海南大学大学物理总复习.ppt

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1、1,大学物理（48学时)总复习,2,前言 答题规范1、示意图，特别是坐标图要画出来。相关物理量，坐标原点，坐标轴取向，坐标轴变量要交代清楚。原点影响积分区间和积分表达式，坐标轴取向影响矢量的方向，坐标轴变量应不同于题目中给出的常量，以免积分错误。2、解题必须有过程。原始公式、代入数据、中间结果、最后结果。为减少运算量，避免不必要的计算错误，不需要给出具体数值大小的中间物理量尽量用公式来表达。,3,3、单位统一(尽量用国际单位制)，单位换算1atm=76cm汞柱压强=1.01105Pa1m=103L,1J=1Wt.S,1eV=1.610-19J,摩尔质量的单位(与元素周期表中的序数有关）：10-

2、3Kg/molk=R/NA=8.31J.mol-1.K-1/6.021023mol-1=1.3810-23J.K-1分子数密度=分子数/体积，n=N/V摩尔数=总质量m/摩尔质量M=分子数N/阿伏伽德罗常数NA=PV/RT标准状态下=体积V(L)/理想气体标准摩尔体积V0(22.4L.mol-1)热学公式中的温度单位必须转化成开尔文绝对温标T(K)=273.17+t(C)电磁学单位,4,4、矢量式的正确书写 不能正确书写，则在解题中采用标量计算，然后根据相应规则说明待求矢量的方向，或作图示意5、题目中给出的是具体数值，则结果也要用数值表达，而不是代数解。例题独立解答教材中所有的例题和习题，课件

3、中的全部练习题和部分例题,5,一、知识点1、运动学规律2 质点运动学的基本问题一类是已知运动方程，求质点的速度和加速度；另一类是已知质点加速度和初始条件，求质点的速度和运动方程。,第1章力学基本定律,6,3 牛顿运动定律第一定律：一切物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到其它物体的作用迫使它改变这种状态为止。第二定律：当物体受到外力作用时，物体所获得的加速度a与合外力F的大小成正比，并与物体的质量m成反比；加速度的方向与合外力的方向相同。第二定律的数学表达式为F=ma.第三定律：当物体A以力F作用于物体B上时，物体B必定同时以力F作用于物体A上，这两个力F和F在同一直线上，大小相等而方向相反。

4、其数学表达式为F=-F,7,4 变力的功 功率恒力做功,8,5 动能定理合外力对质点所作的功，等于质点动能的增量，这个结论就叫做质点的动能定理。,对质点系，则还需考虑内力（保守、非保守内力）,9,6、保守力的功 重力做功 弹力做功万有引力做功,保守力对物体作的功等于物体对应势能增量的负值。,10,7、机械能守恒定律 当作用于质点系的外力和非保守内力做功之和为零，或只有保守内力做功时，质点系的总机械能是守恒的。这就是机械能守恒定律。,11,在给定时间间隔内，外力作用在质点上的冲量，等于质点在此时间内动量的增量。这就是质点的动量定理。对质点系同样适用，此时为合外力的冲量等于在此时间内质点系动量的增

5、量。,8、动量与冲量 动量定理,12,9、动量守恒定律,如果系统所受的合外力等于零，即,则有,13,10、与刚体定轴转动有关的运动规律所有质点的角量都相同；质点的线量与该质点的轴矢径大小成正比。,匀加速直线运动,匀角加速转动,14,11、转动动能 转动惯量 转动动能转动惯量单个质点质点系连续分布的质点系,15,二、例题,课件中例1、2、5、8、11、16、17、21,16,一、知识点1、简谐振动的描述三个特征量的确定振幅A 周期T相位,第2章 振动和波,17,2、旋转矢量图示法（相量图法）,简谐振动可以用一个旋转矢量来描述，有助于了解谐振动表达式中 A，,的物理意义。,质点 m 以角速度做匀速

