大学物理(上册总结).ppt
1质点运动学质点运动学 小小 结：结：1、质点、参照系、坐标系、质点、参照系、坐标系2、位置矢量、位置矢量3、位移、位移4、速度、速度kzj yixr kzjyixr kdtdzjdtdyidtdxdtrd kjizyx 描述质点运动物理量描述质点运动物理量25、加速度、加速度6、运动方程、运动方程22dtrddtda kajaiazyx kdtzdjdtydidtxd222222 k)t( zj )t(yi )t(x)t(r )(tyy )t(xx )(tzz 3一、直线运动（一维运动）一、直线运动（一维运动）二、抛体运动（二维运动）二、抛体运动（二维运动）三、圆周运动（二维运动）三、圆周运动（二维运动）1、圆周运动加速度、圆周运动加速度2、圆周运动的角量描述、圆周运动的角量描述 aaan dtdnR 2)t ( 角位置角位置角速度角速度dtd 角加速度角加速度22dtddtd 角位移角位移 12 四、一般曲线运动（二维运动）四、一般曲线运动（二维运动）牵牵连连相相对对绝绝对对u五、运动的相对性五、运动的相对性牵牵连连相相对对绝绝对对aaa4内容要求内容要求: 经典理论式：经典理论式：amdtrdmdtvdmF 2222xxxdtxdmdtdvmmaF 22zzzdtzdmdtdvmmaF 22yyydtydmdtdvmmaF 笛卡尔直笛卡尔直直角坐标系直角坐标系RmmaFnn2 dtdmmaF 自然坐标系自然坐标系（平面）（平面）1 深入理解牛顿三定律的基本内容深入理解牛顿三定律的基本内容质点动力学质点动力学 小小 结：结：5解题类型解题类型:amF ra 分两类分两类由由:(1). 运运动动、已已知知：mFFm运运动动和和已已知知 :(2).也可由已知部分量求出另一部分量也可由已知部分量求出另一部分量 解体步骤及解体步骤及注意事项：注意事项：4、分析力，一个不多，一个不少；、分析力，一个不多，一个不少； 5、选定坐标系按牛顿定律列方程；、选定坐标系按牛顿定律列方程；6、解方程，先字母，后代数，结果有单位；、解方程，先字母，后代数，结果有单位； 7、分析讨论所得结果。、分析讨论所得结果。1、确立研究对象、确立研究对象 认清是哪一个物体或那几个物体。认清是哪一个物体或那几个物体。2、看运动、看运动3、取隔离体、取隔离体60F 外外常常矢矢量量 P动量守恒定律动量守恒定律 21tt12PPdtFI外外质点系的动量定理质点系的动量定理I 21ttidtFIdI冲冲 量量12vmvmI 质点的动量定理质点的动量定理可应用于任可应用于任何一个分量何一个分量常矢量xxPF0常矢量yyPF0常矢量zzPF0内力不影内力不影响总动量响总动量（解析式法，（解析式法， 矢量图法）矢量图法）2、熟练掌握动量和冲量的概念，灵活运用动量定理和动、熟练掌握动量和冲量的概念，灵活运用动量定理和动 量守恒定律。量守恒定律。73、熟练掌握功的定义即变力做功的计算方法，深入理解、熟练掌握功的定义即变力做功的计算方法，深入理解 质点系的动能定理及计算。质点系的动能定理及计算。rdFdA baabrdFAKaKbbaabEErdFA 1K2KEEAAA 内内外外所有外力对质点组的功和系统内力对质点所有外力对质点组的功和系统内力对质点组做的功之和等于质点组总动能的增量。组做的功之和等于质点组总动能的增量。质点的动能定理质点的动能定理:质点组的动能定理质点组的动能定理:变力做功：变力做功：84、功能原理和机械能守恒定律、功能原理和机械能守恒定律保守力：保守力：保守力所做的功与路径的形状无关，而只决保守力所做的功与路径的形状无关，而只决定于相互作用的质点的始末相对位置。定于相互作用的质点的始末相对位置。PPAPBPBPAE)EE(EEA 势势能能 势能零点势能零点APArdFAE功能原理功能原理当当A外 + A非保内= 0E k+ EP=常量常量机械能守机械能守恒定律恒定律条件条件A外 + A非保内 = E k+ EP= )EE(PK 95、深入理解两个力学守恒定律的物理意义，并联合应用。