大學物理（理工科非物理類專業(yè)）全套教學課件

大學物理共13章：質點運動學、質點動力學、剛體的轉動、機械振動、機械波、氣體動理論、熱力學基礎、靜電場、恒定磁場、電磁感應與電磁場、波動光學、狹義相對論和量子物理基礎全套可編輯PPT課件質點運動學/01本章導讀3物體之間或同一物體各部分之間相對位置的變化稱為機械運動（簡稱運動），它是自然界中最簡單、最基本的運動形式。物理學中研究機械運動的規(guī)律及其應用的學科稱為力學。在力學中，研究物體的運動狀態(tài)隨時間變化規(guī)律的學科稱為運動學。質點是最簡單、最理想的力學模型。1.1質點運動的描述1.1.1質點研究物體的運動，首先要確定物體的位置。在某些情況下卻可以不考慮物體的大小和形狀，從而使問題簡化。例如，一列火車由北京開往天津，當我們討論火車的運行速度或運行時間這類問題時，由于列車的長度比北京到天津的距離小得多，所以就可以不考慮列車的長度。在這些情況下，我們可以把物體看作一個有質量的點，或者說，可以用一個有質量的點來代替整個物體，這樣的點就稱為質點。1.1質點運動的描述1.1.2參考系與坐標系參考系：要描述一個物體的運動，需要以某個物體作為參考，這個被選作參考的物體稱為參考系。通常，研究地面上的物體運動時，以地面作為參考系。在不指明參考系時，通常是以地球為參考系的。要想定量地描述物體的運動，就必須在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼?。坐標系分類：直角坐標系、極坐標系、自然坐標系、球坐標系、柱坐標系1.1質點運動的描述1.1.3位置矢量與位移1．位置矢量定義：在選定的直角坐標系里，用一個由原點指向質點的矢量表示質點在空間的位置，該矢量稱為位置矢量，簡稱位矢，用符號r表示。，，質點的位矢與參考點的選擇有關。1.1質點運動的描述1.1.3位置矢量與位移2．運動方程，，1.1質點運動的描述1.1.3位置矢量與位移3．軌跡方程定義：如果從運動方程中消去時間t，則可得到x，y，z之間的關系式，稱為質點的運動軌跡方程。4．位移定義：即從物體的初位置指向末位置的有向線段。位移既有大小，也有方向，故為矢量。，，

1.1質點運動的描述1.1.3位置矢量與位移4．位移，，1.1質點運動的描述1.1.4速度速度：物理學中用速度表示運動的快慢。物體的位移與發(fā)生這一位移所用時間的比值，稱為物體運動的速度。速度不但有大小，而且有方向，也是矢量。速度的大小稱為速率。，，1.1質點運動的描述1.1.5加速度加速度：為了描述速度變化的快慢，這里引入加速度的概念。加速度是描述質點運動速度的大小和方向隨時間變化快慢的物理量，通常用字母a來表示。1．平均加速度，，1.1質點運動的描述1.1.5加速度2．瞬時加速度，，1.1質點運動的描述1.1.6運動學的兩類問題一類是已知質點的運動方程，求解任意時刻質點的速度和加速度的問題；另一類是已知質點的加速度和初始條件，求任意時刻質點的速度和運動方程的問題。，，，，1.2直線運動質點直線運動是一維運動，因而我們只需選取運動的直線作為坐標軸即可。，，，，1.2直線運動1．勻速直線運動，，，，2．勻變速直線運動1.2直線運動例題講解1，，，，1.2直線運動例題講解2，，，，1.2直線運動例題講解3，，，，1.3圓周運動1.3.1圓周運動的線量描述，，，，兩個單位矢量切向單位矢量：沿質點所在點的軌道切線方向；法向單位矢量：垂直于在同一點的切向單位矢量而指向曲線的凹側。質點的速度：1.3圓周運動1.3.1圓周運動的線量描述，，，，1.3圓周運動1.3.1圓周運動的線量描述，，，，1.3圓周運動1.3.2圓周運動的角量描述，，，，質點做圓周運動時，除了用線量描述之外，還可以用角量來描述。角坐標：（代數(shù)量）從OM起沿逆時針方向的角坐標為正，反之為負。1.3圓周運動1.3.2圓周運動的角量描述，，，，1.3圓周運動1.3.2圓周運動的角量描述，，，，1.3圓周運動1.3.2圓周運動的角量描述，，，，1.3圓周運動1.3.3勻角速圓周運動和勻角加速圓周運動，，，，1.3圓周運動1.3.3勻角速圓周運動和勻角加速圓周運動，，，，1.3圓周運動1.3.4向心力，，，，物體做勻速圓周運動時，力在速度方向上的分力等于零，即它的方向是與速度方向垂直，指向圓心的。向心力：使物體做勻速圓周運動的力。在光滑水平桌面的O點固定一根釘子，把繩的一端套在釘子上，另一端系一個小球，當小球在桌面上繞著O點做勻速圓周運動時，它所受到的繩子拉力就是它的向心力，方向沿著半徑指向圓心。1.3圓周運動1.3.4向心力，，，通過實驗來研究向心力的大小與哪些因素有關：向心力演示器質量不同，兩球的運動半徑R和角速度w相同

質量越大，所需的向心力就越大質量相同，運動半徑相同

角速度越大，所需的向心力越大質量相同，角速度相同

運動半徑越大，所需的向心力越大1.3圓周運動1.3.5向心加速度，，，，做勻速圓周運動的物體，在向心力F的作用下必然要產(chǎn)生一個加速度，這個加速度的方向與向心力的方向相同，總指向圓心，稱作向心加速度。1.3圓周運動例題講解4，，，，1.3圓周運動1.3.6離心運動，，，，做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線飛出去的趨勢，它之所以沒有離開圓周，是因為受到向心力的作用。一旦向心力消失，如細繩突然斷了，物體就會沿切線方向飛出去，離圓心越來越遠。在合外力F不足以提供物體做圓周運動所需的向心力時，物體也會逐漸遠離圓心。

做勻速圓周運動的物體，在向心力不足或向心力突然消失時，將逐漸遠離圓心，我們將這種運動稱為離心運動。1.3圓周運動1.3.6離心運動，，，，

做勻速圓周運動的物體，在向心力不足或向心力突然消失時，將逐漸遠離圓心，我們將這種運動稱為離心運動。離心干燥器洗衣機脫水桶1.4相對運動1.3.6離心運動，，，，觀察和描述質點運動時，必須首先選擇參考系。選擇的參考系不同，質點的位矢、速度和加速度等都不同。1.4相對運動例題講解5，，，，1.4相對運動例題講解5，，，，本章小結1．質點運動的描述，，，，（1）在觀察一個物體的位置及位置變化時，總要選取其他物體作為參考，被選作參考的物體稱為參考系。（2）當物體的大小和形狀在所研究的問題中的作用可以忽略不計時，可把物體的全部質量放在其重心上，將其當作一個具有一定質量，而沒有大小和形狀的幾何點來處理。（3）描述質點運動的物理量主要有位移、速度和加速度等。本章小結2．直線運動，，，，本章小結3．圓周運動，，，，（1）圓周運動有線量描述和角量描述兩種描述方法。（2）做勻速圓周運動的物體，在向心力不足或向心力突然消失時，將逐漸遠離圓心，做離心運動。本章小結4．相對運動，，，，Thanks

大學物理大學物理質點動力學/02本章導讀44質點運動學只研究質點的運動狀態(tài)隨時間的變化規(guī)律，而未涉及其運動狀態(tài)變化的原因。研究質點之間的相互作用，以及這種作用所引起的質點運動狀態(tài)變化規(guī)律的學科稱為質點動力學。質點動力學最基本的定律是牛頓運動定律。本章將主要介紹牛頓運動定律及其應用，并介紹一些運動的守恒量和守恒定律。2.1牛頓運動定律2.1.1牛頓第一定律牛頓第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。慣性：物體在不受外力時，都具有保持其靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變的特性。