6、圆周运动，其位矢 在 x 轴上的分量或投影为：,称为振幅矢量,x=A cos(t+),18,简谐振动的位移,简谐振动的速度,简谐振动的加速度,19,3、同方向同频率简谐振动的合成 x1=A1cos(t+1)；x2=A2cos(t+2)合振动的位移,20,4、平面简谐波波动方程,设波沿x轴正向传播,21,二、例题,课件中练习题，例1、2、3、4、5、6、7、8、9、11,22,一、知识点1、热学两部分：,气体动理论研究热现象的微观本质，根据物质的分子结构建立起各宏观量与微 观量之间的关系。,热力学则是以观察和实验为依据，从能量的观点来说明热、功等基本概念，以及他们之间相互转换的关系和条件。,第四

7、章 气体动理论,23,当气体压强不太高以及温度不太低时忽略分子大小（看作质点）忽略分子间的相互作用力分子之间、分子与器壁之间的碰撞认为是弹性碰撞。分子的运动服从经典力学规律,2、理想气体的微观模型,克拉珀龙方程,24,3、平衡态时，分子速度按方向的分布是均匀的。,对每个分子,25,又,4、能量按自由度均分原理在平衡态下，气体分子的每一个自由度的平均动能相等，每一个自由度的能量均为,26,5、理想气体分子的内能,理想气体刚性分子的内能只是所有分子的平均总动能之总和,单原子气体 双原子气体 多原子气体子,单个理想气体分子的内能 摩尔理想气体分子内能,27,概率分布函数,设气体共有 N 个分子，处于

8、 v-v+dv 速率间隔内的分子数是 dN。dN 占分子总数 N 的比率为 dN/N。dN/N 与 v 有关，应与 dv 成正比。,麦克斯韦速率分布律,称为气体分子的速率分布函数。其物理意义是，在速率v附近，单位速率间隔内的分子数占分子总数的百分比。,28,速率分布曲线的形状与温度有关。温度越高，高速分子越多，曲线向右延伸，但由于曲线下的面积恒定 不变，所以曲 线的高度降低，故高温曲线较 低温曲线平缓。,29,30,二、例题,课件中练习题，例1、2、5、6、7,31,第五章 热力学,一、知识点热力学第零定律（热平衡定律）,如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这两个系统彼此也处于热平衡

9、。这个结论称热力学第零定律。,准静态过程 以一系列平衡态过渡的热力学过程称为准静态过程（平衡过程）。,状态量：压强，体积，温度，内能等过程量：热量，功，热容等,32,热力学第一定律,体积功,理想气体内能,Q=W+U 或 dQ=dW+dU,即，系统吸收的热量，一部分转化成系统对外所作的功；另一部分转化为系统的内能。这就是热力学第一定律。,33,热力学第一定律在理想气体中的应用,热容热容（C）是在一定的过程中，当系统的温度升高（或降低）1度时吸收（或放出）的热量。,34,三种过程中气体做的功,35,三种过程中气体内能的增量,对于任意的平衡过程均有,36,三种过程中气体吸的热,等容过程,等压过程,等

10、温过程,37,对理想气体刚性分子有：,38,卡诺循环,39,正循环（热机循环，P-V图上表现为顺时针方向的循环过程），,SABCFEA SCDAEFC,即循环一周系统对外作净功 A，恰为P-V循环曲线所围面积。,循环过程,40,令 Q1，Q2 分别表示系统正循环时从外界高温热源吸热和向外界低温热源放热的绝对值。,热机效率,常用百分数表示，表示正循环中热功转化的效能。,41,致冷机从低温处吸的热Q2与外界对系统所做净功W的比值谓之致冷系数。,逆循环（制冷循环，P-V图上表现为顺时针方向的循环过程）。热量传递与作功的方向都与正循环中相反。,42,二、例题,课件中练习题，例1、2、3、4、5、6,4

