率一般不 等（分子质量不同）；分子力做正功分子势能减 少，分子力做负功分子势能增加；分子势能为零 一共有两处，一处在无穷远处，另一处小于ro

9、，分子力为零时分子势能最小，而不是零；理想气 体分子间作用力为零，分子势能为零，只有分子 动能。r=ro时，最小；分子势能增加，小；r<ro时，r>ro时，r增大，则分子力做功，r减小，分子力做正功，势能减r增大，则分子力做正功，势能减小，r减小，克服分子力做功，势能增加热力学第一定律一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做 的功的和。即外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量 Q等于物体内能的增加 U, 即 U=Q+W。其中，当外界对物体做功时 W取正，物体 克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时 Q 取正，物体向外界放热时 Q取负； U为正表示 物体内

10、能增加，U为负表示物体内能减小。热力学第二定律克劳修斯表述：不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化（按热传导的方向性表述）。开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化（按机械能和内能转化过程的方向性表述）。第二类永动机（只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用的功而不引起其他变化的热机。）是不可能制成的。热力学第二定律的微观解释：熵增加原理：一个孤立系统总是从熵小的状态向熵大的状态发展，而熵值 较大代表着较为无序，所以自发的宏观过程总是向无序度更大的方向发展。因此热力学第二定律也叫做熵增加原理。热力学第二定律的微观意义：一切自然过程总是沿着分子热运动

11、无序性增大的方向进行。热力学第三定律：两种温度间的关系可以表示为：T = t+273.15K和4 T = t，要注意两种单位制下每一* 度的间隔是相同的。0K是低温的极限，它表示所有分子都停止了热运动。可以无限接近，但永远不能达至叽不可能通过有限的过程把一个物体冷却到绝对零度。热力学第三定律不阻止人们想办法尽可能地接近绝对零度。气 体 的 性 质气体的状态气体状态描述物质是由大量分子组成的 分子永不停息地做无规则运动 分子间存在相互作用力物质的量：压强用分子动理论解释气体压强的产生（气 体压强的微观意义）。气体的压强是大量分子频 繁碰撞器壁产生的。压强的大小跟两个因素有 关：气体分子的平均动能

12、，分子的密集程度温度反映物体冷热程度的物理量（是一个宏 观统计概念），是物体分子平均动能大小的标志。 任何同温度的物体，其分子平均动能相同。体积:概念 理想气体是一种理想化模型， 其分子间 距很大，不存在分子势能，分子间没有相互吸 引和排斥，分子之间及分子与器壁之间发生 的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。这 种气体称为理想气体。理想气体理想气体状态方程 即克拉贝龙方程 气体的体积、压强、温度间的关系：PV =nRT，PM P2V2T1=T2等温过程等容过程 等压过程玻意耳定律：PV= C查理定律：P / T= C盖一吕萨克定律： V/ T= C只有大量分子组成的物体才谈得上温度，不能说 某几

13、个氧分子的温度是多少。因为分子运动是无 规则的，某时刻它们的平均动能可能较大，另一 时刻平均动能也可能较小， 无稳定的 冷热程度”。 C的02和1C的H2平均动能相同，C的。2小 于1C的H2平均速率。热力学温度（T）与摄氏温度（t）的关系 T =t+273.15 （K）说明：两种温度数值不同，但改变1K和1C的温度差相同0 K是低温的极限，只能无限接近， 但不可能达到。这两种温度每一单位大小相同， 只是计算的起点不同。摄氏温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为0C,热力学温度把1大气压下冰水混合物的温度规定为273K （即把273 C规定为0K），所以T=t+273理想气体，由于不考虑分子间

14、相互作用力，其 内能仅由温度和分子总数决定，与气体的体积无关。温度越咼，内能越大。理想气体与外界做功与否：体积增大，对外做 了功（外界是真空则气体对外不做功），体积减小，则外界对气体做了功。理想气体内能变化情况看温度。理想气体吸不吸热，则由做功情况和内能变化 情况共同判断。（即从热力学第一定律判断）TTi V T2ViV V2等容变化图线等温变化图线等温变化图线为双曲线的一支，等容 线均为过原点的直线（之所以原点附近为虚线，pi V P2等压变化图线（压）变化图表示温度太低了，规律不再满足）；图中双线表示同一 气体不同状态下的图线，虚线表示判断状态关系的 两种方法；对等容（压）变化，如果横轴物