慣性是物體本身所具有的屬性，它與物體是否受力、是否運動無關，也與物體的運動速度無關。力是使物體運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。

由于物體具有慣性，所以要使其運動狀態(tài)發(fā)生變化，必須有其他物體對它作用。2.1牛頓運動定律2.1.2牛頓第二定律牛頓第二定律：運動的變化與所受的合外力成正比，其方向為合外力作用的方向。牛頓將“運動”一詞定義為物體（應理解為質點）的質量和速度的乘積，我們將這一乘積稱為物體的動量。2.1牛頓運動定律2.1.2牛頓第二定律2.1牛頓運動定律2.1.2牛頓第二定律應用牛頓第二定律時需注意：牛頓第二定律只適用于質點的運動，且只適用于慣性系。牛頓第二定律所表示的合外力F與加速度a之間的關系是瞬時對應關系。牛頓第二定律體現(xiàn)力的疊加原理。2.1牛頓運動定律2.1.2牛頓第二定律2.1牛頓運動定律2.1.2牛頓第二定律2.1牛頓運動定律2.1.3牛頓第三定律應用牛頓第三定律時需注意：作用力和反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，任何一方不能孤立地存在。作用力和反作用力分別作用在兩個物體上，其效果不能相互抵消。作用力和反作用力是屬于同種性質的力。2.2力學中常見的幾種力2.2.1萬有引力萬有引力：宇宙中任何物體之間都存在著一種相互吸引力。萬有引力定律：在兩個相距為r，質量分別為的質點間有萬有引力，其方向沿著它們的連線，大小與它們質量的乘積成正比，與它們之間距離r的平方成反比。2.2力學中常見的幾種力2.2.1萬有引力2.2力學中常見的幾種力2.2.1萬有引力2.2力學中常見的幾種力2.2.2重力2.2力學中常見的幾種力2.2.3彈力彈力：發(fā)生彈性形變的物體，其內(nèi)部產(chǎn)生的欲使其恢復形狀的力。彈力產(chǎn)生在直接接觸且發(fā)生彈性形變的物體之間，它的方向總是垂直于接觸面指向對方。常見的彈力有：彈簧被拉伸或壓縮時作用于物體上的力，繩索被拉緊時所產(chǎn)生的張力，重物放在支承面上所產(chǎn)生的正壓力（作用在支承面上）和支持力（作用在重物上）等。2.2力學中常見的幾種力2.2.3彈力2.2力學中常見的幾種力2.2.4摩擦力摩擦力：兩個相互接觸的物體做相對運動或有相對運動趨勢時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動或相對運動趨勢的力。在平動的情況下，摩擦力分為靜摩擦力和滑動摩擦力。2.2力學中常見的幾種力2.2.4摩擦力2.2力學中常見的幾種力2.2.4摩擦力2.3慣性系和非慣性系慣性參考系：適用于牛頓定律的參考系，簡稱慣性系；非慣性系：不適用于牛頓定律的參考系。判定原則：一個參考系是否為慣性系一般要由實驗和觀察的結果來判定。我們習慣于用地球作為慣性系來對一般宏觀物體的運動進行研究，這是因為以地球為參考系，牛頓定律成立。2.3慣性系和非慣性系小球受到的合外力不等于零，但是卻處于靜止狀態(tài)，如果那位觀察者堅信牛頓定律是正確的話，那么他能夠作出的唯一解釋是：還有一個未知力作用在小球上，三個力相互平衡。2.3慣性系和非慣性系2.3慣性系和非慣性系2.3慣性系和非慣性系慣性參考系：適用于牛頓定律的參考系，簡稱慣性系；非慣性系：不適用于牛頓定律的參考系。判定原則：一個參考系是否為慣性系一般要由實驗和觀察的結果來判定。我們習慣于用地球作為慣性系來對一般宏觀物體的運動進行研究，這是因為以地球為參考系，牛頓定律成立。2.4牛頓運動定律的應用，，問題一般分為兩類已知物體的受力情況，求解物體的運動狀態(tài)已知物體的運動狀態(tài)，求解物體的受力情況選定研究對象，分析已知條件采用“隔離法”進行正確的受力分析，畫出受力分析圖。分析研究對象的運動狀態(tài)，包括其運動軌跡、速度和加速度建立適當?shù)淖鴺讼?，運用牛頓運動定律列方程，然后求解。基本步驟求解問題2.4牛頓運動定律的應用例題講解1，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解1，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解1，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解2，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解3，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解3，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解3，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解4，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解4，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解4，，，，2.5功和能2.5.1功和功率力對質點所做的功：作用于質點的力對空間的積累效應，用W表示。定義：作用于質點上的力與質點沿力的方向所發(fā)生的位移的乘積。，，2.5功和能2.5.1功和功率，，2.5功和能2.5.1功和功率，，2.5功和能2.5.1功和功率，，2.5功和能2.5.2動能，，1．動能的定義定義：物體由于運動而具有的能。2.5功和能2.5.2動能，，1．動能的定義2.5功和能2.5.2動能，，2．動能定理動能定理:合外力對質點所做的功等于質點動能的增量.2.5功和能2.5.2動能，，2．動能定理2.4牛頓運動定律的應用例題講解5，，，，2.4牛頓運動定律的應用例題講解6，，，，2.5功和能2.5.3勢能，，勢能：與物體（或物體各部分）間的相對位置有關的能。舉高的重錘所具有的勢能稱作重力勢能；物體發(fā)生彈性形變后具有的勢能稱作彈性勢能。勢能的單位是焦耳。2.5功和能2.5.3勢能，，1．重力勢能重力勢能與重力做功有密切聯(lián)系：將一個物體舉高，需克服重力做功，同時物體的重力勢能會增加；物體從高處下落，重力做功，同時重力勢能會減少。2.5功和能2.5.3勢能，，1．重力勢能2.5功和能2.5.3勢能，，3．保守力與非保守力保守力：物體沿任一閉合路徑運動一周，這些力所做的功為零。非保守力：做功多少與物體運動路徑有關的力。保守力做功的結果總是等于一個由相對位置決定的函數(shù)增量的負值，而功總是與能量改變量相聯(lián)系的。2.5功和能2.5.4機械能守恒定律，，1．功能原理功能原理：質點系的外力和非保守內(nèi)力的總功等于系統(tǒng)機械能的增量2.5功和能2.5.4機械能守恒定律，，2．機械能守恒定律機械能守恒定律：如果外力不做功，非保守內(nèi)力也不做功，或者說，只有保守內(nèi)力做功時，質點系內(nèi)的動能和勢能可以相互轉換，但機械能保持不變。2.5功和能2.5.4機械能守恒定律，，2．機械能守恒定律能量轉換與守恒定律：自然界的能量既不能消滅，也不能創(chuàng)造，只能從一個物體傳遞給另一個物體，或者從一種形式轉換為另一種形式。機械能守恒定律：如果外力不做功，非保守內(nèi)力也不做功，或者說，只有保守內(nèi)力做功時，質點系內(nèi)的動能和勢能可以相互轉換，但機械能保持不變。2.5功和能，，例題講解72.5功和能，，例題講解72.5功和能，，例題講解72.6沖量和動量2.6.1沖量和動量的定義，，一定質量的物體在力的作用下從靜止開始所獲得的速度，不僅與力的大小有關，還與力的作用時間有關。只要力和時間的乘積一定，它們產(chǎn)生的效果（使一定質量的物體達到一定的速度）也是一定的。2.6沖量和動量2.6.1沖量和動量的定義，，2.6沖量和動量2.6.1沖量和動量的定義，，2.6沖量和動量2.6.1沖量和動量的定義，，2.6沖量和動量2.6.1沖量和動量的定義，，2.6沖量和動量2.6.2動量定理，，2.6沖量和動量2.6.2動量定理，，2.6沖量和動量，，例題講解8使用一個質量為5.0kg的鐵錘將鐵路道釘打進枕木里。鐵錘和道釘接觸時的速度是5.0m/s。如果打擊時鐵錘和道釘?shù)淖饔脮r間是0.02s，求打擊時的平均作用力（不計鐵錘所受的重力）。2.6沖量和動量，，例題講解8使用一個質量為5.0kg的鐵錘將鐵路道釘打進枕木里。鐵錘和道釘接觸時的速度是5.0m/s。如果打擊時鐵錘和道釘?shù)淖饔脮r間是0.02s，求打擊時的平均作用力（不計鐵錘所受的重力）。2.6沖量和動量2.6.3質點系的動量定理，，2.6沖量和動量2.6.4動量守恒定理，，將兩個完全相同的小車A，B靜止地放在光滑的水平面上，它們之間有彈簧（彈簧處于壓縮狀態(tài)），并用細線拴在一起。在水平面上記下兩個小車內(nèi)側的位置。此時兩個小車的總動量為零。2.6沖量和動量2.6.4動量守恒定理，，2.6沖量和動量2.6.4動量守恒定理，，兩個小車分開前的總動量與分開后的總動量是相等的。2.6沖量和動量2.6.4動量守恒定理，，在物理學中，通常將發(fā)生相互作用的一組物體稱為系統(tǒng)。外力：受到系統(tǒng)外部物體的作用力，內(nèi)力：受到系統(tǒng)內(nèi)部其他物體的作用力。動量守恒定律：一個系統(tǒng)不受外力或受到的外力之和為零時，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.6沖量和動量2.6.4動量守恒定理，，2.6沖量和動量2.6.4動量守恒定理，，應用動量守恒定律分析解決問題時，應該注意以下幾點。2.6沖量和動量，，例題講解92.6沖量和動量，，例題講解92.7質點的碰撞碰撞：兩個或兩個以上的物體在運動中相遇，在極其短暫的時間內(nèi)，通過相互作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生急劇變化的過程。，，2.7質點的碰撞1．完全彈性碰撞，，2.7質點的碰撞1．完全彈性碰撞，，2.7質點的碰撞1．完全彈性碰撞，，2.7質點的碰撞2．完全非彈性碰撞，，2.7質點的碰撞3．非彈性碰撞，，本章小結1．牛頓三大定律，，，，（1）牛頓第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到外力迫使它改變運動狀態(tài)為止。（2）牛頓第二定律：物體受到外力作用時，它所獲得的加速度a的大小與合外力F的大小成正比，與物體的質量m成反比；加速度a的方向與合外力F的方向相同。（3）牛頓第三定律：兩物體之間的作用力F和反作用力F′大小相等、方向相反，并且作用在同一條直線上。本章小結2．力學中常見的幾種力，，，，力學中常見的幾種力有萬有引力、重力、彈力和摩擦力。3．慣性系和非慣性系適用牛頓定律的參考系稱為慣性系，不適用牛頓定律的參考系稱為非慣性系。本章小結4．牛頓運動定律的應用，，，，應用牛頓運動定律求解的問題，一般分為兩類：

