物理基礎(chǔ)知識(shí)講課

物理基礎(chǔ)知識(shí)講課演講人：30CONTENTS物理基礎(chǔ)知識(shí)概述運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)光學(xué)與聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)目錄物理基礎(chǔ)知識(shí)概述PART物理學(xué)定義物理學(xué)是研究物質(zhì)最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的學(xué)科。物理學(xué)分類物理學(xué)分為力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和原子物理等分支。物理學(xué)的定義與分類經(jīng)典物理學(xué)由伽利略和牛頓等人創(chuàng)立，包括經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電磁場(chǎng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)?，F(xiàn)代物理學(xué)19世紀(jì)末20世紀(jì)初，物理學(xué)經(jīng)歷了革命性變革，相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，使物理學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。物理學(xué)的發(fā)展歷史力學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域。力學(xué)應(yīng)用電磁學(xué)知識(shí)被廣泛應(yīng)用于通信、電力、電子等現(xiàn)代科技領(lǐng)域。電磁學(xué)應(yīng)用物理學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用02運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)PART坐標(biāo)系為了定量描述質(zhì)點(diǎn)的位置變化，在參考系上建立坐標(biāo)系，如直角坐標(biāo)系、極坐標(biāo)系等。質(zhì)點(diǎn)物理學(xué)中的一個(gè)理想化模型，忽略物體的大小和形狀，只看作有質(zhì)量的點(diǎn)。參考系描述物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所選取的假定不動(dòng)的物體，選擇不同的參考系，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的描述可能不同。質(zhì)點(diǎn)和參考系位移描述物體位置變化的物理量，是矢量，有大小和方向，與路徑無關(guān)。速度描述物體運(yùn)動(dòng)快慢的物理量，是矢量，有大小和方向，與位移方向相同。加速度描述物體速度變化快慢的物理量，是矢量，有大小和方向，與速度變化量方向相同。勻速直線運(yùn)動(dòng)速度大小和方向都不變的直線運(yùn)動(dòng)。位移、速度和加速度勻速直線運(yùn)動(dòng)與勻變速直線運(yùn)動(dòng)勻速直線運(yùn)動(dòng)速度大小和方向都不變的直線運(yùn)動(dòng)，是最簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度均勻變化的直線運(yùn)動(dòng)，加速度恒定，速度時(shí)間圖像為傾斜直線。自由落體運(yùn)動(dòng)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，僅受重力作用。豎直上拋運(yùn)動(dòng)初速度不為零、加速度為重力加速度的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)拋體運(yùn)動(dòng)物體以一定初速度向空中拋出，僅受重力作用下的運(yùn)動(dòng)，包括豎直上拋、豎直下拋、平拋等。圓周運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)，是最常見的曲線運(yùn)動(dòng)，如電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、車輪等。勻速圓周運(yùn)動(dòng)速度大小不變、方向時(shí)刻改變的圓周運(yùn)動(dòng)，加速度始終指向圓心。變速圓周運(yùn)動(dòng)速度大小和方向都發(fā)生變化的圓周運(yùn)動(dòng)，加速度方向不指向圓心。03力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)PART力是物體間的相互作用，這種作用能夠使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。力的定義按照性質(zhì)可以分為重力、彈力、摩擦力等；按照作用效果可以分為動(dòng)力、阻力、分力等。力的分類大小、方向、作用點(diǎn)。力的三要素力的概念及分類0203牛頓第三定律作用力和反作用力總是成對(duì)出現(xiàn)，大小相等、方向相反，并且作用在同一條直線上。應(yīng)用：解釋相互作用的現(xiàn)象和力的平衡。牛頓第一定律任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。應(yīng)用：解釋慣性現(xiàn)象和力的性質(zhì)。牛頓第二定律物體的加速度與作用在它上面的力成正比，與物體的質(zhì)量成反比，方向與力的方向相同。應(yīng)用：計(jì)算力的大小、預(yù)測(cè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用力的合成將多個(gè)力按照平行四邊形法則合成一個(gè)等效的力。應(yīng)用：計(jì)算多個(gè)力的合力。力的分解將一個(gè)力按照其作用效果分解為多個(gè)分力。應(yīng)用：分析復(fù)雜受力情況，便于計(jì)算。力的合成與分解物體動(dòng)量的變化等于作用在它上面的合外力的沖量。應(yīng)用：計(jì)算力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)，解釋碰撞等現(xiàn)象。動(dòng)量定理合外力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化。應(yīng)用：計(jì)算力對(duì)物體做功的大小，分析能量轉(zhuǎn)化情況。動(dòng)能定理動(dòng)量定理與動(dòng)能定理04電磁學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)PART電場(chǎng)與電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)電場(chǎng)是電荷及變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)，由電荷產(chǎn)生，對(duì)放入其中的電荷有力的作用。