物理大学物理最后复习.pptx

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1、自然坐标系自然坐标系速度速度加速度加速度切向加速度改变速度大小法向加速度改变速度方向线速度线速度加速度加速度二、圆周运动二、圆周运动角加速度角加速度角速度：角速度：极轴OpS(t)（曲线运动）（曲线运动）第1页/共58页速度变换：速度变换：加速度变换加速度变换位矢之间的关系位矢之间的关系：V 物体静系物体静系V 物体动系物体动系动系静系动系静系记忆方法：伽利略变换第2页/共58页第三定律：第一定律：力和惯性第二定律：牛顿三定律解题时注意适应范围采用隔离体法进行受力分析建立坐标系，写分量表达式：Fx=m axFn=m anFt=m atFy=m ayFz=m az第二章：质点和质点系动力学第二章

2、：质点和质点系动力学第3页/共58页动量定理动量定理角动量定理角动量定理动能定理动能定理质点系质点系的三个运动定理：的三个运动定理：内力能改变系统总动能内力能改变系统总动能功能原理：A外 A内非动量守恒定律：常矢量常矢量角动量守恒定律：E k+EP=常量常量A外=0、A非保内=0，机械能守恒定律：三个守恒定律：三个守恒定律：第4页/共58页角动量力矩:相对定点的转动：势能：势能：系统在任意位形的势能等于从此位形变到势能零点时，保守力所做的功第5页/共58页第三章：刚体定轴转动一、刚体的运动学角量、对刚体上每一质点都相同二 刚体动力学定轴转动定律轴向外力矩与角加速度成正比转动惯量：与物体的质量、

3、质量分布和轴的位置有关第6页/共58页常用的转动惯量的计算公式：(1)圆盘对中心轴：(2)均匀细杆对两种垂直于杆的转轴的转动惯量：轴过端点：轴过中点：第7页/共58页动能定理机械能守恒对于包含刚体的系统转动动能：轴向外力矩对刚体的功等于刚体转动动能的增量角动量：M=0 L=常量角动量守恒J =常量刚体的角动量定理势能：质心的势能（作业8-6、7）第8页/共58页物理量随时间按余弦或正弦规律变化第四章 简谐振动简谐振动振动速度振动加速度位置函数描述简谐振动的物理量振幅A A：物理量变化的最大范围=2=2v v：物体在22时间内做的全振动次数tt+:决定振动状态的物理量.为初相位第9页/共58页

4、简谐振动的动力学特征（简谐振动的判据）运动方程F 恢复力k 劲度系数 初始条件：第10页/共58页x 参考圆 AA t+ox tt=0 x=A cos(t+)矢量长度 振幅角速度 角频率T=0T=0时夹角 初相旋转矢量法可以直观表示三个特征量旋转矢量法描述简谐振动弹簧振子第11页/共58页简谐振动的能量动能动能势能势能简谐振动系统只受保守力作用，机械能守恒简谐振动系统只受保守力作用，机械能守恒第12页/共58页阻尼振动振动系统因受阻尼力(-(-v)v)作用，作振幅不断减小的振动.阻尼振动函数:由于阻尼系数的不同,有三种不同运动状态的解.(2)(2)过阻尼运动过阻尼运动 0 0(3)(3)临界阻

5、尼运动临界阻尼运动=0 0(1)(1)小阻尼运动小阻尼运动 0 0阻尼振动周期阻尼振动周期大于固有周期大于固有周期非周期振动非周期振动过阻尼临界阻尼欠阻尼xt0第13页/共58页受迫振动受迫振动稳态解受迫振动稳态解 x=A cos(t+)速度极大值速度共振的条件:=0驱动力频率=固有频率位移共振的条件:共振在外来策动力作用下的振动为驱动力的频率第14页/共58页四.简谐振动的合成1.1.同方向同频率的两简谐振动的合成仍为简谐振动.A,.A,A1A2Ax合振动加强(1)若两分振动同相 2 1=2k (k=0,1,2,)第15页/共58页2.2.同方向频率相近的两简谐振动合成后,振幅随时间缓慢的周