（1）已知物體的受力情況，求解物體的運動狀態(tài)；

（2）已知物體的運動狀態(tài)，求解物體的受力情況。本章小結5．功和能，，，，本章小結5．功和能，，，，Thanks

大學物理大學物理剛體的轉動/03本章導讀129在許多問題中，物體的大小和形狀對其運動有非常重要的影響，此時就不能把物體看作質點了。一般情況下，物體在外力作用下，其大小和形狀都會發(fā)生變化，但由于變化不顯著，可以忽略不計，于是，物理學中就引入了另一個理想模型——剛體。本章將主要介紹剛體的定軸轉動。3.1剛體運動的分類3.1.1剛體的平動剛體的平動：剛體運動時，如果剛體上任意兩點間的直線在運動過程中始終保持平行。平動的剛體可以看作是質點，描述質點運動的各個物理量及質點的運動規(guī)律都適用于剛體的平動。3.1剛體運動的分類3.1.2剛體的轉動剛體的轉動：運動的變化與所受的合外力成正比，其方向為合外力作用的方向。剛體的定軸轉動：轉軸是固定不動的。定軸轉動是剛體最簡單、最基本的一種轉動形式。3.1剛體運動的分類剛體做定軸轉動時，通過剛體上任一點且與轉軸垂直的平面稱為轉動平面。平面S為轉動平面，剛體任一點P在轉動平面內(nèi)做圓周運動，圓心O為轉動平面與轉軸（z軸）的交點。3.1.2剛體的轉動3.1剛體運動的分類各質元在同一時間內(nèi)都具有相同的角位移，在同一時刻都具有相同的角速度和角加速度，因此，用角量描述剛體的定軸轉動比較方便。剛體定軸轉動的角位移、角速度和角加速度是矢量，但由于定軸轉動只可能有兩個轉動方向，故剛體定軸轉動的角位移、角速度和角加速度均可用帶正負號的代數(shù)量表示。一般規(guī)定，由轉軸Oz正向俯視，逆時針轉向為正，順時針轉向為負。3.1.2剛體的轉動3.2剛體定軸轉動定律3.2.1力矩力是改變物體運動狀態(tài)的原因，但對做定軸轉動的剛體來說，外力對剛體轉動的影響，不僅與力的大小有關，而且還與力的方向和作用點的位置有關。當力的方向沿著轉軸的方向或力的作用線與轉軸相交時，無論如何力都不能改變剛體的定軸轉動狀態(tài)。因此，物理學中用力矩這個物理量來描述力對剛體轉動的作用。3.2剛體定軸轉動定律3.2.1力矩外力F位于轉動平面內(nèi)，P點為力的作用點，r為O點到P點的位矢，F(xiàn)與r的夾角為θ，d為力F的作用線到轉軸的垂直距離，稱為力臂，則位矢r與力F的矢積稱為力F對轉軸的力矩，用M表示3.2剛體定軸轉動定律3.2.1力矩3.2剛體定軸轉動定律3.2.1力矩3.2剛體定軸轉動定律3.2.2轉動定律3.2剛體定軸轉動定律3.2.2轉動定律3.2剛體定軸轉動定律3.2.2轉動定律3.2剛體定軸轉動定律3.2.3轉動慣量3.2剛體定軸轉動定律3.2.3轉動慣量3.2剛體定軸轉動定律3.2.3轉動慣量轉動慣量J的大小與剛體的質量、剛體質量的分布情況及轉軸的位置有關。由于剛體的大小和形狀不變，所以，一個剛體對某一給定軸的轉動慣量是一個確定值。3.2剛體定軸轉動定律3.2.3轉動慣量3.2剛體定軸轉動定律3.2.3轉動慣量可加性對同一轉軸而言，剛體各部分轉動慣量之和等于整個剛體的轉動慣量。平行軸定理設有兩個彼此平行的轉軸，一個通過剛體的質心，另一個不通過質心。兩平行軸之間的距離為d，剛體的質量為m。3.2剛體定軸轉動定律例題講解1，，，，3.2剛體定軸轉動定律例題講解2，，，，3.2剛體定軸轉動定律例題講解2，，，，3.2剛體定軸轉動定律例題講解2，，，，3.2剛體定軸轉動定律例題講解2，，，，3.3剛體定軸轉動的動能定理3.3.1力矩的功3.3剛體定軸轉動的動能定理3.3.1力矩的功3.3剛體定軸轉動的動能定理3.3.1力矩的功3.3.2轉動動能3.3剛體定軸轉動的動能定理3.3.2轉動動能3.3剛體定軸轉動的動能定理3.3.3剛體定軸轉動的動能定理3.3剛體定軸轉動的動能定理例題講解3，，，，3.3剛體定軸轉動的動能定理3.4剛體的角動量和角動量守恒定律3.4.1角動量1．質點的角動量3.4剛體的角動量和角動量守恒定律3.4.1角動量1．質點的角動量3.4剛體的角動量和角動量守恒定律3.4.1角動量2．剛體的角動量3.4剛體的角動量和角動量守恒定律3.4.2剛體的角動量定理2．剛體的角動量3.4.3剛體的角動量守恒定律3.4剛體的角動量和角動量守恒定律如果轉動慣量J為常數(shù)，在角動量守恒時，剛體的角速度保持不變，剛體做勻速轉動。如果轉動慣量J可以改變，在角動量守恒時，剛體的角速度會隨轉動慣量的變化而變化，但二者的乘積不變。在由多個剛體組成的轉動系統(tǒng)中，若該系統(tǒng)受到的合外力矩為零，則該系統(tǒng)的角動量守恒。角動量守恒定律是自然界中的基本定律之一。關于剛體的角動量守恒定律需要說明以下幾點。例題講解4，，，，3.4剛體的角動量和角動量守恒定律例題講解5，，，，3.4剛體的角動量和角動量守恒定律本章小結1．剛體的運動，，，，剛體的平動：剛體運動時，如果剛體上任意兩點間的直線在運動過程中始終保持平行；剛體的定軸轉動：如果剛體上各點均繞同一條直線做圓周運動，且該直線固定不動。本章小結2．剛體定軸轉動定律，，，，本章小結3．剛體定軸轉動的動能定理，，，，本章小結4．剛體的角動量定理和角動量守恒定律，，，，（1）位矢r與動量p的矢積稱為質點相對于O點的角動量（動量矩），用L表示。剛體對轉軸的角動量等于剛體對同一軸的轉動慣量與其角速度的乘積。（2）剛體的角動量定理：剛體定軸轉動時，作用于剛體上的沖量矩等于剛體角動量的增量。（3）剛體的角動量守恒定律：如果剛體所受的合外力矩為零，或不受合外力矩的作用，則剛體的角動量保持不變。Thanks