、深入理解两个力学守恒定律的物理意义，并联合应用。 碰撞碰撞(两个或多个物体相遇两个或多个物体相遇,物体间相互作用仅持续物体间相互作用仅持续 极为短暂的时间极为短暂的时间)完全弹性碰撞完全弹性碰撞非完全弹性碰撞非完全弹性碰撞动量守恒动量守恒动能守恒动能守恒动量守恒动量守恒动能不守恒动能不守恒完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞碰后有共同速度碰后有共同速度动量守恒动量守恒动能不守恒动能不守恒10刚体内容小刚体内容小 结结 刚体定轴转动的转动定律：刚体定轴转动的转动定律：amF JM 力和力矩的瞬时效应力和力矩的瞬时效应牛顿第二运动定律：牛顿第二运动定律：11力和力矩的空间积累效应力和力矩的空间积累效应、功、功 dMA 21 ArdFba 力的功：力的功：力矩的功：力矩的功：、动能、动能平动动能：平动动能：转动动能：转动动能：221mvEK 221 JEK 12KKKEEEA 123、动能定理、动能定理刚体平动：刚体平动：刚体转动：刚体转动： dM 21rdFba 21222121mvmv 21222121 JJ 4、重力势能、重力势能刚体势能：刚体势能：质点势能：质点势能：CPmghE mghEP 135 5、机械能守恒定律、机械能守恒定律2211KPKPEEEE 守恒条件：守恒条件：质点：质点：刚体转动：刚体转动：2222112121mvEmvEPP 2222112121 JmghJmghcc 0A14力的时间积累效应力的时间积累效应PPPdtFtt 12213、动量守恒定律、动量守恒定律12PP 0 外外F、质点的动量定理、质点的动量定理守恒条件：守恒条件：适用于质点系。适用于质点系。PPPdtFtt 1221外外2、质点系的动量定理、质点系的动量定理151 1、角动量、角动量质点的角动量质点的角动量刚体的角动量刚体的角动量 JL prL vmr 1221LLdtMtt 对于质点：对于质点：对于刚体：对于刚体：力矩的时间积累效应力矩的时间积累效应2 2、角动量定理、角动量定理112221 JJdtMtt 112221vmrvmrdtMtt 163 3、角动量守恒定律、角动量守恒定律0 M质点：质点：刚体：刚体：1221LLdtMtt 守恒条件：守恒条件：1122 JJ 1122vmrvmr 对于物体或物体所构成的系统都适用。对于物体或物体所构成的系统都适用。 内内外外MM 0 外外M单一物体：单一物体：物体组：物体组：17假设假设 1-在任何参照系中，物理定律的数学形式都相同在任何参照系中，物理定律的数学形式都相同假设假设 2-真空中的光速是一恒量真空中的光速是一恒量一、爱因斯坦的两个基本假设一、爱因斯坦的两个基本假设二、洛仑兹坐标变换二、洛仑兹坐标变换22cu11 )cuxt(tzzyy)utx(x2 三、洛仑兹速度变换三、洛仑兹速度变换2xxxcu1u )cu1(2xyy )cu1(2xzz 相对论小结：相对论小结：180L220cu1LL 在相对于棒静止的在相对于棒静止的惯性系中测得的长度惯性系中测得的长度 固有长度固有长度L 在相对于棒运动的在相对于棒运动的惯性系中测得的长度惯性系中测得的长度 运动长度运动长度物体沿运动方向长度物体沿运动方向长度收缩，收缩，物体沿垂直运物体沿垂直运动方向长度不变动方向长度不变(最长最长) 在各个不同的惯性系中测量同一根棒的长度，在各个不同的惯性系中测量同一根棒的长度，在相对于棒在相对于棒静止静止的惯性系中测得的棒的惯性系中测得的棒最长最长四、长度收缩四、长度收缩190 2201cu 在相对事件发生地点静止在相对事件发生地点静止的惯性系中测得的时间的惯性系中测得的时间 固有时间固有时间 