大学物理D绪论.ppt

1、课程名称：大学物理D 72学时,任课教师：毕洁,一. 什么是物理学,物理学是研究物质世界最基本形态的科学,物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级,物理学 (Physics),质子 10-15 m,空间尺度：,微观粒子 Microscopic,介观物质 mesoscopic,宏观物质 macroscopic,宇观物质 cosmological,目前观测的宇宙半径 10 26 m,时间尺度：,最短粒子寿命 10-25 s,宇宙寿命 1017s,绪 论,最小 的细胞,原子,原子核,基本粒子,DNA长度,星系团,银河系,最近恒星的距离,太阳系,太阳,山,哈勃半径,超星系团,人,蛇吞尾图，形象地表示了

2、物质空间尺寸的层次,按空间尺度划分： 量子力学 经典物理学 宇宙物理学,按速率大小划分： 相对论物理学 非相对论物理学,按客体大小划分： 微观系统 宏观系统,按运动速度划分： 低速现象 高速现象,物理学是一切自然科学的基础,物理学派生出来的分支及交叉学科,物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。,物理学与数学之间有着深刻的内在联系,粒 子 物 理 学,原 子 核 物 理 学,原 子 分 子 物 理 学,固 体 物 理 学,凝 聚 态 物 理 学,激 光 物 理 学,等 离 子 体 物 理 学,地 球 物 理 学,生 物 物 理

3、 学,天 体 物 理 学,宇 宙 射 线 物 理 学,二. 物理学是构成自然科学的理论基础,三. 物理学与技术,20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科, 热机的发明和使用，提供了第一种模式：, 电气化的进程，提供了第二种模式：,核能的利用,激光器的产生,层析成像技术(CT),超导电子技术, 粒子散射实验,X 射线的发现,受激辐射理论,低温超导微观理论,电子计算机的诞生, 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始, 1962年 发明了集成电路, 70年代后期 出现了大规模集成电路, 1925 26年 建立了量子力学, 1926年 建立了费米狄

4、拉克统计, 1927年 建立了布洛赫波的理论, 1928年 索末菲提出能带的猜想, 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念 同年贝特提出了费米面的概念, 1957年 皮帕得测量了第一个费米面, 学习的关键：, 学习的重点：, 物理模型 数学表述 研究方法与适用条件,勤于思考,悟物穷理,五. 教学计划,四. 怎样学习物理,学而不厌,本学期教学安排,力学 运动和力 6学时 动量和角动量 4学时 功与能 4学时 刚体力学基础 8学时 狭义相对论基础 8学时,热学 气体动理论 6学时 热力学基础知识 8学时,光学 机械振动基础 6学时 机械波 6学时 光的干涉 6学时 光的衍射 4学时 光的偏振 4学

5、时,注意与中学物理的区别,标量矢量,恒量为主变量为主,定性分析定量计算,数学基础,（安培力）,（坐标系、导数、积分、矢量计算）,特殊一般,力学(Mechanics),第一章 质点运动学,1.1-3 质点运动的描述,1.4-8 几种特殊运动,学习本章的基本功：,矢量加减熟练运用矢量三角形,高等数学中导数的定义、物理含义及计算,高等数学中积分的物理意义及计算,质点,质点运动学：描述质点（或物体）的位置随时间的变化。,1.1 质点运动的描述,运动的叠加（或合成）原理,位置矢量（或位矢）,O,运动方程,F(x,y,z)=0 轨迹方程,坐标系(参考系,运动的相对性),位置矢量,1.2 位移和速度,平均速

6、度,平均速率,位移,路程,例1 一人向东走50米，再向北走了50m，接着向东南走了20米，请问他的位移？,例2 已知质点的运动方程 求（1）前两秒内的平均速度、第一秒末的瞬时速度和瞬时加速度； （2）过多长时间后瞬时加速度与瞬时速度间夹角为45？,平均速度,瞬时速度,方向:,大小:,速度的叠加：速度是各分速度之矢量和,瞬时速率,且,？,1.3 加速度,平均加速度,瞬时加速度,加速度的合成,加速度大小,且,描述质点运动的三个物理量：,微分关系,小结,已知质点运动任一时刻的位置,积分关系,+初始条件,已知质点运动任一时刻的加速度,+初始条件,1.4 匀加速运动,为常矢量,初始条件,1.5 匀加速直

7、线运动(注意公式的推导),* 实际有些自由落体受空气阻力很大，如雨点最终匀速运动， 此时速率称收尾速率（10m/s）,只用一维描述,初始条件,如自由落体,1.6 抛体运动,运动叠加和运动的独立性,已知：,可得：,实际子弹和炮弹受空气阻力很大，弹道导弹则在重力加速度 变化的范围运动，但基础是以上的运动学。,抛物线,在火箭发动机作用下按预定程序飞行，关机后按自由 抛物体轨迹飞行的导弹。这种导弹的整个弹道分为主 动段和被动段，主动段弹道在火箭发动机推力和制导 系统作用下，导弹按预定弹道飞行；被动段弹道按照 在主动段终点获得的给定速度和弹道倾角作惯性飞行。,例3. 一质点沿x轴运动，已知 ，初始速率

8、为v0，初始位置为x0，试求此质点的运动方程。,1.7 圆周运动,线速度(定义),角速度,角位置,角位移,x,线加速度,角加速度,切向加速度,法向加速度,圆周运动,位矢,位移,角位置,角位移,角速度,线速度,角加速度,速度,加速度,线加速度,法向加速度,切向加速度,一般运动,解：,例4.一质点从静止出发，沿半径为2米的圆形轨道运动，切向加速度为2t米/秒2， （1）经过多少时间其加速度与半径成45度角？ （2）上述时间内，质点经过的路程和角位移各为多少？,所求时间为,1.2 相对运动,两个相对平动参照系,两边除t，取极限,长度测量的绝对性,伽利略速度变换,时间测量的绝对性,伽利略位移变换,同样可以得到加速度之间的关系,相对运动满足,例 一人向东以10m/s走感到南风，而以15m/s向东走时 感到东南风，