大學物理大學物理機械振動/04本章導讀172振動與波動是非常普遍的運動形式，其中，波動是以振動為基礎的。廣義上講，凡是描述物體運動狀態(tài)的物理量在某一數(shù)值附近的反復變化都可稱為振動，通常研究的振動都是周期性的。狹義上講的振動即為機械振動，是指物體在一定位置附近所做的來回往復運動，它是自然界中的基本振動形式之一，其基本規(guī)律也是研究其他形式的振動及波動的基礎。4.1簡諧振動4.1.1簡諧振動的運動方程如圖所示，一輕彈簧（質量可忽略不計）放置在光滑水平面上，一端固定，另一端連一質量為m的物體。這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子，它是物理學中的又一理想模型。4.1簡諧振動4.1.1簡諧振動的運動方程如圖（a）所示，彈簧處于自然長度時，物體沿水平方向所受的合外力為零，此時物體所在的位置O點稱為平衡位置。如圖（b）所示，在彈簧的彈性限度內(nèi)，將物體從平衡位置向右拉至位置P點，然后放手。物體在向左的彈力作用下，向左加速運動。當?shù)竭_平衡位置O時，物體所受的彈力為零，加速度也為零。由于慣性作用，物體將繼續(xù)向左運動，致使彈簧被壓縮，從而產(chǎn)生向右的彈力阻礙物體運動，使物體向左做減速運動，直到速度為零，此時，物體到達左邊最遠處點，如圖4-1（c）所示。1.1.2參考系與坐標系簡諧振動的運動學特征：物體做簡諧振動時，其加速度的大小與位移的大小成正比，方向與位移的方向相反。4.1簡諧振動例題講解1，，，，4.1簡諧振動例題講解1，，，，4.1簡諧振動例題講解1，，，，4.1簡諧振動4.1.2描述簡諧振動的物理量振幅、周期、頻率、角頻率、相位及初相等都是描述簡諧振動的物理量。，，4.1簡諧振動簡諧振動的特征量振幅角頻率初相可以完全確定一個簡諧振動。1．振幅，，4.1.2描述簡諧振動的物理量4.1簡諧振動2．周期與頻率，，4.1.2描述簡諧振動的物理量4.1簡諧振動2．周期與頻率周期、頻率和角頻率都是描述物體振動快慢的物理量。在國際單位制中，周期的單位為秒（s）；頻率的單位為赫茲（Hz）；角頻率的單位為弧度每秒（rad/s）。彈簧振子的周期和頻率都是由物體的質量m和彈簧的勁度系數(shù)k所決定的，即只與振動系統(tǒng)本身的物理性質有關。我們將這種由振動系統(tǒng)本身的性質所決定的周期和頻率稱為固有周期和固有頻率。，，4.1.2描述簡諧振動的物理量4.1簡諧振動3．相位與初相，，4.1.2描述簡諧振動的物理量4.1簡諧振動，，4.1.2描述簡諧振動的物理量4.1簡諧振動3．相位與初相，，4.1.2描述簡諧振動的物理量4.1簡諧振動4．振幅與初相的確定例題講解2，，，，4.1簡諧振動例題講解2，，，，4.1簡諧振動4.1.3簡諧振動曲線，，4.1簡諧振動4.1.4旋轉矢量法，，4.1簡諧振動例題講解3，，，，4.1簡諧振動例題講解3，，，，4.1簡諧振動例題講解3，，，，4.1簡諧振動4.1.5簡諧振動的能量，，4.1簡諧振動關于簡諧振動的能量需要說明以下幾點。，，，，4.1.5簡諧振動的能量4.1簡諧振動振動系統(tǒng)的動能和勢能都隨時間呈周期性變化，其周期為物體做簡諧振動周期的1/2。在振動過程中，雖然動能和勢能在不斷變化，但它們之間是相互轉換的，其總和為一恒量，即系統(tǒng)的總能量是守恒的。振動系統(tǒng)的總能量與振幅的平方成正比，也與角頻率的平方成正比。例題講解4，，，，4.1簡諧振動例題講解4，，，，4.1簡諧振動4.2簡諧振動的合成，，，，4.2.1相位差相位差是指兩個振動在同一時刻的相位值之差。兩個同方向、同頻率的簡諧振動，在任意時刻的相位差都等于它們的初相位差，為一恒量。，，，，4.2簡諧振動的合成4.2.1相位差，，，，4.2簡諧振動的合成4.2.1相位差，，，，4.2簡諧振動的合成4.2.1相位差4.2.2兩個同方向、同頻率簡諧振動的合成，，，，4.2簡諧振動的合成4.2.2兩個同方向、同頻率簡諧振動的合成，，，，4.2簡諧振動的合成4.2.2兩個同方向、同頻率簡諧振動的合成，，，，4.2簡諧振動的合成例題講解5，，，，4.2簡諧振動的合成例題講解5，，，，4.2簡諧振動的合成4.2.3兩個同方向、不同頻率簡諧振動的合成，，，，4.2簡諧振動的合成4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動，，，，阻尼振動：振幅隨時間逐漸減小的振動。在阻尼振動中，能量損失的原因通常有以下兩種：一種是由于介質對振動物體的摩擦阻力作用，使振動物體的能量轉變?yōu)闊崮?，稱為摩擦阻尼；另一種是由于振動物體引起臨近質點的振動，使系統(tǒng)的能量向四周輻射出去，轉變?yōu)椴▌拥哪芰?，稱為輻射阻尼。，，，，4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動，，，，4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動1．弱阻尼振動，，，，反映了阻尼振動的位移與時間的關系。4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動，，，，4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動1．弱阻尼振動，，，，4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動2．過阻尼振動，，，，4.3阻尼振動、受迫振動與共振4.3.1阻尼振動3．臨界阻尼振動4.3.2受迫振動，，，，4.3阻尼振動、受迫振動與共振受迫振動：系統(tǒng)在周期性外力的持續(xù)作用下所發(fā)生的振動。這種周期性外力稱為驅動力。受迫振動是由阻尼振動和一個簡諧振動疊加而成的。4.3.3共振，，，，共振：當驅動力的角頻率為某一定值時，受迫振動的振幅會達到最大。共振時的角頻率稱為共振角頻率。4.3阻尼振動、受迫振動與共振，，，，4.3.3共振4.3阻尼振動、受迫振動與共振本章小結1．簡諧振動，，，，本章小結1．簡諧振動，，，，本章小結2．簡諧振動的合成，，，，本章小結3．阻尼振動、受迫振動與共振，，，，（1）振幅隨時間逐漸減小的振動稱為阻尼振動。在阻尼振動中，能量損失的原因通常有兩種：摩擦阻尼和輻射阻尼。根據(jù)阻尼的大小，阻尼振動可分為弱阻尼振動、過阻尼振動和臨界阻尼振動三類。（2）系統(tǒng)在周期性外力的持續(xù)作用下所發(fā)生的振動稱為受迫振動，這種周期性外力稱為驅動力。穩(wěn)定狀態(tài)的受迫振動為簡諧振動。（3）我們把驅動力的角頻率為某一定值時，受迫振動的振幅會達到最大的現(xiàn)象稱為共振。共振時的角頻率稱為共振角頻率。Thanks