6、期性变化,称拍.拍的频率为拍=2 2-1 13.3.同频率,相互垂直的两简谐振动的合成,一般为椭圆运动质点的轨迹一般是个斜椭圆。质点的轨迹一般是个斜椭圆。当频率不同但成整数比，轨迹闭合 李萨如图。(2)若两分振动反相 2 1=（2k+1）(k=0,1,2,)A1A2Ax与振幅大的相同第16页/共58页第五章 波 动如果已知平衡位置在x x0 0 处，初相为0 0的质点振动方程，波函数的形式：第17页/共58页动能动能势能势能波传播时质元的机械能波的能量能量密度：波传播时，单位体积介质内波的能量平均能量密度平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值能量密度在一个周期内的平均值适用于各种弹性波第1

7、8页/共58页能流密度：单位时间内通过垂直传播方向的单位面积 的能量。平均能流密度：能流密度在一个周期内的平均值。I 也称为波的强度单位：瓦/米2，W/m2惠更斯原理 波传播时，任一波阵面上的每一点都可以看作发射子波的点波源，以后任意时刻，这些子波的包迹面就是该时刻的波阵面。解释了波的衍射、反射射和折射现象第19页/共58页波的干涉波的叠加原理：频率相同振动方向相同相位差恒定相干条件发生干涉时空间各点的振动强度形成一个稳定的分布干涉加强干涉减弱两个波源的相位相同时，可用波程差表示：干涉加强干涉减弱第20页/共58页振幅相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播，叠加后就形成驻波驻波：波形成条件：

8、两列波两列波驻波的表达式：两列波两列波第21页/共58页固定端反射，界面处为波节自由端反射界面处为波腹L驻波的产生：入射波反射波驻波的表达式：波腹的位置波节的位置相邻两波节间的质点的振动同相，波节两侧质点的振动反相；驻波振幅驻波相位第22页/共58页先求平衡位置在x x0 0 处：波函数的求法反射波的波函数求法求入射波的波函数求入射波在反射点的振动方程xdyO求反射波的波函数求反射波在反射点的振动方程有半波损失的情况第23页/共58页七七.多普勒效应多普勒效应多普勒效应-因波源或观察者相对波传播的介质运动，致使观察者接收的波的频率发生变化的现象。波源和观察者相对静止时 观察者静止，波源运动观察

9、者运动而波源静止 （接收的波长发生变化）（接收的波长发生变化）（接收的波的数目发生变化）（接收的波的数目发生变化）第24页/共58页观察者与波源同时运动记忆方法：约定：VD，Vs是代数量，二者靠近为正、远离为负。（作业13-5、6、7）第25页/共58页13.5：重点是多普勒效应。汽车接受到得波的频率汽车作为波源发射的波的频率声源处接受到得汽车发射回来的波的频率第26页/共58页13-6.如图，振动频率为f 的声源，以速度u 垂直于前方的墙壁运动，在它后方的接收器A，测得从声源发出的声波和墙壁反射回来的声波在接受能点形成的拍，拍频为n ，设声速为 v ，求：写出声源的速度 u 与f、n 、v

10、的函数关系。墙壁接收到的波的频率A点接受到的墙壁反射波的频率即为A点接受到的声源发出的波的频率声源A第27页/共58页第28页/共58页7.静止空气中，蝙蝠的速率 ，飞蛾的逃逸速率 ，蝙蝠发出55kHz的超声波在空气中的传播速率 求：蝙蝠接受到的回波频率。图13-2飞蛾接受：飞蛾作为波源，蝙蝠接受：第29页/共58页一.狭义相对论的基本假设（基本原理）1.1.狭义相对性原理：一切彼此作匀速直线运动的惯性系中，物理规律的描述都是等价的2.2.光速不变原理：在彼此相对作匀速直线运动的任何惯性系中测得的真空中的光速都相等二二.洛仑兹变换洛仑兹变换uP系以速度系以速度u 相对相对S系沿系沿X方向作匀速

