西安建筑科技大学大学物理(上)复习

西安建筑科技大学大学物理(上)复习目录CONTENTS课程概述与学习目标质点运动学和牛顿定律动量、能量及角动量守恒定律刚体定轴转动和弹性力学基础机械振动与机械波传播原理热力学基础及气体动理论简介01课程概述与学习目标大学物理课程涵盖了力学、热学、电磁学、光学和近代物理等多个领域，为学生后续专业课程学习和科学研究打下坚实基础。大学物理是理工科学生必修的一门重要基础课程，旨在培养学生掌握物理学基本概念、原理和方法，具备分析和解决物理问题的能力。大学物理课程简介上册内容主要包括力学、热学和电磁学三大部分，其中力学部分包括质点运动学、牛顿运动定律、动量定理和角动量定理等；热学部分包括热力学基础、气体动理论和热力学第二定律等；电磁学部分包括静电场、稳恒电流和稳恒磁场等。上册的重点在于掌握基本概念和原理，理解物理现象的本质和规律，并能够运用所学知识分析和解决实际问题。上册内容结构及重点学习目标学习要求学习目标与要求学生应认真听讲、积极思考、勤于练习，注重理解物理现象的本质和规律，提高分析问题和解决问题的能力。同时，学生还应注重实验环节的学习，通过实验加深对物理概念和原理的理解和掌握。通过本课程的学习，学生应能够掌握物理学的基本概念、原理和方法，具备分析和解决物理问题的能力，为后续专业课程学习和科学研究打下坚实基础。02质点运动学和牛顿定律质点用来代替实际物体的有质量的点，忽略物体的大小和形状。坐标系描述物体位置和运动状态的数学工具，包括直角坐标系、极坐标系等。参考系描述物体运动时所选定的参照物或坐标系。质点运动学基本概念01020304位置矢量位移速度加速度质点运动学基本概念从坐标原点指向质点的矢量，用r表示。质点从初位置到末位置的有向线段，用Δr表示。质点速度变化的快慢和方向，用a表示，a=dv/dt。质点运动的快慢和方向，用v表示，v=dr/dt。1234牛顿第一定律（惯性定律）牛顿第三定律（作用与反作用定律）牛顿第二定律（动量定律）应用牛顿三大定律及应用一个物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。物体加速度的大小与所受合外力成正比，与物体质量成反比，加速度方向与合外力方向相同，即F=ma。两个物体间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反，作用在同一直线上。运用牛顿三大定律可以分析各种力学问题，如求解物体的运动轨迹、速度、加速度、作用力等。解答分析根据匀变速直线运动的位移公式s=v0t+1/2at^2，代入已知条件即可求解。例题2一质量为m的物体在水平面上受到一个大小为F的恒力作用，做匀加速直线运动，求物体的加速度a。分析根据牛顿第二定律F=ma，代入已知条件即可求解。一质点在水平面上做匀变速直线运动，初速度为v0，加速度为a，求质点在t秒内的位移s。例题1解答s=v0t+1/2at^2。a=F/m。典型例题分析与解答03动量、能量及角动量守恒定律123动量守恒定律动量定理碰撞动量定理及动量守恒定律物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。表达式为：Ft=mv2−mv1Ft=mv_2-mv_1Ft=mv2​−mv1​或I=ΔpI=DeltapI=Δp。如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。表达式为：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′m_1v_1+m_2v_2=m_1v_1'+m_2v_2'm1​v1​+m2​v2​=m1​v1′​+m2​v2′​。两个物体间的相互作用时间极短，而相互作用力很大的现象。在碰撞过程中，系统内物体相互作用的内力一般远大于它所受到的外力，所以碰撞中的动量守恒，按碰撞前后物体的动量是否在一条直线区分，有正碰和斜碰。中学物理只研究正碰。能量守恒定律能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。能量转化自然界中能量的形式多种多样，它们之间可以相互转化。