大學物理大學物理機械波/05本章導讀224振動在空間的傳播過程稱為波動。波動通常可分為兩大類：機械波和電磁波。此外，近代物理研究還表明，電子、質子等微觀粒子也具有波動性，這種波稱為物質波。雖然各類波動的本質不同，但它們卻有著共同的波動特征和規(guī)律。本章將以機械波為主，介紹波動的特征及基本規(guī)律。5.1機械波的產(chǎn)生與傳播5.1.1機械波的產(chǎn)生條件當彈性介質中的一部分發(fā)生振動時，由于各部分之間的彈性相互作用，振動就由近及遠地傳播出去，形成了波動。機械波的產(chǎn)生必須具備以下兩個條件：要有引起振動的初始振動物體，即波源。沒有波源，無法引起介質中質點的振動。要有能夠傳播這種機械振動的彈性介質。沒有彈性介質，則機械振動無法向外傳播。5.1.2橫波與縱波按質點的振動方向與波的傳播方向間的關系不同，機械波可分為橫波和縱波兩類，這是波動的兩種最基本形式。橫波：質點的振動方向與波的傳播方向相垂直的波?？v波：質點的振動方向與波的傳播方向平行的波。5.1機械波的產(chǎn)生與傳播5.1.2橫波與縱波橫波：質點的振動方向與波的傳播方向相垂直的波?？v波：質點的振動方向與波的傳播方向平行的波。5.1機械波的產(chǎn)生與傳播5.1.3波的幾何描述1．波線波向各個方向傳播時，沿波的傳播方向畫出的一些帶有箭頭的線稱為波線。2．波面和波前介質中的各質點都在其平衡位置附近振動，我們把振動相位相同的各點所連成的面稱為波面或同相面。在任一時刻，波面都可以有任意多個。在某一時刻，由波源最初振動狀態(tài)傳播到的各點所連成的面稱為波前或波陣面。5.1機械波的產(chǎn)生與傳播5.1.3波的幾何描述波前是最前面的波面，一列波只有一個波前。波面是平面的波稱為平面波；波面是球面的波稱為球面波。5.1機械波的產(chǎn)生與傳播5.1.4描述波動的物理量2．波的周期與頻率，，5.1機械波的產(chǎn)生與傳播5.1.3波的幾何描述3．波速5.1機械波的產(chǎn)生與傳播當波源做簡諧振動時，波所經(jīng)歷的所有質點都按余弦（或正弦）規(guī)律振動，此時所形成的波稱為簡諧波。若波面為平面，則此簡諧波稱為平面簡諧波。5.2.1平面簡諧波的波動方程，，，，5.2平面簡諧波及其描述5.2.2波動方程的物理意義，，，，5.2平面簡諧波及其描述5.2.2波動方程的物理意義，，，，5.2平面簡諧波及其描述5.2.2波動方程的物理意義，，，，5.2平面簡諧波及其描述5.2.2波動方程的物理意義，，，，5.2平面簡諧波及其描述例題講解1，，，，5.2平面簡諧波及其描述例題講解1，，，，5.2平面簡諧波及其描述例題講解1，，，，5.2平面簡諧波及其描述例題講解1，，，，5.2平面簡諧波及其描述波的能量具有以下特點。（1）波動過程中，任一時刻任一質點的動能和勢能相等，它們同時達到最大值，同時為零。這與簡諧振動的動能和勢能情況不同。（2）在給定時刻t，各質點的總能量隨質點的位置x在介質內(nèi)呈周期性分布；對某一確定位置的質點，其總能量隨時間呈周期性變化。（3）波的平均能量密度與介質的密度、頻率的平方和振幅的平方都成正比。，，5.3.1波的能量5.3波的能量，，5.3.2能流密度5.3波的能量，，5.3.2能流密度5.3波的能量水面波傳播時，遇到一個障礙物AB板，板上開一小孔。當小孔的大小與波長差不多時，穿過小孔后，在右方出現(xiàn)的都是以小孔為圓心的圓形波。這說明，小孔可看作是新的波源，它所發(fā)射出去的波稱為子波。，，5.4.1惠更斯原理5.4波的衍射和干涉惠更斯原理：介質中波動傳播到的各點，都可看作是發(fā)射子波的波源，在其后的任意時刻，這些子波的包絡就是新的波前。，，5.4.1惠更斯原理5.4波的衍射和干涉，，5.4.1惠更斯原理5.4波的衍射和干涉，，5.4.2波的衍射波在傳播過程中遇到障礙物時，能夠繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射。5.4波的衍射和干涉，，5.4.3波的疊加原理4．振幅與初相的確定5.4波的衍射和干涉我們可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律。波傳播的獨立性波的疊加原理幾列波在同一介質中傳播并相遇后，仍然能保持它們原有的特征（頻率、波長、振幅、振動方向等）不變，并按照自己原來的方向繼續(xù)前進。在相遇區(qū)域內(nèi)，任一點的振動位移都等于各列波單獨存在時在該點引起的振動位移的矢量和。5.4.4波的干涉，，5.4波的衍射和干涉相干波：振動方向、頻率及相位等都不同的幾列波在相遇區(qū)域疊加。相干波源：能發(fā)出相干波的波源。波的干涉：兩列相干波在空間相遇時，某些點處振動始終加強，而另一些點處，振動始終減弱或完全抵消。，，，，5.4.4波的干涉5.4波的衍射和干涉，，，，5.4.4波的干涉5.4波的衍射和干涉，，，，5.4.4波的干涉5.4波的衍射和干涉，，，，例題講解35.4波的衍射和干涉，，，，例題講解35.4波的衍射和干涉，，，，例題講解45.4波的衍射和干涉，，5.5.1駐波的產(chǎn)生5.5駐波駐波：在任一時刻，弦線都有一定的波形，但此波既不左移，也不右移。，，5.5.1駐波的產(chǎn)生5.5駐波在圖中，兩列振幅相同的相干波，一列沿x軸正向傳播，用虛線表示；一列沿x軸負向傳播，用短劃線表示。5.5.2駐波方程，，5.5駐波5.5.2駐波方程，，5.5駐波波密介質：ρu值較大的介質，波疏介質：ρu值較小的介質。波從波疏介質垂直入射到波密介質，并被反射回波疏介質時，在反射處形成波節(jié)；反之，在反射處形成波腹。半波損失：在兩種介質的分界面上形成波節(jié)時，說明入射波與反射波在此處的相位相反，即反射波在分界處的相位較入射波躍變了π，相當于出現(xiàn)了半個波長的波程差。，，，，5.5.3半波損失5.5駐波，，，，5.5.4駐波的能量在弦線上形成駐波時，動能和勢能不斷互相轉化，形成了能量交替地由波腹附近轉向波節(jié)附近，再由波節(jié)附近轉向波腹附近的情形，這說明駐波的能量沒有作定向地傳播。駐波不傳播能量，這是駐波和行波的重要區(qū)別。5.5駐波5.6多普勒效應，，，，多普勒效應：當兩者相互接近時，觀察者接收到的頻率變高；當兩者相互分離時，觀察者接收到的頻率變低。，，，，5.6多普勒效應，，，，5.6多普勒效應，，，，5.6多普勒效應本章小結1．機械波的產(chǎn)生與傳播，，，，（1）機械波的產(chǎn)生必須具備兩個條件：要有引起振動的初始振動物體，即波源；要有能夠傳播這種機械振動的彈性介質。（2）橫波是指質點的振動方向與波的傳播方向相垂直的波；縱波是指質點的振動方向與波的傳播方向平行的波。（3）波在空間中的傳播情況可以用波線、波面和波前來描述。（4）描述波動特征的物理量主要有波長、波的周期（頻率）和波速。本章小結2．平面簡諧波的波動方程及其物理意義，，，，本章小結3．波的能量與能流密度，，，，本章小結4．惠更斯原理與波的衍射，，，，（1）介質中波動傳播到的各點，都可看作是發(fā)射子波的波源，在其后的任意時刻，這些子波的包絡就是新的波前。這就是惠更斯原理。（2）波在傳播過程中遇到障礙物時，能夠繞過障礙物的邊緣繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射。本章小結5．波的疊加原理與波的干涉，，，，（1）波的疊加原理的內(nèi)容為：幾列波在同一介質中傳播并相遇后，仍然保持它們原有的特征不變，并按照自己原來的方向繼續(xù)前進，如同沒有遇到其他波一樣，這稱為波傳播的獨立性；在相遇區(qū)域內(nèi)，任一點的振動位移都等于各列波單獨存在時在該點引起的振動位移的矢量和。（2）兩列相干波在空間相遇時，某些點處振動始終加強，而另一些點處，振動始終減弱或完全抵消，這種現(xiàn)象稱為波的干涉。本章小結6．駐波，，，，本章小結7．多普勒效應，，，，Thanks

