《2021-2022学年高二物理竞赛课件：电动力学绪论及数学准备.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：电动力学绪论及数学准备.pptx（12页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、电动力学绪论及数学电动力学绪论及数学准备准备一、基本情况及要求一、基本情况及要求n n 研究对象研究对象研究对象研究对象电电电电动动动动力力力力学学学学主主主主要要要要研研研研究究究究电电电电磁磁磁磁场场场场的的的的基基基基本本本本性性性性质质质质，运运运运动动动动规规规规律律律律以以以以及及及及与与与与带带带带电电电电物物物物质质质质之之之之间间间间的的的的相相相相互互互互作用。作用。作用。作用。1 1 绪绪 论论普通物理学数学电电动动力力学学统统计计力力学学量量子子力力学学理论物理学固体物理学激光物理学量子电动力学量子场论电子通信类课程电磁相关的技术n n 学习目的与要求学习目的与要求 （
2、1 1 1 1）通通通通过过过过学学学学习习习习电电电电磁磁磁磁运运运运动动动动的的的的基基基基本本本本规规规规律律律律，加加加加深深深深对对对对电电电电磁磁磁磁场场场场基本性质的理解；基本性质的理解；基本性质的理解；基本性质的理解；（2 2 2 2）通通通通过过过过学学学学习习习习狭狭狭狭义义义义相相相相对对对对论论论论理理理理论论论论了了了了解解解解相相相相对对对对论论论论的的的的时时时时空空空空观观观观及有关的基本理论；及有关的基本理论；及有关的基本理论；及有关的基本理论；（3 3 3 3）获获获获得得得得在在在在本本本本门门门门课课课课程程程程领领领领域域域域内内内内分分分分析析析析和
3、和和和处处处处理理理理一一一一些些些些基基基基本本本本问问问问题的初步能力；题的初步能力；题的初步能力；题的初步能力；（4 4 4 4）为为为为学学学学习习习习后后后后续续续续课课课课程程程程和和和和独独独独力力力力解解解解决决决决实实实实际际际际问问问问题题题题打打打打下下下下必必必必要要要要的基础。的基础。的基础。的基础。n n主要考核目标（包括重点及难点）主要考核目标（包括重点及难点）主要考核目标（包括重点及难点）主要考核目标（包括重点及难点）（1 1 1 1）掌握矢量场论的简单运算；）掌握矢量场论的简单运算；）掌握矢量场论的简单运算；）掌握矢量场论的简单运算；（2 2 2 2）掌握电磁
4、场基本理论、重要实验定律；）掌握电磁场基本理论、重要实验定律；）掌握电磁场基本理论、重要实验定律；）掌握电磁场基本理论、重要实验定律；（3 3 3 3）掌握静电场和静磁场的基本理论和解题方法；）掌握静电场和静磁场的基本理论和解题方法；）掌握静电场和静磁场的基本理论和解题方法；）掌握静电场和静磁场的基本理论和解题方法；（4 4 4 4）掌握电磁波传播和辐射的基本概念和简单应用；）掌握电磁波传播和辐射的基本概念和简单应用；）掌握电磁波传播和辐射的基本概念和简单应用；）掌握电磁波传播和辐射的基本概念和简单应用；（5 5 5 5）掌握狭义相对论的基本理论和简单应用。）掌握狭义相对论的基本理论和简单应用
5、。）掌握狭义相对论的基本理论和简单应用。）掌握狭义相对论的基本理论和简单应用。重点：第一、二、四、六章重点：第一、二、四、六章重点：第一、二、四、六章重点：第一、二、四、六章难点：公式多、需要记得多、数学推导较繁杂；解题难点：公式多、需要记得多、数学推导较繁杂；解题难点：公式多、需要记得多、数学推导较繁杂；解题难点：公式多、需要记得多、数学推导较繁杂；解题 难度大、相对论概念不易理解。难度大、相对论概念不易理解。难度大、相对论概念不易理解。难度大、相对论概念不易理解。二、电动力学与电磁学的联系与区别n n范围范围范围范围 既讨论静场又讨论变化场，外加相对论。既讨论静场又讨论变化场，外加相对论。
6、既讨论静场又讨论变化场，外加相对论。既讨论静场又讨论变化场，外加相对论。n n深度深度深度深度 从矢量场论出发，总结电磁现象普遍规律，解题更从矢量场论出发，总结电磁现象普遍规律，解题更从矢量场论出发，总结电磁现象普遍规律，解题更从矢量场论出发，总结电磁现象普遍规律，解题更具一般性。具一般性。具一般性。具一般性。n n方法方法方法方法 建立模型、求解方程、注重理论。建立模型、求解方程、注重理论。建立模型、求解方程、注重理论。建立模型、求解方程、注重理论。n n数学数学数学数学 矢量场论、张量分析初步、线性代数、数理方程、矢量场论、张量分析初步、线性代数、数理方程、矢量场论、张量分析初步、线性代数