11、3,第六章 静电场,一、知识点1、库仑定律（两个静止的点电荷之间的作用力）,真空中静电力的叠加原理,44,2、电场强度,电场强度的矢量定义式场强的叠加原理用叠加法计算场强(1)点电荷的电场(2)点电荷系,45,(3)电荷连续分布的带电体,电荷体密度表达式 dq=dV电荷面密度表达式 dq=dS电荷线 密度表达式 dq=dl,46,3、电场强度通量,通过电场中任一给定截面的电力线的总数称为通过该截面的电通量，记为e,与曲面相切或未穿过曲面的电力线，对通量无贡献。,从曲面穿出的电力线，电通量为正值；,穿入曲面的电力线，电通量为负值；,47,4、静电场中的高斯定理,通过真空中的静电场中任一闭合面的电

12、通量e等于包围在该曲面内的电荷代数和qi 的0分之一，而与闭合面外的电荷无关。这就是静电场的高斯定理。,48,正确理解高斯定律,2）高斯面内的电量为零，只能说明通过高斯面的e为零，但不能说明高斯面上各点的一定为零。,1）高斯面上的场强是所有电荷共同作用的结果，但通过高斯面的电通量e只与面内的电荷有关。,49,应用高斯定律求E的步骤,首先分析场源的对称性（常见的是中心、面、轴对称性）,选取一个合适的高斯面，使得或者在该高斯面的某一部分曲面上的E值为常数，或者使某一部分曲面上的E与它们的法线方向处处垂直。,*1：如果场分布，不具备对称性，则由高斯定律求并不方便，但高斯定律依然成立。,50,5、静电

13、场的环路定理,电场力的功只与始末位置有关，而与路径无关，电场力为保守力，静电场为保守场。,静电场的环流定理,静电场中电场强度沿闭合路径的线积分等于零。,51,6、电势能 电势 电势差,当电势零点选好之后，场中各点必须有确定值,对于有限大小带电体，通常选取无穷远处为零电势点 点电荷，r0；无限大带电体，r,当带电导体接地时，也可以地球为零电势点,52,7、电势的计算,1）点电荷的电势,2）点电荷系的电势,是标量和,53,3）有限大小连续带电体的电势,4）定义法,直接用 求电势,当场强函数已知或能用高斯定律很方便求出时,54,8、典型静电场的电场和电势,（）、电偶极子（一对等量、异号的点电荷，其间

14、距远小于它们到考察点的距离的点电荷系统）电偶极矩：方向从负电荷指向正电荷 电偶极子轴线延长线上A点的场强：,55,电偶极子中垂面上B点的场强：电势,56,（2）、带电量为q、半径为R的均匀带电圆环轴线上一点,57,（3）、面电荷密度为 的，半径为R的簿带电圆盘中心轴线X处一点,若，则可视为均匀带电无限大平面,58,（4）、求真空中长为L、均匀带电，线电荷密度为的直线的场强。场点与直线的垂直距离为a、场点与直线两端连线和直线的夹角分别为1和2。,59,则,即无限长带电直线的场强，具有轴对称性。,60,（5）、均匀带电球面(设总电量为q、球面半径为R),（1）球面内，rR,（1）球面外，rR,以无

15、穷远处为电势零点,61,（6）、均匀带电球体,2）球体外，rR,1）球体内，rR,以无穷远处为电势零点,62,二、例题,课件中练习题，例1、5、6、8、9、10、11、12、13、14、15、16,63,第七章 恒定磁场,一、知识点,1、毕奥萨伐尔定律（电流元）,2、运动电荷的电磁场,磁感应强度单位：1T=104G=1Wb/m2,64,3、磁通量,磁通量单位：Wb,4、磁场中的高斯定理,5、安培环路定律,65,6、洛仑兹力,7、带电粒子在匀强磁场中的运动(忽略重力),粒子速度v0与B斜交,回转半径,回转周期,螺距,洛伦兹力做为匀速率圆周运动的向心力,66,8、安培定律,积分形式,或,处于匀强磁

