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普通物理學(xué)復(fù)習(xí)綱要(上)第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué) 一參照系與坐標(biāo)系1參照系:運(yùn)動(dòng)是相對(duì)的,所以需要參照系。選擇不同參照系對(duì)同一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的描述是不同的。2坐標(biāo)系:為定量描述質(zhì)點(diǎn)的位置變化,需建立坐標(biāo)系。 二描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的物理量1位置矢量、運(yùn)動(dòng)方程與軌道方程位置矢量:運(yùn)動(dòng)方程: 軌道方程: 2位移與路程位移:=路程:Ds=3速度 ,平均速度:瞬時(shí)速度:平均速率:瞬時(shí)速率:D ,4加速度 平均加速度:瞬時(shí)加速度: 三質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)的一般計(jì)算1)已知運(yùn)動(dòng)方程,求速度和加速度 2)已知加速度和初始條件,求速度和運(yùn)動(dòng)方程 積分常數(shù)、由初始條件、確定。四幾種特殊的運(yùn)動(dòng)1勻變速運(yùn)動(dòng): 2圓周運(yùn)動(dòng):圓周運(yùn)動(dòng)的加速度:, 圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述: 角量與線量的關(guān)系: ,3相對(duì)運(yùn)動(dòng): 位移 速度 加速度物體相對(duì) 相對(duì) 物體相對(duì) 第二章 質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)一牛頓運(yùn)動(dòng)定律1理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律1)第一定律定性反映了物體的運(yùn)動(dòng)與其受力之間的關(guān)系:力求使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變;第二定律定量性反映了物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與其受力之間的關(guān)系:;牛頓第三定律反映了力的來(lái)源:力來(lái)自物體間的相互作用。牛頓運(yùn)動(dòng)三定律反映了物體間的相互作用和物體運(yùn)動(dòng)之間的相互關(guān)系:正是由于物體間的相互作用使得物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷發(fā)生改變,使得自然界千變?nèi)f化,多姿多彩。2)物體的質(zhì)量:物體慣性大小的量度。3)力:物體與物體間的相互作用。4)牛頓運(yùn)動(dòng)定律只有在慣性參照系中成立。2牛頓第二定律的應(yīng)用牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式: 矢量式: 分量式: 直角坐標(biāo)系: 自然坐標(biāo)系: 用牛頓第二定律解質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題:1)已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng):,求質(zhì)點(diǎn)的受力:求導(dǎo)過(guò)程2)已知質(zhì)點(diǎn)的受力:,求質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng):解微分方程解題要點(diǎn):1)受力分析(隔離法)2)對(duì)每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)寫(xiě)出牛頓方程的矢量量式:3)建立坐標(biāo)系,化矢量式為分量式4)解方程(組)二動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律 1單質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理 2質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理 D 內(nèi)力只是使系統(tǒng)內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生動(dòng)量的交換,但不改變系統(tǒng)的總動(dòng)量。3質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量守恒定律 D 若系統(tǒng)在某一方向所受的合力為零,則該方向動(dòng)量守恒。三動(dòng)能定理、功能原理與機(jī)械能守恒定律1單質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能定理 2質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理 D 內(nèi)力不改變系統(tǒng)的組動(dòng)量,但內(nèi)力要改變系統(tǒng)的總動(dòng)能。3質(zhì)點(diǎn)系的勢(shì)能與功能原理保守力:做功只與物體的始、末位置有關(guān),而與物體的運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)的力。