11、直线运动方向作匀速直线运动正正变变换换反反变变换换第六章 狭义相对论第30页/共58页第31页/共58页1.1.同时性的相对性三,狭义相对论的时空观沿运动方向上，位置坐标不同的两件事而言，同时性是相对的2.时间间隔的相对性称原时，最短！称原时，最短！钟慢效应(时间延缓）：3.长度的相对论效应尺缩效应：第32页/共58页物体沿x x方向运动4.相对论速度变换：五.相对论动量P不再不再与与V成正比成正比四.狭义相对论质量v 物体的运动速度第33页/共58页七.相对论能量静止能量八、相对论动能总能量 九、九、相对论能量 动量关系质能关系第34页/共58页所有非惯性系和有引力存在的惯性系对于描述物理现

12、象都是等价的即：物理定律在一切参照系中具有相同的形式等效原理：加速度与引力场等效。广义相性对性原理：十、广义相性论的基本原理光速不变原理依然成立。第35页/共58页7.高速列车以u速驶过车站，固定在站台上的激光打孔机，两激光束间距为1m。在地面参考系测量：两激光同时射向车厢，打出两个小孔。求（1）在地面参考系测得两孔间距；（2）在列车参考系测得的两孔间距。解：站台K系：在车上打出两个小孔的时空坐标车为 系：在车上打出两个小孔的时空坐标在地面（K系）测得两小孔间距在 系：第36页/共58页在 系：或：站台K系2先发生或：第37页/共58页8 8：地球上测得半人马星座的星距地球4.34.31010

13、1616m m，一宇宙飞船以v=0.999cv=0.999c的速率通过地球与星之间的距离。问（1 1）地球参考系测得此行程的时间；（2 2）飞船上的时钟记录了多少时间？解：（2）另解：对飞船上的观测者：两件事发生在同一地点飞船通过地球时飞船通过星时第38页/共58页2.如图15-1，在惯性系中x轴上相距L有两只同步钟A和B；在相对S系沿x轴以速度u运动的惯性系 中，也有一只同样的钟 。若 轴平行，当A、相遇时，恰好两钟读数都为零，求：当 与B相遇时（1）S系中B钟的读数；（2）系中 钟的读数。（2）在 系中：（在 中，是同一个时钟测出的时间，是原时）LAB（1）在S系中：解：第39页/共58页

14、3.一个光子在惯性系S中沿y方向以c的速度运动，系以 的速度沿x方向运动，求：在 系光子运动方向与 的夹角。在 中只存 ，分量S:第40页/共58页4.S、系是坐标轴相互平行的两个惯性系，系相对于S沿x 轴正方向匀速运动。一刚性尺静止于S系中，且于x轴成 角，而在 系中测得该尺与 轴成 角，试求：S与 系的相对运动速度。在S中：设尺长为L在 中：第41页/共58页8.(1)如图16-2所示，一个孤立的作加速运动的电梯，根据爱因斯坦广义相对论理论，在其中观测，光传播的正确路径是 C (根据图中A/B/C三条光线选择）；（2）广义相对论的等效原理指出加速度和 引力场 等效；（3）定性完成图16-3

15、经过中子星附近的光线的传播路径光线中子星光源图16-2图16-3第42页/共58页 二、库仑定律方向：由施力电荷指向受力电荷三、静电力的叠加原理第七章：静电学一、电荷的基本性质：两种电荷，量子性，电荷守恒，相对论不变性两个静止点电荷之间的相互作用力带电粒子q（可看成点电荷）在外场中受的力：力偶矩电偶极子在均匀外电场中的受到力矩作用第43页/共58页四、电场强度某点场强等于单位正电荷在该点所受的电场力五、场强叠加原理某点的电场强度等于所有带电体在该处激发场强的矢量和六、电通量在电场中穿过任意曲面S S的电场线条数称通过该面的电通量，用 来表示。第44页/共58页七、高斯定理：内八、场强环路定理：