在相对事件发生地点运动在相对事件发生地点运动的惯性系中测得的时间的惯性系中测得的时间相对论时间相对论时间(最短最短)在各个不同的惯性系中测在各个不同的惯性系中测量二事件发生的时间间隔量二事件发生的时间间隔在相对事件发生地点静止在相对事件发生地点静止的惯的惯性系中测得的时间性系中测得的时间最短最短相对于观察者运相对于观察者运动的时钟动的时钟变慢变慢某种粒子从产某种粒子从产生到衰变所经生到衰变所经历的平均时间历的平均时间粒子寿命粒子寿命S固有寿命固有寿命0 u2201cu 实验室实验室S运动寿命运动寿命 粒子粒子五、时间膨胀五、时间膨胀20六、同时性的相对性六、同时性的相对性注意注意: “同地同地”指沿指沿X轴上轴上同一点同一点; “异地异地”指沿指沿X轴上轴上不同两不同两点点S 系系S系系(1)同地异时同地异时异地异时异地异时(2)异地同时异地同时异地异时异地异时(3)异地异时异地异时异地异时异地异时(同地异时或同时异地同地异时或同时异地)(4)同地同时同地同时同地同时同地同时21七、相对论动力学主要结论七、相对论动力学主要结论1. 质量质量02201mcvmm 2. 动量动量vmP vcvm2201 3. 动力学的基本方程动力学的基本方程 dtPdF )(vmdtd dtdmvdtvdm 202cmmcEk 4. 动能动能5. 静能静能6. 总能量总能量200cmE 2mcE 227. 动能定理动能定理)1()2(20 cmA合合8. 质能关系式质能关系式2mcE m 2c E9. 能量、质量守恒能量、质量守恒)(2cmEii =常量常量常量常量 im10。能量、动量关系。能量、动量关系22202cPEE 处理力学问题时，一定要搞清问题处理力学问题时，一定要搞清问题是否满足经典极限条件是否满足经典极限条件(v0.1c)23合外力与位移正比而反向合外力与位移正比而反向加速度与位移正比而反向加速度与位移正比而反向位移随时间按余弦规律变化位移随时间按余弦规律变化1、简谐振动的三条判据简谐振动的三条判据kxF 0 xdtxd,xmka222 )tcos(Ax 2、简谐振动的描述、简谐振动的描述 解析法、解析法、 函数图线法、旋转矢量法函数图线法、旋转矢量法振动学小振动学小 结：结：244、位相、位相 t质点的运动状态由位相唯一确定质点的运动状态由位相唯一确定)tcos(Ax )tcos(Aa2 )tsin(A 3 3、简谐振动的三个特征量、简谐振动的三个特征量22020 xA 000Asin,Axcos ,A)tcos(Ax 25)t(sinkAmvEK 2222121)t(coskAkxEP 22221215 5、简谐振动势能、简谐振动势能6 6、简谐振动动能、简谐振动动能7 7、简谐振动能量、简谐振动能量常量常量 2m2PKm21kA21EEE 最大位移时势能最大位移时势能平衡位置时动能平衡位置时动能动能势能相互转换、总能量不变。动能势能相互转换、总能量不变。26)cos(AA2AAA12212221 22112211cosAcosAsinAsinAant 2 1= 2 k (k =0,1,2,)21AAA 2 1= (2k+1) (k=0,1,2,)21AAA 极大条件极大条件:极小条件极小条件:8 8、同方向同频率的简谐振动合成、同方向同频率的简谐振动合成)tcos(Ax111 )tcos(Ax222 )tcos(Ax 27波源波源一、机械波的产生与传播一、机械波的产生与传播1. 1. 机械波产生的条件机械波产生的条件媒质媒质2. 2. 波的两种基本类型波的两种基本类型横波横波纵波纵波简谐波简谐波: :当波源作简谐振动当波源作简谐振动时时, ,媒质中各质元也作简谐媒质中各质元也作简谐振动振动, ,其频率与波源的频率其频率与波源的频率相同相同, ,振幅也与波源有关振幅也与波源有关3. 3. 波在传播过程中的物理本质波在传播过程中的物理本质 (1) (1) 在波的传播过程中在波的传播过程中, ,质元本身并不随波的传播而向前质元本身并不随波的传播而向前移动移动, ,所有质元均在各自的平衡位置作同方向、同频率、同振所有质元均在各自的平衡位置作同方向、同频率、