7、、数理方程、矢量场论、张量分析初步、线性代数、数理方程、特殊函数特殊函数特殊函数特殊函数 三、理论物理的特点n n模型建立在一些实验与一系列假设基础之上模型建立在一些实验与一系列假设基础之上模型建立在一些实验与一系列假设基础之上模型建立在一些实验与一系列假设基础之上n n模型一般为偏微分方程模型一般为偏微分方程模型一般为偏微分方程模型一般为偏微分方程n n求解方程需要特殊的数学方法求解方程需要特殊的数学方法求解方程需要特殊的数学方法求解方程需要特殊的数学方法n n理论的正确由求解结果与实验是否相符合来验证理论的正确由求解结果与实验是否相符合来验证理论的正确由求解结果与实验是否相符合来验证理论的
8、正确由求解结果与实验是否相符合来验证n n一些基本思想在争论中不断发展一些基本思想在争论中不断发展一些基本思想在争论中不断发展一些基本思想在争论中不断发展四、适用范围及主要应用四、适用范围及主要应用n n 适用于宏观电磁现象，对于微观粒子不考虑波动性适用于宏观电磁现象，对于微观粒子不考虑波动性适用于宏观电磁现象，对于微观粒子不考虑波动性适用于宏观电磁现象，对于微观粒子不考虑波动性 同时也不考虑电磁场的量子性。同时也不考虑电磁场的量子性。同时也不考虑电磁场的量子性。同时也不考虑电磁场的量子性。n n 主要应用：电力工业技术、主要应用：电力工业技术、主要应用：电力工业技术、主要应用：电力工业技术、
9、广播、通讯、雷达、广播、通讯、雷达、广播、通讯、雷达、广播、通讯、雷达、测井技术、加速器、光电子技术、激光理论、非测井技术、加速器、光电子技术、激光理论、非测井技术、加速器、光电子技术、激光理论、非测井技术、加速器、光电子技术、激光理论、非 线性光学、等离子体、天体物理线性光学、等离子体、天体物理线性光学、等离子体、天体物理线性光学、等离子体、天体物理 。五、主要参考书五、主要参考书11电动力学电动力学电动力学电动力学郭硕鸿郭硕鸿郭硕鸿郭硕鸿 高教出版社高教出版社高教出版社高教出版社 第二版第二版第二版第二版 1997199722电动力学电动力学电动力学电动力学蔡圣善等蔡圣善等蔡圣善等蔡圣善等
10、 高教出版社高教出版社高教出版社高教出版社 第二版第二版第二版第二版 2002200233电动力学电动力学电动力学电动力学虞福春虞福春虞福春虞福春 北京大学出版社北京大学出版社北京大学出版社北京大学出版社 1992199244电动力学题解电动力学题解电动力学题解电动力学题解林璇英、张之翔林璇英、张之翔林璇英、张之翔林璇英、张之翔 科学出版社科学出版社科学出版社科学出版社 19991999；55电电电电动动动动力力力力学学学学解解解解题题题题指指指指导导导导 王王王王雪雪雪雪君君君君 北北北北京京京京师师师师范范范范大大大大学学学学出出出出版社版社版社版社 1998 1998 1998 1998
11、 6 6 经经经经典典典典电电电电动动动动力力力力学学学学(影影影影印印印印版版版版)()()()(第第第第3 3 3 3版版版版)John John John John David David David David Jackson Jackson Jackson Jackson 高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社 2004200420042004.1675 1675 1675 1675 库仑定律库仑定律库仑定律库仑定律 1820 1820 1820 1820 电流磁效应（毕萨定律）电流磁效应（毕萨定律）电流磁效应（毕萨定律）电流磁效应（毕萨定律）1822 1822 1
12、822 1822 安培作用力定律（电动力学一词开始使用）安培作用力定律（电动力学一词开始使用）安培作用力定律（电动力学一词开始使用）安培作用力定律（电动力学一词开始使用）1831 1831 1831 1831 电磁感应（法拉第），场的思想电磁感应（法拉第），场的思想电磁感应（法拉第），场的思想电磁感应（法拉第），场的思想 1856-1873 1856-1873 1856-1873 1856-1873 麦克斯韦方程，预言了电磁波的存在麦克斯韦方程，预言了电磁波的存在麦克斯韦方程，预言了电磁波的存在麦克斯韦方程，预言了电磁波的存在 1881-1887 1881-1887 迈迈迈迈克克克克尔尔尔尔逊