15、理量是 摄氏温度t,则交点坐标为-273.15电磁学知识结构体系 电磁学包括：电学和磁学两大部分。包括电性和磁性交互关系，主要研究电磁波、电磁场以及有 关电荷、带电物体的动力学，二者很难清晰分割。冷永磁体磁场磁场;电 磁 感应勺磁场 的产 生直线电流磁场ft磁场对电流培ft=BIL方向：左手定则U电流的磁做应通电螺线管磁场 力 磁场对运动洛仑兹力BqV r方向：左手定则磁场*的性质，b磁感应强度!。单位特牛安米IL或韦米 矢量性的方向即磁场方 BFL的方向关左手定确定。带电粒子在磁场中的受洛力，'且1B时有BqV=m；R通电导线在复合场中 的平衡、运动带电粒子在复合场中 的运动磁感线意

16、义：磁感线的疏密表示磁场强2m 弱；磁感线的方向表示磁场方向朋定义因为磁通量变化产生感应电动化有 两方 闭合电路中一部分导场发生相对运面的含义产生条件穿过闭合电路的磁场发生变化R= ,T=-' Bq Bqa闭合电路中的一部分导体与法拉场 发生相对运动（是导体子随导体一起运动洛伦兹的磁感- 力勺一个分力使自由电子发生定可 移动形成电流动称为流中勺动生电动势大小LV动生电流方向：右手定则律发生变化U （这时，变化的磁场周产生感自感现象于导体本身的电流发生变化而产生 的电磁感应现象。由自感而产生的电动势为 电动势互感现象相邻的载流回路，其中任一回路中 的电流强度发生变化另一回路中 应电动势。

17、这一电动势称为互感电动势1产生感b.穿过闭合电路的磁场电场使导体中的自由电子 形成电流，感生电流向移 律）场，感生电动势大小| _ 感生电流方向：楞次定律自互感现象的应用变压器U2眨p出=P理想变压器<变电流即时值U=Uiradt l=sint有效值U丛iJm周期、频率、角频率f灼0牛顿运动;定律受丈动量守恒定律动量定理*能量转化和动能守恒定律动能定理电能量4-电磁场和电磁波电磁场是电磁作用的媒递物，具有能量和动量，物质存在的一种形式。其性质、特征及运动变化 规律由麦克斯韦方程组确定。电磁场总是以光速向四周传播，形成电磁波。韦产生原3利用电容器的充放电和线圈自感作用产生振荡电流，形成电

18、场能和磁场能的周期性变化电 磁 振 荡麦克斯韦电磁场要地叙述,4可用概括其理论框架 4四个方程：电动力学基本方程一一麦克斯 3三个关系:債此 A应；2两个假说：涡旋电场和位移电流；1壹个预言：电磁场以波的形式按光速传播电磁振在电路中, 地变化，同时相应电磁场一 E电- T*兀才电电电Q的电场和磁场周期性 :件中不断转换的现象形成变化的电场和磁场从产生的区域 向周围空间传播开十去,麦克斯韦方程组电场、磁场的行为以及与电 密度之间关系的偏微分方程。由四个方程纟 描述电荷如何产生电斯定律 论述磁单极子不存在磁定律 描述电流和时变电场怎样产生斯安培定律苗述时变磁场如何产生电第感应定律由效远射电磁波的条率足够高（单位时间中电磁波的波速为就形成了电磁波内辐射出的能量（2）形成开放电路（把电场和鵬/s特点酗波传播时不需要质发生 射、折射、干涉、衍射等现象荷密度、电场分散到尽可能大的空间离里去）电磁波的应用磁波的发射和接收 频）电视、雷达等:调制和调几 何 光 学全反射棱射 横截面是等 腰直角三角形的棱镜叫全反 射棱镜。棱镜光从玻璃棱镜的一 个侧面射入，从另一个侧面 射岀时，岀射光线跟入射光 线相比，向底面偏折。光学知识结构体系光的直线传播（均匀介质）本影半影日食月食小孔成像真空中光速 c = 3.0 X 108米/ 秒光 的 反 射全反射