大學物理大學物理氣體動理論/06本章導讀276熱現(xiàn)象在自然界中非常普遍，它是大量分子做無規(guī)則運動（即熱運動）的宏觀表現(xiàn)。研究物質熱現(xiàn)象及其規(guī)律的科學稱為熱學。根據(jù)研究角度和研究方法的不同，熱學可分為統(tǒng)計物理和熱力學。氣體動理論是統(tǒng)計物理的一個方面，它以理想氣體為研究對象，對大量分子運用統(tǒng)計方法，從而找出大量分子熱運動所遵循的統(tǒng)計規(guī)律。6.1分子運動輪和統(tǒng)計規(guī)律6.1.1分子運動論的基本觀點人們在大量實驗事實的基礎上，對物質的微觀結構總結出了以下三個基本觀點。宏觀物體是由大量分子組成的，分子之間有空隙。分子處于不停息的、無規(guī)則的運動狀態(tài)。分子之間存在著相互作用力。構成物質的單元包括原子、離子和分子等，由于這些微粒做熱運動時遵從的規(guī)律相同，所以統(tǒng)稱分子。分子無規(guī)則運動的劇烈程度與物體的溫度有關，溫度越高，無規(guī)則運動越劇烈，因此，分子的無規(guī)則運動又稱為熱運動。分子之間同時存在著引力和斥力，這兩種力的合力稱為分子力，它們都與分子間的距離r有關。6.1分子運動輪和統(tǒng)計規(guī)律6.1.1分子運動論的基本觀點6.1.2統(tǒng)計規(guī)律性6.1分子運動輪和統(tǒng)計規(guī)律統(tǒng)計規(guī)律：大量偶然隨機事件的整體具有確定的規(guī)律性。滿足統(tǒng)計規(guī)律性的前提是必須有大量的事件。參與的事件數(shù)目越多，規(guī)律性就越明顯。一定量的氣體中所包含的分子數(shù)是非常大的，雖然每個氣體分子可能會以任意數(shù)值的速率運動，但對大量氣體分子組成的整體來說，在一定溫度下，各種速率的分子數(shù)在所有分子中所占的比例卻遵循著確定的統(tǒng)計規(guī)律。6.2氣體狀態(tài)參量6.2.1宏觀態(tài)與微觀態(tài)宏觀量：在氣體系統(tǒng)中，我們把描述大量分子集體特征的物理量，如氣體的體積、壓強和溫度等；微觀量：把描述單個分子特征的物理量，如分子的質量、大小、位置、速度、動量和動能等。大量分子集體所處的狀態(tài)稱為宏觀態(tài)；由系統(tǒng)中所有分子的微觀特征來確定的狀態(tài)稱為微觀態(tài)。宏觀量可用儀器直接測量；而微觀量很難用儀器直接測量。6.2.2平衡態(tài)6.2氣體狀態(tài)參量容器中氣體的密度、溫度、壓強等將處處相等，不再隨時間發(fā)生變化，系統(tǒng)的這種狀態(tài)稱為平衡態(tài)。否則，稱為非平衡態(tài)。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，雖然其宏觀性質不再隨時間變化，但從微觀角度看，組成系統(tǒng)的分子仍在不停地運動著，只不過大量分子運動的平均效果不隨時間變化。因此，熱學中的平衡是一種動態(tài)平衡，稱為熱動平衡。6.2.3氣體的狀態(tài)參量6.2氣體狀態(tài)參量1．壓強p6.2.3氣體的狀態(tài)參量6.2氣體狀態(tài)參量2．體積V氣體的體積V是指氣體分子做無規(guī)則熱運動時所能達到的空間范圍，忽略氣體分子的大小，容器的體積就是氣體的體積。在國際單位制中，體積的單位為立方米。體積的單位也用升。6.2.3氣體的狀態(tài)參量6.2氣體狀態(tài)參量3．溫度T溫度是表示物體冷熱程度的參數(shù)。常用的溫標有兩種：熱力學溫標（絕對溫標）T和攝氏溫標t。熱力學溫標是最基本的溫標。在國際單位制中，熱力學溫度的單位為開爾文（K）。攝氏溫標中，攝氏溫度的單位為攝氏度（℃）。6.3理想氣體狀態(tài)方程我們把在任何情況下都能嚴格遵守三條實驗定律的氣體稱為理想氣體。