16、场中的载流直导线,67,比较如下两组公式,68,9、均匀磁场对载流线圈的作用,磁力矩的矢量表示,其中，是载流线圈的磁偶极矩，简称磁矩。磁矩的方向为与电流成右手螺旋关系的线圈法线方向。,69,（）、密绕长直螺线管内充满介质的磁感应强度：,（）、环形螺线管内部充满介质的磁感应强度：,（）、无限长的载流圆柱体外充满介质的磁场：,内部为,外部为,10、典型磁场,无限长载流直导线的磁场:,(因为),半无限长载流直导线的磁场:,直导线延长线上一点的磁场:,(因为在 中),（4）、一段载流直导线的磁场:,(端点，),71,（5）、载流园线圈轴线上任一点P的磁场,圆电流中心的磁场,1/n 圆电流中心的磁场,7

17、2,计算磁场的方法,1、电流 元的磁感应强度及叠加原理,小 结,计算场强的方法,1、点电荷场的场强及叠加原理,（分立）,（连续）,73,典型磁场的磁感应强度,典型电场的场强,均匀带电无限长直线,载流长直导线,无限长载流长直导线,方向垂直于直线,电流元,点电荷,均匀带电直线,方向与电流方向成右手螺旋,74,典型磁场的磁感应强度,典型电场的场强,圆线圈轴线上任一点,方向与电流方向成右手螺旋,均匀带电圆环轴线上任一点,磁矩,电偶极矩,75,二、例题,课件中练习题，例4、6、7、8、9、10、11、13、14,76,第八章 电磁感应,一、知识点,1、法拉第电磁感应定律,式中=N称作磁通匝链数，简称磁链

18、。,2、用楞次定律判断感应电流方向,确定外磁场方向分析磁通量的增减 m运用“反抗外场的变化”判断感应电流磁场的方向运用右手缧旋法则确定感应电流方向（感应电动势方向。）,77,3、动生电动势（方向由 决定）,4、感生电动势,78,5、自感系数 和自感电动势,单位：1亨利(H)=1韦伯（Wb）/1安培(A),自感电动势,6、互感系数 和互感电动势,电流I2的变化在线圈(1)中产生的互感电动势,电流I1的变化在线圈(2)中产生的互感电动势,79,二、例题,课件中练习题，例1、2、4、5、7、8、9、10、11、12,80,第九章 物理光学,一、知识点,1、发光机制,热光源的发光过程是分子或原子能级激

19、发跃迁的过程。,分子或原子激发发光的特点:间歇性,独立性,可见光波长范围：770 nm 390 nm，可见光频率范围:3.91014Hz 7.6 1014 Hz,81,2、光的相干性 相干光源：频率相同，振动方向相同，相位差恒定的光源。获取相干光源的方法：分波面从同一波面上取出的两子波源如杨氏双缝干涉，菲涅耳双棱镜，洛埃镜分振幅利用薄膜上下两个表面的反射和折射使同一束光一分为二如薄膜干涉（劈尖干涉，牛顿环）非相干叠加：I=I1+I2（如两手电光柱叠加）,相干叠加：I=I1+I2+2,82,波的叠加原理 当几列波在空间的某一点相遇时，每列波都单独引起介质中该处质元的振动，并不因其他波的存在而有所

20、改变，因此该质元实际的振动就是各列波单独存在时所引起该质元的各个振动的叠加，这就是波的叠加原理。,83,波的干涉 满足两列波频率相同，振动方向一致，波源之间有恒定的相位差的两列波，在空间某些点相遇处，振动始终加强，而在另一些点处，振动始终减弱或者完全抵消。这种现象称为波的干涉。,84,干涉相长与干涉相消的条件：,85,光程就是光在媒质中通过的几何路程,按波数相等折合到真空中的路程.,相位差=光程差(),真空中的波长,光程差,3、光程与相位差,86,4、杨氏双缝干涉,K=0,中央明纹，K=+1，+2，正（反）第一级明（暗）纹，正（反）第二级明（暗）纹,波程差：,两相邻明（暗）纹间距,87,5、发