質(zhì)點(diǎn)系的勢(shì)能:受保守力作用的質(zhì)點(diǎn)在空間某一點(diǎn)的勢(shì)能為將質(zhì)點(diǎn)從該點(diǎn)沿任意路徑運(yùn)動(dòng)到零勢(shì)能參考點(diǎn)的過(guò)程中保守力所作的功 為零勢(shì)能參考點(diǎn)。 質(zhì)點(diǎn)系的功能原理: 4機(jī)械能守恒定律 封閉保守系統(tǒng): 第三章 剛體力學(xué)一剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的描述1描述剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量角位置:角速度:角加速度:D 角速度和角加速度均為矢量,定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中其方向沿轉(zhuǎn)軸的方向并滿足右手螺旋定則。2角量和線量的關(guān)系 , 二轉(zhuǎn)動(dòng)定律 1力矩: 2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量物理意義:剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的量度。計(jì)算: 3轉(zhuǎn)動(dòng)定律的應(yīng)用解題要點(diǎn):1)受力分析2)列方程:3)解方程二動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒1剛體的動(dòng)能定理: 2含有剛體的的復(fù)雜系統(tǒng)的機(jī)械能守恒:封閉保守系統(tǒng),機(jī)械能守恒,即 常數(shù) 三角動(dòng)量定理與角動(dòng)量守恒定律1剛體的的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律 2含有剛體和質(zhì)點(diǎn)的復(fù)雜系統(tǒng)的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律: 第四章 機(jī)械振動(dòng)一簡(jiǎn)諧振動(dòng)的描述1簡(jiǎn)諧振動(dòng):物體運(yùn)動(dòng)時(shí),離開(kāi)平衡位置的位移(角位移)隨時(shí)間按余弦(或正弦)規(guī)律隨時(shí)間變化: 則物體的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧振動(dòng)2描述簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物理量(1)周期和頻率:完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間,稱為周期(T);單位時(shí)間里完成全振動(dòng)的次數(shù)稱為頻率(n) (2)振幅:質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的最大距離(A)。(3)位相與初相:wt+j稱為簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位相,j稱為初相。位相是描述物體振動(dòng)狀態(tài)的物理量。D 周期和頻率由振動(dòng)系統(tǒng)的固有性質(zhì)決定固有周期和固有頻率。例: 彈簧振子:,D 振幅和初相由初始條件決定。例:若,則 3簡(jiǎn)諧振動(dòng)的表示振動(dòng)方程:振動(dòng)曲線:關(guān)系曲線旋轉(zhuǎn)矢量表示:OM:以角速度w作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)P:作簡(jiǎn)諧振動(dòng):4簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度速度: 加速度: D 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度和加速度也作同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)D ,am=AD 速度位相比位移位相超前,加速度位相比位移位相超前二簡(jiǎn)諧振動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1簡(jiǎn)諧振動(dòng)的判別1)確定平衡位置;2)以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)建立坐標(biāo)系;3)求出振子離開(kāi)平衡位置為x時(shí)的加速度或所受的合力,并判別是否滿足: 或2幾種常見(jiàn)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)彈簧振子:?jiǎn)螖[: 復(fù)擺: 3簡(jiǎn)諧振動(dòng)的能量 D 諧振子的動(dòng)能和勢(shì)能都隨時(shí)間而變化,振動(dòng)過(guò)程中兩者相互轉(zhuǎn)換,但系統(tǒng)的總機(jī)械能保持不變。諧振子系統(tǒng)是一個(gè)封閉保守系統(tǒng)。三簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成1同頻率同方向的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成 2同方向不同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成:形成拍3相互垂直的同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成:橢圓4相互垂直的同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的合成:李薩如圖四阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)1阻尼振動(dòng):質(zhì)點(diǎn)在振蕩過(guò)程中因受阻力的作用而使能量不斷損失,振幅不斷減小的振動(dòng)。