16、十、电势：九、电势能电势差：电场力所做的功：电荷q在外场中的电势能：电偶极子在外场中的电势能：第45页/共58页十一、电场的计算：1、应用库伦定律及场强叠加原理计算点电荷系的场强连续带电体的场强2、高斯定理点电荷的场强3、根据场强与电势梯度的关系球对称球对称,轴对称轴对称,面对称面对称.第46页/共58页典型静电场：均匀带电球面均匀带电球体均匀带电无限大平面无限长均匀带电柱体柱面第47页/共58页无限长直线半无限长直线PEdx第48页/共58页2、已知场强分布，根据电势的定义，利用积分法求电势十二、计算电势的方法1、已知电荷分布，利用电势叠加原理求电势点电荷系的电势连续带电体的电势点电荷的电势

17、第49页/共58页十三、静电场中的导体静电平衡条件:E内=0等势体E表等势面 表面静电平衡状态静电平衡状态：导体各处（内部和表面）均无电荷定向运动。：导体各处（内部和表面）均无电荷定向运动。静电平衡时导体上电荷的分布：内部无净电荷，电荷分部在外表面。1.1.实心导体：2.2.导体球壳（空腔导体）：腔内无带电体 外 内0E内=0内表=-qE内 内q 0 0 外腔内有带电体 外=Q+q第50页/共58页3.3.孤立导体表面上电荷的分布 孤立的带电导体，外表面各处的电荷孤立的带电导体，外表面各处的电荷面密度与该处曲率半径成反比。面密度与该处曲率半径成反比。4 4、导体表面各处的面电荷密度与的该处表面

18、附近场强的关系：由导体内指向外由导体内指向外有导体存在时静电场的分析与计算(2)利用电荷守恒(3)利用高斯定律(1)利用静电平衡条件E表面 表面静电平衡的导体上的电荷分布Q内=0，0 0E E第51页/共58页十四、静电场中的电介质1.1.极性分子和非极性分子2.2.电介质的极化3.3.电极化强度4.极化电荷与电极化强度的关系：极化电荷的面密度，等于电极化强度沿外法线方向的分量。5.5.介质中的高斯定理介质中的高斯定理各向同性均匀介质充满电场各向同性均匀介质充满电场有介质时的场强有介质时的场强第52页/共58页有电介质时电场、束缚电荷的计算有电介质时电场、束缚电荷的计算注：要求场分布和各向同性

19、电介质本身具有高度对称性第53页/共58页孤立导体的电容十五、电容：导体球电容器的电容十六、静电场的能量任意场中存储的能量为电介质中电场的能量密度电介质中电场的能量密度电容器的能量：均匀电场第54页/共58页导体中任意一点处的电流密度大小等于载流密度、所带电量及漂移速度的乘积1、电流和电流密度十七、稳恒电流 稳恒电场电流强度等于电流密度的通量。电流恒定条件j 线不中断。稳恒电流的的电流线一定闭合导体内各处电流密度 不随时间变化的电流称为恒定电流或直流电。恒定电流:第55页/共58页电荷运动伴随能量的转换伴随能量的转换导体内部恒定电场导体内部恒定电场恒定电场与静电场的区别：2、恒定电场:在恒定电流情况下，不随时间变化的电荷分布所产生的不随时间变化的电场恒定电场高斯定理和场强环路定理在稳恒电场中仍然成立第56页/共58页4 4、电源电动势、电源电动势 把单位正电荷从电源的负极把单位正电荷从电源的负极通过内电路移到正极通过内电路移到正极,非静电力所作的功非静电力所作的功3、欧姆定律微分形式结论：结论：在垂直电场运动的参考系测在垂直电场运动的参考系测 E ，在在平行平行电场运动的参考系测电场运动的参考系测 E 不变。不变。十八、运动电荷的电场十八、运动电荷的电场电荷守恒电荷守恒电场强度的定义和高斯定理仍然成立第57页/共58页感谢您的观看！第58页/共58页