即玻意耳定律、蓋·呂薩克定律和查理定律，這三條定律是在溫度不太低、壓強不太大的實驗條件下總結出來的。6.3理想氣體狀態(tài)方程例題講解1，，，，6.3理想氣體狀態(tài)方程6.4理想氣體的壓強和溫度6.4.1理想氣體的微觀模型1分子本身的線度與分子間平均距離相比，可以忽略不計，故理想氣體分子可看作質點，其運動遵循牛頓運動定律。2除碰撞的瞬間外，分子之間以及分子與器壁之間都無相互作用，因此，兩次碰撞之間，分子的運動可當作勻速直線運動。3分子之間以及分子與器壁之間的碰撞是完全彈性碰撞，遵守動量守恒定律和能量守恒定律。6.4.2平衡態(tài)氣體的統(tǒng)計假設6.4理想氣體的壓強和溫度氣體處于平衡態(tài)時，就大量分子的集體統(tǒng)計平均來看，分子在空間的分布是均勻的，且分子向各個方向運動的機會是均等的。因此，對于平衡態(tài)氣體系統(tǒng)中的大量分子，可作如下統(tǒng)計假設。（1）容器中單位體積內(nèi)的分子數(shù)處處相等。（2）分子運動速度在各個方向上分量的平方平均值相等。6.4.3理想氣體的壓強公式6.4理想氣體的壓強和溫度6.4.3理想氣體的壓強公式6.4理想氣體的壓強和溫度6.4.3理想氣體的壓強公式6.4理想氣體的壓強和溫度6.4.3理想氣體的壓強公式6.4理想氣體的壓強和溫度6.4.3理想氣體的壓強公式6.4理想氣體的壓強和溫度6.4.4理想氣體的溫度公式6.4理想氣體的壓強和溫度例題講解2，，，，6.4理想氣體的壓強和溫度6.5能量均分定理6.5.1自由度自由度：是指確定物體在空間的位置所需的獨立坐標數(shù)目。對氣體分子而言，若忽略其本身的大小和結構，把它當作質點，則它只有上述的平動自由度。若考慮分子的大小和結構，則除平動自由度外，它還有相應的轉動自由度和振動自由度。但通常分子內(nèi)部的振動只有在高溫下才顯著，因此，在常溫下，可把氣體分子看作是剛性分子，不考慮其振動自由度。（1）單原子分子，如He，Ar等，可看作自由運動的質點，有三個平動自由度。6.5能量均分定理6.5.1自由度6.5能量均分定理6.5.1自由度6.5.1自由度6.5能量均分定理6.5.2能量均分定理6.5能量均分定理6.5.2能量均分定理6.5能量均分定理6.5.2能量均分定理6.6理想氣體的內(nèi)能例題講解3，，，，6.6理想氣體的內(nèi)能例題講解3，，，，6.6理想氣體的內(nèi)能6.7麥克斯韋速率分布律6.7.1速率分布函數(shù)6.7麥克斯韋速率分布律6.7.1速率分布函數(shù)6.7.2麥克斯韋速率分布律6.7麥克斯韋速率分布律6.7.2麥克斯韋速率分布律6.7麥克斯韋速率分布律6.7.3三種統(tǒng)計速率，，1．最概然速率6.7麥克斯韋速率分布律6.7.3三種統(tǒng)計速率，，1．最概然速率6.7麥克斯韋速率分布律6.7.3三種統(tǒng)計速率，，2．平均速率6.7麥克斯韋速率分布律6.7.3三種統(tǒng)計速率，，3．方均根速率6.7麥克斯韋速率分布律例題講解4，，，，6.7麥克斯韋速率分布律6.8氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程6.8.1平均碰撞頻率6.8氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程6.8.1平均碰撞頻率6.8氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程6.8.1平均碰撞頻率6.8.2平均自由程，，1．動能的定義6.8氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程例題講解5，，，，6.8氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程例題講解5，，，，6.8氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程本章小結1．分子運動論和統(tǒng)計規(guī)律性，，，，（1）分子運動論的基本觀點為：宏觀物體是由大量分子組成的，分子之間有空隙；分子處于不停息的、無規(guī)則的運動狀態(tài)；分子之間存在著相互作用力。（2）大量偶然隨機事件的整體具有確定的規(guī)律性，這種規(guī)律性稱為統(tǒng)計規(guī)律。本章小結2．理想氣體狀態(tài)方程，，，，（1）大量分子集體所處的狀態(tài)稱為宏觀態(tài)；由系統(tǒng)中所有分子的微觀特征來確定的狀態(tài)稱為微觀態(tài)。（2）容器中氣體的密度、溫度、壓強等將處處相等，不隨時間發(fā)生變化，系統(tǒng)的這種狀態(tài)稱為平衡態(tài)。（3）在熱學中，用壓強p、體積V和溫度T來描述氣體的狀態(tài)，這三個物理量稱為氣體的狀態(tài)參量。（4）理想氣體的狀態(tài)方程為。本章小結3．理想氣體的壓強與溫度，，，，本章小結4．能量均分定理與理想氣體的內(nèi)能，，，，本章小結5．麥克斯韋速率分布律，，，，本章小結6．氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程，，，，Thanks

大學物理大學物理熱力學基礎/07本章導讀330在熱學中，熱力學是宏觀理論，統(tǒng)計物理是微觀理論。微觀理論的結論需由宏觀熱力學驗證，而宏觀熱力學的規(guī)律經(jīng)微觀理論分析后可進一步揭示其本質，兩者是相輔相成、緊密聯(lián)系的。前一章我們介紹了微觀理論中的氣體動理論，本章我們將主要介紹宏觀熱力學基礎。7.1熱力學第零定律熱力學第零定律：如果兩個物體都與處于確定狀態(tài)的第三物體處于熱平衡，則這兩個物體彼此處于熱平衡。處于熱平衡狀態(tài)的所有物體都具有共同的宏觀性質：它們的冷熱程度相等。這個宏觀性質就是溫度。因此，溫度是決定一個物體是否與其他物體處于熱平衡的宏觀性質。7.2準靜態(tài)過程中氣體做功7.2.1熱力學系統(tǒng)及準靜態(tài)過程熱力學系統(tǒng)孤立系統(tǒng)與外界既無物質交換也無能量交換的系統(tǒng)封閉系統(tǒng)與外界無物質交換但有能量交換的系統(tǒng)開放系統(tǒng)與外界既有物質交換也有能量交換的系統(tǒng)熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的過程稱為熱力學過程，簡稱過程。熱力學過程是由一系列的中間狀態(tài)組成的。準靜態(tài)過程：是指該過程進行得足夠緩慢，以致系統(tǒng)連續(xù)經(jīng)歷的每一個中間狀態(tài)都可視為平衡態(tài)。曲線就表示系統(tǒng)由A態(tài)到B態(tài)的某一準靜態(tài)過程。7.2準靜態(tài)過程中氣體做功7.2.1熱力學系統(tǒng)及準靜態(tài)過程內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。7.2準靜態(tài)過程中氣體做功7.2.2內(nèi)能、做功及傳熱1．內(nèi)能7.2準靜態(tài)過程中氣體做功7.2.2內(nèi)能、做功及傳熱2．做功7.2準靜態(tài)過程中氣體做功7.2.2內(nèi)能、做功及傳熱2．做功7.2準靜態(tài)過程中氣體做功7.2.2內(nèi)能、做功及傳熱3．傳熱利用溫度差在物體之間傳遞熱運動能量的方式稱為傳熱。在這個過程中，系統(tǒng)與外界之間通過傳熱所交換的運動能量稱為熱量，用Q表示。熱量的本質是能量，在國際單位制中，其單位為焦耳（J）。做功和傳熱都是改變系統(tǒng)內(nèi)能的方式，即功和熱量都是系統(tǒng)能量變化的量度。做功和傳熱的微觀本質是不同的。，，7.3.1熱力學第一定律7.3熱力學第一定律及其應用熱力學第一定律：系統(tǒng)從外界吸收的熱量，一部分用于增加系統(tǒng)的內(nèi)能，另一部分用于系統(tǒng)對外做功。熱力學第一定律也可表述為：第一類永動機是不可能制造成的。為了便于應用熱力學第一定律，作如下規(guī)定：系統(tǒng)從外界吸收熱量，Q為正，系統(tǒng)向外界放出熱量，Q為負；系統(tǒng)對外做功，W為正，外界對系統(tǒng)做功，W為負；系統(tǒng)內(nèi)能增加，ΔE為正，系統(tǒng)內(nèi)能減少，ΔE為負。例題講解1，，，，7.3熱力學第一定律及其應用例題講解1，，，，7.3熱力學第一定律及其應用7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用熱力學第一定律可以應用于任何熱力學系統(tǒng)的任何熱力學過程。7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用1．等容過程7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用1．等容過程7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用2．等壓過程7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用2．等壓過程7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用3．等溫過程7.3.2熱力學第一定律的應用，，7.3熱力學第一定律及其應用4．絕熱過程例題講解2，，，，7.3熱力學第一定律及其應用例題講解3，，，，7.3熱力學第一定律及其應用，，7.4.1循環(huán)過程7.4循環(huán)過程循環(huán)過程：系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化過程后，又回到原來狀態(tài)的過程。循環(huán)過程進行的方向在曲線上用箭頭表示，按順時針方向進行的循環(huán)過程稱為正循環(huán)，按逆時針方向進行的循環(huán)過程稱為逆循環(huán)。，，7.4.1循環(huán)過程7.4循環(huán)過程1．正循環(huán)及熱機效率熱機：能夠將熱能持續(xù)地轉變?yōu)楣Φ难b置，如蒸汽機、內(nèi)燃機、發(fā)動機等。