13、逊逊逊实实实实验验验验（18811881）,迈迈迈迈莫莫莫莫雷雷雷雷实实实实验验验验（18871887）1888 1888 赫兹证实电磁波存在赫兹证实电磁波存在赫兹证实电磁波存在赫兹证实电磁波存在 1905 1905 狭狭狭狭义义义义相相相相对对对对论论论论（爱爱爱爱因因因因斯斯斯斯坦坦坦坦“论论论论运运运运动动动动物物物物体体体体的的的的电电电电动动动动力学力学力学力学”）。）。）。）。六、发展简史六、发展简史法拉第 英国物理学家和化学家。英国物理学家和化学家。英国物理学家和化学家。英国物理学家和化学家。最主要贡献：最主要贡献：最主要贡献：最主要贡献：1831183118311831年发现了
14、电磁感应现象。年发现了电磁感应现象。年发现了电磁感应现象。年发现了电磁感应现象。1834183418341834年年年年他他他他研研研研究究究究电电电电流流流流通通通通过过过过溶溶溶溶液液液液时时时时产产产产生生生生的的的的化化化化学学学学变变变变化化化化，提提提提出出出出了了了了法法法法拉拉拉拉第第第第电电电电解解解解定定定定律律律律。这这这这一一一一定定定定律律律律为发展电结构理论开辟了道路。为发展电结构理论开辟了道路。为发展电结构理论开辟了道路。为发展电结构理论开辟了道路。1845184518451845年年年年9 9 9 9月月月月13131313日日日日法法法法拉拉拉拉第第第第发发发
15、发现现现现，一一一一束束束束平平平平面面面面偏偏偏偏振振振振光光光光通通通通过过过过磁磁磁磁场场场场时时时时发发发发生生生生旋旋旋旋转转转转，这这这这种种种种现现现现象象象象被被被被称称称称为为为为“法法法法拉拉拉拉第第第第效效效效应应应应”。法法法法拉拉拉拉第第第第认认认认为为为为光光光光具具具具有有有有电电电电磁磁磁磁性性性性质，质，质，质，是光的电磁波理论的先驱是光的电磁波理论的先驱是光的电磁波理论的先驱是光的电磁波理论的先驱 1852185218521852年他引进磁力线概念。年他引进磁力线概念。年他引进磁力线概念。年他引进磁力线概念。他他他他的的的的很很很很多多多多成成成成就就就就不
16、不不不仅仅仅仅非非非非常常常常重重重重要要要要、且且且且是是是是带带带带根根根根本性的理论。本性的理论。本性的理论。本性的理论。（1791179118671867）他他他他制制制制造造造造了了了了世世世世界界界界上上上上第第第第一一一一台台台台发发发发电电电电机机机机。法法法法拉拉拉拉第第第第发发发发现现现现电电电电介介介介质质质质的的的的作作作作用用用用，创创创创立立立立了了了了介介介介电电电电常常常常数数数数的的的的概概概概念念念念。后后后后来来来来电电电电容容容容的的的的单单单单位位位位“法法法法拉拉拉拉”就就就就是是是是用用用用他他他他的的的的名字命名的。名字命名的。名字命名的。名字命
17、名的。麦克斯韦(James Clerk Maxwell 18311879)生生平平简简介介：英英国国物物理理学学家家，18311831年年6 6月月1313日日生生于于英英国国爱爱丁丁堡堡的的一一个个地地主主家家庭庭，8 8岁岁时时，母母亲亲去去世世，在在父父亲亲的的诱诱导导下下学学习习科科学学，1616岁岁时时进进入入爱爱丁丁堡堡大大学学，18501850年年转转入入剑剑桥桥大大学学研研习习数数学学，18541854年年以以优优异异成成绩绩毕毕业业于于该该校校三三一一学学院院数数学学系系，并并留留校校任任职职。18561856年年到到阿阿伯伯丁丁的的马马里里沙沙耳耳学学院院任任自自然然哲哲学
18、学教教授授。18601860年年到到伦伦敦敦任任皇皇家家学学院院自自然然哲哲学学及及天天文文学学教教授授。18651865年年辞辞去去教教职职还还乡乡，专专心心治治学学和和著著述述。18711871年年受受聘聘为为剑剑桥桥大大学学的的实实验验物物理理学学教教授授，负负责责筹筹建建该该校校的的第第一一所所物物理理学学实实验验室室卡卡文文迪迪许许实实验验室室，18741874年年建建成成后后担担任任主主任任。18791879年年1111月月5 5日日在在剑剑桥桥逝世，终年只有逝世，终年只有4949岁。岁。科科学学成成就就：电电磁磁场场理理论论和和光光的的电电磁磁理理论论，预预言言了了电电磁磁波波的