電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)線電場(chǎng)強(qiáng)度是用來描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量，定義為單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力，方向與正電荷受力方向相同。電場(chǎng)線是為了形象地描述電場(chǎng)而假想的線，其疏密程度表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱，方向表示電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。磁場(chǎng)磁場(chǎng)是由磁體或電流產(chǎn)生的，對(duì)放入其中的磁體或電流有力的作用的特殊物質(zhì)。磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感線磁場(chǎng)與磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，定義為單位電流元在該點(diǎn)所受的磁場(chǎng)力，方向與電流元受力方向垂直。磁感線是為了形象地描述磁場(chǎng)而假想的線，其疏密程度表示磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，切線方向表示磁場(chǎng)的方向。法拉第電磁感應(yīng)定律感應(yīng)電流的方向總是要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，即“來拒去留”的規(guī)律。楞次定律感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因，其大小與磁通量的變化率成正比，方向與磁通量變化的方向相反。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)總是阻礙原磁通量的變化。電磁感應(yīng)定律麥克斯韋方程組由詹姆斯·克拉克·麥克斯韋在19世紀(jì)建立，是描述電場(chǎng)、磁場(chǎng)與電荷密度、電流密度之間關(guān)系的偏微分方程組。麥克斯韋方程組簡(jiǎn)介方程組內(nèi)容包括高斯定律（描述電荷如何產(chǎn)生電場(chǎng)）、高斯磁定律（論述磁單極子不存在）、麥克斯韋-安培定律（描述電流和時(shí)變電場(chǎng)怎樣產(chǎn)生磁場(chǎng)）和法拉第感應(yīng)定律（描述時(shí)變磁場(chǎng)如何產(chǎn)生電場(chǎng)）。方程組意義從麥克斯韋方程組可以推論出電磁波在真空中以光速傳播，并進(jìn)而做出光是電磁波的猜想，是經(jīng)典電磁學(xué)的基礎(chǔ)方程。05熱力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)PART溫度定義溫度是表示物體冷熱程度的物理量，微觀上反映物體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。熱量傳遞熱量是能量傳遞的一種形式，自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體。溫度測(cè)量常用溫度計(jì)測(cè)量，溫標(biāo)包括攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)和熱力學(xué)溫標(biāo)等。熱量計(jì)算在熱傳遞過程中，物體吸收或放出的熱量可用公式Q=cmΔt計(jì)算。溫度與熱量?jī)?nèi)能與熱力學(xué)第一定律內(nèi)能定義內(nèi)能是物體內(nèi)部所有分子動(dòng)能和勢(shì)能的總和，與物體的溫度、體積和物態(tài)有關(guān)。熱力學(xué)第一定律能量守恒定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用，表明熱能和其他形式能量之間可以相互轉(zhuǎn)換，但總量保持不變。改變內(nèi)能的方式做功和熱傳遞都可以改變物體的內(nèi)能。內(nèi)能與熱量關(guān)系內(nèi)能的變化等于物體吸收或放出的熱量與做功之和。熱力學(xué)第二定律與熵?zé)崃W(xué)第二定律熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體，或者說，不可能從單一熱源取熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響。熵的概念02熵是描述系統(tǒng)混亂程度的物理量，熵增原理表明孤立系統(tǒng)的熵總是趨于增大。熵增定律03在一個(gè)孤立系統(tǒng)中，熵總是趨于增加，直至達(dá)到最大值，此時(shí)系統(tǒng)處于最無序狀態(tài)。熵與熱力學(xué)第二定律的關(guān)系04熵增原理是熱力學(xué)第二定律的另一種表述方式。熱效率定義熱能轉(zhuǎn)換裝置有效輸出的能量與輸入的能量之比。熱效率與節(jié)能技術(shù)提高熱效率的方法減少熱損失、改進(jìn)熱能轉(zhuǎn)換裝置、利用余熱等。02節(jié)能技術(shù)的重要性節(jié)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)利用的關(guān)鍵，有助于減少能源消耗和環(huán)境污染。03常見節(jié)能技術(shù)包括余熱回收、保溫隔熱、高效燃燒技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)等。0406光學(xué)與聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)PART光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，這是幾何光學(xué)的重要基礎(chǔ)。光線傳播原理光遇到不同介質(zhì)表面時(shí)，部分光線會(huì)按照反射定律返回原介質(zhì)，這就是光的反射現(xiàn)象。光的反射光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生變化，這就是光的折射現(xiàn)象。光的折射光線傳播原理及反射、折射現(xiàn)象0203平面鏡成像原理平面鏡成像是由光的反射形成的，像為虛像，與物體關(guān)于鏡面對(duì)稱。透鏡成像原理凸透鏡和凹透鏡分別利用光的折射原理形成實(shí)像和虛像，凸透鏡成像遵循折射定律和凸透鏡成像公式。鏡面成像與透鏡成像原理聲波傳播原理聲波是機(jī)械波，需要介質(zhì)才能傳播，傳播速度與介質(zhì)密度和彈性有關(guān)。聲波特性聲波具有反射、折射、干涉等現(xiàn)象，且傳播過程中會(huì)有衰減。聲波傳播原理及特性聲音的衍射聲