熱機是以正循環(huán)為其工作過程的。例題講解4，，，，7.4循環(huán)過程例題講解4，，，，7.4循環(huán)過程，，7.4.1循環(huán)過程7.4循環(huán)過程2．逆循環(huán)及制冷系數(shù)我們把能夠利用外界對系統(tǒng)做功將熱量從低溫熱源傳入高溫熱源，從而獲得低溫的裝置稱為制冷機，如空調(diào)、冰箱等。制冷機是以逆循環(huán)為其工作過程的。，，7.4.2卡諾循環(huán)7.4循環(huán)過程卡諾循環(huán)中，工作物質只與兩個恒溫熱源交換熱量，其循環(huán)曲線由兩條等溫線和兩條絕熱線組成，如圖所示。按卡諾循環(huán)工作的熱機稱為卡諾熱機。如圖所示，ABCDA為一卡諾循環(huán)過程?？ㄖZ循環(huán)的工作過程如圖所示，它可以看作是工作于兩個恒溫熱源之間的準靜態(tài)過程。例題講解5，，，，7.4循環(huán)過程例題講解5，，，，7.4循環(huán)過程，，7.5.1熱力學第二定律的兩種表述7.5熱力學第二定律1．開爾文表述熱力學第二定律的開爾文表述：不可能從單一熱源吸熱，使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其他影響。也可簡述為，第二類永動機是不可能制造成的。單一熱源是指溫度均勻且恒定不變的熱源。其他影響是指除從單一熱源吸熱和把所吸的熱用來做功以外的任何變化。，，7.5.1熱力學第二定律的兩種表述7.5熱力學第二定律2．克勞修斯表述熱力學第二定律的克勞修斯表述：熱量不能自動地從低溫物體傳向高溫物體，而不引起其他變化。不需要外界做功，熱量便能自動地從低溫物體傳遞到高溫物體。但大量實踐表明，要使熱量從低溫物體傳遞到高溫物體，必須有外界做功才能實現(xiàn)。，，7.5.2自發(fā)過程的方向性7.5熱力學第二定律如果開爾文表述成立，則克勞修斯表述也成立；反之，如果克勞修斯表述成立，則開爾文表述也成立。實際經(jīng)驗表明，不僅是熱功轉換和熱傳導過程具有方向性，一切自發(fā)過程（不受外界影響系統(tǒng)內(nèi)部自動發(fā)生的過程）的進行都具有一定的方向性，其逆過程雖不違背熱力學第一定律，但卻不能自動進行。，，7.5.3可逆過程與不可逆過程7.5熱力學第二定律可逆過程：一個系統(tǒng)，從某一狀態(tài)出發(fā)經(jīng)某一過程到達另一狀態(tài)，如果此過程反向進行，能夠重復原來過程的每一狀態(tài)，并使系統(tǒng)重新回到初狀態(tài)，同時消除原來過程對外界引起的一切影響；不可逆過程：反之，如果過程反向進行，不能重復原來過程的每一狀態(tài)回到初狀態(tài)，或即使系統(tǒng)回到初狀態(tài)，但外界不能完全復原。，，7.5.4卡諾定理7.5熱力學第二定律本章小結1．熱力學第零定律，，，，如果兩個物體都與處于確定狀態(tài)的第三物體處于熱平衡，則該兩個物體彼此處于熱平衡，這個定律稱為熱力學第零定律。2．熱力學系統(tǒng)及準靜態(tài)過程熱力學系統(tǒng)可分為孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)和開放系統(tǒng)三類。準靜態(tài)過程是指該過程進行得足夠緩慢，以致系統(tǒng)連續(xù)經(jīng)歷的每一個中間狀態(tài)都可視為平衡態(tài)。本章小結3．內(nèi)能、做功及傳熱，，，，本章小結4．熱力學第一定律及其應用，，，，（1）系統(tǒng)從某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一系列變化過程后，又回到原來狀態(tài)的過程稱為循環(huán)過程。人們把能夠將熱能持續(xù)地轉變?yōu)楣Φ难b置稱為熱機，熱機是以正循環(huán)為其工作過程的；把能夠利用外界對系統(tǒng)做功將熱量從低溫熱源傳入高溫熱源，從而獲得低溫的裝置稱為制冷機，制冷機是以逆循環(huán)為其工作過程的。（2）卡諾循環(huán)中，工作物質只與兩個恒溫熱源交換熱量，其循環(huán)曲線由兩條等溫線和兩條絕熱線組成。本章小結6．熱力學第二定律，，，，Thanks

大學物理大學物理靜電場/08本章導讀370生活中存在著大量的靜電現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都是因為摩擦而使物體帶電所產(chǎn)生的靜電現(xiàn)象。本章首先研究真空中的靜電場，介紹它的兩個場量——電場強度和電勢，以及兩個基本定理——高斯定理和安培環(huán)路定理，然后再研究靜電場中的導體及電介質。8.1電荷及庫侖定律8.1.1電荷物體在摩擦后進入一種特殊的狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為帶電狀態(tài)。我們把處于這種狀態(tài)的物體稱為帶電體，帶電體所帶電荷的多少稱為電荷量，簡稱電量，常用符號Q或q表示，其單位為庫侖（C）。自然界中只存在兩種不同性質的電荷，即正電荷和負電荷。其中，規(guī)定正電荷是指用綢子摩擦過的玻璃棒所帶的電荷；負電荷是指用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷。同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。8.1.2電荷守恒定律摩擦起電和感應起電等事實表明，任何使物體帶電的過程，都是使物體中原有的正、負電荷分離或轉移的過程。一個物體失去一些電子，必有其他物體獲得這些電子。電荷守恒定律：系統(tǒng)中正、負電荷的代數(shù)和在任何物理過程中始終保持不變。8.1電荷及庫侖定律8.1.3電荷的量子化8.1電荷及庫侖定律8.1.4庫侖定律庫侖定律：在真空中，兩個靜止的點電荷之間的相互作用力（斥力或引力，統(tǒng)稱為庫侖力）的大小，與這兩個電荷所帶電量的乘積成正比，與它們之間距離的平方成反比；作用力的方向沿著它們的連線。8.1電荷及庫侖定律8.1.4庫侖定律8.1電荷及庫侖定律8.2.1靜電場任何電荷都將在自己周圍的空間產(chǎn)生或激發(fā)電場。電場對處于其中的任何其他帶電體都有力的作用，這種力稱為電場力。8.2電場及電場強度，，8.2.2電場強度8.2電場及電場強度檢驗電荷的電量應足夠小，以至把它放到電場中后對原有電場幾乎沒有什么影響。檢驗電荷的線度必須足夠小，可以被看作是點電荷8.2.2電場強度8.2電場及電場強度8.2.2電場強度8.2電場及電場強度8.2.3點電荷的場強8.2電場及電場強度8.2.3點電荷的場強8.2電場及電場強度8.2.4場強疊加原理8.2電場及電場強度8.2.5連續(xù)帶電體的場強，，，，8.2電場及電場強度8.2.5連續(xù)帶電體的場強，，，，8.2電場及電場強度8.2.5連續(xù)帶電體的場強，，，，8.2電場及電場強