21、生半波损失的条件：,半波损失：光从光疏介质射向光密介质时，反射光有相位的突变，相当于反射光光程有半个波长的损失。,n1n2时，n1介质称为光密介质，n2介质称为光疏介质。,88,6、等倾干涉：,光线a2与光线 a1的光程差为：,n2n1，考虑半波损失,必须考虑是否存在半波损失,89,特例：光线垂直入射情况,(k=0,1,2,3),(k=1,2,3),对同样的入射光来说，当反射方向干涉加强时，在透射方向就干涉减弱。,薄膜干涉的应用增透膜和反射膜,90,7、等厚干涉劈尖膜干涉,劈尖上、下两界面的反射光光程差,正入射，i=0。若为空气劈尖，n2=1，则有半波损失,相邻明（暗）纹厚度差是薄膜中的波长n

22、的一半,相邻明（暗）纹间的距离,91,8、牛顿环,正入射，光程差(n n玻),若弯曲的劈尖是空气(即n=1)则,92,明、暗纹不是等间距的，级数越高，则条纹越密，这是与其他干涉显著不同的地方。,利用牛顿环可测透镜曲率。,牛顿环干涉条纹特点,对于空气劈，在透镜与玻璃片接触处e=0，为暗环，再次证明半波损失存在。,亦可观察透射光的牛顿环，其明、暗环位置则好与反射干涉 的情形相反。,当透镜与玻璃板的间距变化时,93,9、光的衍射,当光波长与障碍物或孔隙的线度相比拟时，光的传播偏离直线方向，并形成光强不均匀分布的现象，称为光的衍射。,衍射现象与波长有关,波长越大，障碍物越小，衍射越明显。,94,10、

23、惠更斯菲涅尔原理,从同一波阵面上各点发出的子波，在传播过程中相遇时，也能相互叠加而产生干涉现象，空间各点的波的强度，由各子波在该点的相干叠加所决定。,惠更斯菲涅尔原理=子波与子波的相干叠加,95,11、夫琅和费单缝衍射,半波带理论分析光的衍射,衍射角为的一束平行衍射光的光程差：,ACBC，则BC段即为这一束平行光的最大光程差,（a为缝宽）,故在给定的衍射角中，若BC刚好截成偶数个半波带，,若BC刚好截成奇数个半波带，,则P点为相消干涉而出现暗纹；,则P点的亮度介于次极大和极小之间。,则P点为相长干涉而出现亮纹（多余的一个半波带不能被抵销）；,若BC不为半波长的整数倍，,96,夫琅禾费单缝衍射明

24、、暗纹公式,正、负号表示衍射条纹对称分布于中央明纹的两侧,对于=0这一束光,每条光线的光程都相等，因而叠加结果是相互加强，形成中央亮纹。,97,半角宽,中央明纹宽度,角宽度,衍射反比定律,线宽度,中央明纹宽度最宽，约为其它各级明纹宽度的两倍,98,12、光栅衍射,光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝(或反射面)构成的光学元件。从广义上理解，任何具有空间周期性的衍射屏都可叫作光栅。,光栅上每个狭缝（或反光部分）的宽度 a 和相邻两缝间不透光(或不反光)部分的宽度 b 之和称为光栅常数 d，即d=a+b；或用单位长度内的刻痕条数n表示，,99,光栅衍射条纹是单缝衍射与多缝干涉的总效果。,光栅方程,单色光垂直照射光栅时,K=0-零级主极大，K=1,2,3,.分别称为1级主极大，2级主极大,缺级现象在同一衍射角中，既满足单缝衍射极小，又满足光栅干涉主极大时，将会出现缺级。,所缺级次为,多缝干涉主极大位置为,单缝衍射的暗纹位置为,