19、的存存在在 ，18731873电电磁磁学学通通论论。他他建建立立了了实实验验验验证证的的严严格格理理论论，并并重重复复卡卡文文迪迪许许的的实实验验，他他还还发发明明了了麦麦克克斯斯韦韦电电桥桥。运运用用数数学学统统计计的的方方法法导导出出了了分分子子运运动动的的麦麦克克斯斯韦韦速度分布律，创立了定量色度学，负责建立起来的卡文迪许实验室速度分布律，创立了定量色度学，负责建立起来的卡文迪许实验室 。法拉第专于实验探索，麦克斯韦擅长理论概括法拉第专于实验探索，麦克斯韦擅长理论概括 实验物理学家迈克尔孙实验物理学家迈克尔孙 n n迈迈迈迈克克克克耳耳耳耳孙孙孙孙1873187318731873年年年年
20、毕毕毕毕业业业业于于于于美美美美国国国国海海海海军军军军学学学学院院院院，并并并并留留留留校校校校教教教教物物物物理理理理和和和和化化化化学学学学。大大大大约约约约在在在在5 5 5 5年年年年后后后后，开开开开始始始始进进进进行行行行光光光光速速速速的的的的测测测测量量量量工工工工作作作作，随随随随后后后后游游游游学学学学欧欧欧欧洲洲洲洲，在在在在德德德德国国国国和和和和法法法法国国国国学学学学习习习习光光光光学学学学。回回回回国国国国后后后后离离离离开开开开海海海海军军军军成成成成为为为为凯凯凯凯斯斯斯斯学学学学院院院院物物物物理理理理学学学学教教教教授授授授。迈迈迈迈克克克克耳耳耳耳孙孙
21、孙孙因因因因为为为为精精精精密密密密光光光光学学学学仪仪仪仪器器器器和和和和借借借借助助助助这这这这些些些些仪仪仪仪器器器器进进进进行行行行的的的的光光光光谱谱谱谱学学学学和和和和度度度度量量量量学学学学的的的的研研研研究究究究工工工工作作作作做做做做出出出出的的的的贡贡贡贡献献献献获获获获得得得得1907190719071907年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。年的诺贝尔物理学奖。n n迈迈迈迈克克克克耳耳耳耳孙孙孙孙自自自自己己己己设设设设计计计计了了了了旋旋旋旋转转转转镜镜镜镜和和和和干干干干涉涉涉涉仪仪仪仪，用用用用以以以以测测测测定定定定微微微微小小小小的的
22、的的长长长长度度度度、折折折折射射射射率率率率和和和和光光光光波波波波波波波波长长长长。1879187918791879年年年年，他他他他得得得得到到到到的的的的光光光光速速速速为为为为2999105299910529991052999105千千千千米米米米秒秒秒秒；1882188218821882年年年年，他他他他得得得得到到到到的的的的光光光光速速速速为为为为2998536299853629985362998536千千千千米米米米秒秒秒秒。这这这这个个个个结结结结果果果果被被被被公公公公认认认认为为为为国国国国际际际际标标标标准准准准，沿沿沿沿用用用用了了了了40404040年年年年。迈迈
23、迈迈克克克克耳耳耳耳孙孙孙孙最最最最后后后后一一一一次次次次测测测测量量量量光光光光速速速速是是是是在在在在加加加加利利利利福福福福尼尼尼尼亚亚亚亚两两两两座座座座相相相相差差差差35353535千千千千米米米米的的的的山山山山上上上上进进进进行行行行的的的的，光光光光速速速速测测测测量量量量精精精精确确确确度度度度最最最最后后后后达达达达到到到到了了了了2997984299798429979842997984千千千千米米米米秒秒秒秒。他他他他就就就就在在在在这这这这次次次次测测测测量过程中中风，于量过程中中风，于量过程中中风，于量过程中中风，于1931193119311931年去世。年去世。年去世。年去世。n n迈迈迈迈克克克克耳耳耳耳孙孙孙孙最最最最著著著著名名名名的的的的实实实实验验验验是是是是被被被被称称称称为为为为迈迈迈迈克克克克耳耳耳耳孙孙孙孙莫莫莫莫雷雷雷雷的的的的测测测测定定定定以以以以太太太太是是是是否否否否存存存存在在在在的的的的实验（实验（实验（实验（1887188718871887）。）。）。）。