1)欠阻尼(阻力較?。嘿|(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近來(lái)回振動(dòng),振幅隨時(shí)間不斷衰減,最終停止振動(dòng)。2)過(guò)阻尼(阻力較大):質(zhì)點(diǎn)不再作來(lái)回振動(dòng),而是逐漸向平衡位置靠近,最后停止在平衡位置。3)臨界阻尼(阻尼適中):質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到平衡位置剛好停下來(lái),以后不再振動(dòng)。2受迫振動(dòng):振動(dòng)系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)力的持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動(dòng)。D 穩(wěn)定時(shí),系統(tǒng)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)。D 系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率。D 簡(jiǎn)諧振動(dòng)的振幅驅(qū)動(dòng)力的幅度和頻率有關(guān):當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相等時(shí),受迫振動(dòng)振幅最大。這種現(xiàn)象稱為共振。第五章 機(jī)械波一機(jī)械波的基本概念1機(jī)械波及其產(chǎn)生條件:(1)機(jī)械波:機(jī)械振動(dòng)在彈性介質(zhì)中的傳播,形成機(jī)械波。(2)產(chǎn)生條件:1)波源;2)彈性介質(zhì)2機(jī)械波中的兩種運(yùn)動(dòng):質(zhì)點(diǎn)振動(dòng):彈性介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡附近作振動(dòng)。波的傳播:振動(dòng)狀態(tài)(振動(dòng)位相)向前傳播的過(guò)程。3機(jī)械波的分類(lèi):1)橫波與縱波2)平面波與球面波3)簡(jiǎn)諧波和非簡(jiǎn)諧波重點(diǎn)研究:平面簡(jiǎn)諧波二描述機(jī)械波的幾個(gè)物理量1波速c:?jiǎn)挝粫r(shí)間里振動(dòng)狀態(tài)向前傳播的距離。2波長(zhǎng):在一個(gè)全振動(dòng)周期內(nèi)振動(dòng)狀態(tài)向前傳播的距離。或波的傳播方向上振動(dòng)位相差等于2p的兩質(zhì)點(diǎn)的距離。3周期與頻率周期T:振動(dòng)狀態(tài)向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間。頻率:?jiǎn)挝粫r(shí)間里振動(dòng)狀態(tài)向前傳播的波數(shù)。說(shuō)明:1)波的周期和頻率決定于波源振動(dòng)的周期和頻率,與傳播媒質(zhì)無(wú)關(guān);而波速和波長(zhǎng)與傳播媒質(zhì)有關(guān)。2)波速、波長(zhǎng)、周期(頻率)三者間的關(guān)系 三平面簡(jiǎn)諧波表達(dá)式1平面簡(jiǎn)諧波:1)波沿直線傳播;2)傳播方向上各點(diǎn)作同頻率、同振幅(但不同位相)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。2平面簡(jiǎn)諧波的表達(dá)式設(shè):1)波速為c,沿y軸正(負(fù))方向;2)原點(diǎn)O的振動(dòng)方程: 則:波的表達(dá)式(任一位置坐標(biāo)為y的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程)為: 3波動(dòng)表達(dá)式的物理意義1)y不變,t可變:表示處在y處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程:y=y(t),曲線為振動(dòng)曲線。2)t不變,y可變,表示t時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移與質(zhì)點(diǎn)的平衡位置坐的關(guān)系:y=y(x),曲線為波形圖。3)y、t均可變:表示振動(dòng)狀態(tài)的傳播。四波的能量與波的強(qiáng)度1波的能量密度若,則中的能量:能量密度:平均能量密度:2波的能流密度(波的強(qiáng)度)(1)平均能流:?jiǎn)挝粫r(shí)間里通過(guò)某一截面的平均能量,即 (2)平均能流密度:通過(guò)垂直于波的傳播方向的單位面積平均能流,即 五波的干涉 駐波1波的迭加原理1)兩列波在傳播過(guò)程中相遇,在相遇區(qū)域內(nèi)任一點(diǎn)的振動(dòng)為兩列波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所引起真的振動(dòng)的迭加。2)相遇后兩列波仍然保持各自原有的特性繼續(xù)向前傳播,就好象在傳播過(guò)程中不曾相遇過(guò)。2波的干涉 3駐波 D Y軸上各點(diǎn)作同頻率的間諧振動(dòng)。D 各點(diǎn)的振幅隨坐標(biāo)x而變化: 波節(jié) 波腹 D 若相鄰波節(jié)之間為一段,則同一段中各點(diǎn)的振動(dòng)位相相同,而相鄰段振動(dòng)的位相相反六波的衍射、反射與折射1惠更斯原理:波陣面(波前)上的每一點(diǎn)都可視為發(fā)射子波的波源,在其后的任一時(shí)刻,這些子波的包跡就是新的波陣面(波前)。