例如，摩擦生热、气体的自由膨胀、燃料燃烧等等，都是不同形式的能量之间的转化过程。能量守恒定律的意义能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各种形式能量之间的内在联系，是认识自然、改造自然的有力武器。能量守恒与转化定律角动量守恒定律角动量守恒的应用角动量守恒定律及应用对于质点，角动量定理可表述为：质点对固定点的角动量对时间的微商，等于作用于该质点上的力对该点的力矩。对于质点系，由于其内各质点间相互作用的内力服从牛顿第三定律，因而质点系的内力对任一点的主矩为零。利用内力的这一特性，即可导出质点系的角动量定理：质点系对任一固定点O的角动量对时间的微商等于作用于该质点系的诸外力对O点的力矩的矢量和。角动量守恒在许多物理现象和机械装置中都有应用。例如，陀螺仪的工作原理就是基于角动量守恒的。当陀螺仪高速旋转时，其自转角动量是守恒的，因此它可以保持稳定的指向性。此外，角动量守恒还可以用于解释天体运动中的许多现象，如行星绕太阳的运动、卫星绕地球的运动等。04刚体定轴转动和弹性力学基础刚体定轴转动描述方法通过定义角速度和角加速度来描述刚体绕定轴的转动。角速度是矢量，其方向垂直于转动平面，符合右手定则；角加速度也是矢量，方向与角速度变化的方向相同。欧拉角法通过三个独立的角参量（进动角、章动角和自转角）来描述刚体的定轴转动。这种方法在航天和机械工程中应用广泛。四元数法一种更高级的描述方法，通过四个参数（一个实部和三个虚部）组成的四元数来表示刚体的转动。四元数法具有计算效率高、避免万向锁等优点。矢量法平行轴定理刚体对某轴的转动惯量等于刚体对通过质心且平行于该轴的轴的转动惯量加上刚体的质量与两轴间距离平方的乘积。垂直轴定理刚体对某轴的转动惯量等于刚体对另外两个互相垂直且通过质心的轴的转动惯量之和。伸缩定理当刚体的尺寸按一定比例变化时，其转动惯量也按相同比例的平方变化。转动惯量计算技巧弹性力学基本概念和胡克定律弹性力学是研究物体在外力作用下产生变形和内力分布规律的学科。在弹性力学中，物体被视为弹性体，即在外力作用下能够发生变形，当外力去除后又能恢复原状的物体。弹性力学基本概念在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比，即F=kx，其中F为外力，x为形变量，k为劲度系数（或弹性系数）。胡克定律是弹性力学的基本定律之一，适用于描述线性弹性体的力学行为。胡克定律05机械振动与机械波传播原理03简谐振动的运动学方程描述振动物体位移、速度、加速度等物理量随时间变化的规律。01简谐振动的定义物体在一定位置附近所做的往复运动，如果回复力与位移成正比且方向相反，则称这种振动为简谐振动。02简谐振动的特征量振幅、周期、频率、相位等，这些特征量决定了振动的性质。简谐振动特性分析机械波的产生条件机械波是振动在介质中的传播，其产生需要振源和介质两个条件。机械波的传播特点机械波传播的是振动的形式和能量，而不是质点本身；波在传播过程中，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波定向迁移。机械波的分类根据质点振动方向与波传播方向的关系，机械波可分为横波和纵波。010203机械波产生条件及传播特点波动方程的建立根据机械波的传播特点和介质中质点的受力情况，可以建立波动方程。波动方程的求解通过分离变量法、行波法等方法求解波动方程，得到波的振幅、周期、频率等特征量。波的叠加原理当几列波在同一介质中传播时，相遇处质点的振动是各列波引起振动的合成，这就是波的叠加原理。波动方程求解方法06热力学基础及气体动理论简介描述系统热平衡状态的物理量，反映分子热运动的激烈程度。温度描述系统所占据空间大小的物理量。体积描述单位面积上所受垂直作用力大小的物理量，反映气体分子对容器壁的碰撞作用。压强热力学系统状态参量描述热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。应用：用于计算热机效率、制冷系数等问题。热力学第一定律不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。应用：用于判断热力学过程进行的方向和限度。热力学第二定