2波的衍射(1)波的衍射現(xiàn)象:波在傳播過(guò)程中遇到障礙物時(shí),能改變其傳播方向而繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象。(2)波的衍射現(xiàn)象的解釋:各子波的疊加(3)產(chǎn)生波的衍射的條件:小孔或障礙物的尺寸不比波長(zhǎng)大得多。3波的反射與折射(1)波的反射與折射現(xiàn)象:波傳播到兩種媒質(zhì)的界面時(shí),一列波被分成兩部分,一部分反射回來(lái),形成反射波,另一部分進(jìn)入另一種媒質(zhì),形成折射波,這種現(xiàn)象稱為波的反射與折射現(xiàn)象。(2)反射定律與折射定律: 第六章 氣體分子運(yùn)動(dòng)論一平衡態(tài) 理想氣體狀態(tài)方程1平衡態(tài):任何系統(tǒng),只要與外界無(wú)能量交換與物質(zhì)交換,最終都要趨于以穩(wěn)定的狀態(tài)平衡態(tài)。系統(tǒng)的每一平衡態(tài)都有一定的狀態(tài)參量和內(nèi)能 E。2理想氣體狀態(tài)方程 二分子熱運(yùn)動(dòng)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律 宏觀系統(tǒng)由大量的分子組成,分子處于不停的熱運(yùn)動(dòng)之中。個(gè)別分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的,但大量分子運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)滿足一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。在一定平衡態(tài)下,分子各微觀量的平均值是一定的,分子按各微觀量大小的分布是一定的。三氣體的壓強(qiáng)1壓強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)意義:壓強(qiáng)是大量氣體分子對(duì)容器壁發(fā)生碰撞,從而對(duì)容器壁產(chǎn)生沖力的宏觀表現(xiàn)。2壓強(qiáng)公式 四氣體的溫度1溫度的統(tǒng)計(jì)意義:溫度是大量氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能的量度。2溫度公式: 五氣體的內(nèi)能1內(nèi)能的統(tǒng)計(jì)意義:理想氣體的內(nèi)能為所有氣體分子的平均能量之和。2內(nèi)能公式:當(dāng)系統(tǒng)處于溫度為T(mén)(常溫)的平衡態(tài)時(shí): (1)分子沿任一自由度運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能:。 (2)分子的平均動(dòng)能: (3)系統(tǒng)的內(nèi)能:六麥克斯韋分子速率分布律1分子速率分布律:當(dāng)系統(tǒng)處于溫度為T(mén)的平衡態(tài)時(shí),速率在之間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比為 2最可幾速率 平均速率 方均根速率(1)最可幾速率vp: (2)平均速率: (3)方均根速率: 第七章 熱力學(xué)基礎(chǔ)一熱力學(xué)第一定律1熱力學(xué)第一定律:系統(tǒng)所吸收的熱量,一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加,另一部分用于系統(tǒng)對(duì)外做功,即 :,決定于系統(tǒng)的始、末狀態(tài)。A:與過(guò)程有關(guān)。已知過(guò)程,即已知曲線或可計(jì)算。Q :與過(guò)程有關(guān)。由A和并根據(jù)熱力學(xué)第一定律可求Q。2熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體的應(yīng)用 二循環(huán)過(guò)程1循環(huán)過(guò)程:系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列變化過(guò)程又回到原來(lái)的狀態(tài),這樣周而復(fù)始的變化過(guò)程為循環(huán)過(guò)程。 2熱機(jī)的效率和冷機(jī)的致冷系數(shù) 解題要點(diǎn):1)分析循環(huán)由哪些分過(guò)程組成,并確定哪些是吸熱過(guò)程,哪些是放熱過(guò)程。2)計(jì)算Q1、Q23)由或計(jì)算h或w3卡諾熱機(jī)的效率和卡諾冷機(jī)的致冷系數(shù)卡諾熱機(jī):工作于兩恒溫?zé)嵩矗ǜ邷責(zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2)之間的可逆熱機(jī)稱為卡諾熱機(jī)??ㄖZ熱機(jī)的效率: 卡諾冷機(jī):工作于兩恒溫?zé)嵩矗ǜ邷責(zé)嵩碩1和低溫?zé)嵩碩2)之間的可逆冷機(jī)稱為卡諾冷機(jī)??ㄖZ冷機(jī)的致冷系數(shù): 三熱力學(xué)第二定律1熱力學(xué)第二定律的兩種描述開(kāi)爾文描述:不可能制造一種循環(huán)動(dòng)作的熱機(jī),只從單一的熱源吸收熱量,使之完全轉(zhuǎn)化為功而不引起其它物體任何變化。克勞修斯描述:熱量不可能自動(dòng)地從低溫物體傳給高溫物體而不引起其它物體任何變化。2可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程可逆過(guò)程:過(guò)程P使系統(tǒng)從狀態(tài)A過(guò)渡到狀態(tài)
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