1、大学物理（上）重修,上课时间：第610 周星期日上午8：11：50,考试：11周（暂定）,上课内容：概念、规律、例题、习题,质点运动学,一、基本概念,1.位置矢量（运动方程）,2.位移矢量,3.速度,平均速度,大小、方向,瞬时速度,速率,方向沿切线指向运动方向,4.加速度,瞬时加速度,5.自然坐标,运动方程,s=s(t),瞬时速度,加速度,二、基本运动规律,1.匀加速运动：,（1）匀加速直线运动,一维运动，中学学过。,（2）抛体运动,2.变加速运动,（1）圆周运动,匀速圆周运动,匀变速圆周运动,（2）一维变加速运动,三、相对运动,注意各速度的意义和矢量性,质点动力学,一、基本概念,1.变力的功
2、力对空间的积累,功的几何意义,2.变力的冲量力对时间的积累,3.保守力与势能,保守力沿闭合路径一周时，其所作的功为零,保守力对质点作的功等于质点势能增量的负值。,势能是状态的函数；势能的值与势能零点 的选取有关 ，与参考系的选取无关；势能属 于系统。,要掌握常见势能（万有引力势能、重力势 能、弹性势能）的计算。,二、基本规律,牛顿运动定律；动量定理；动量守恒定律； 动能定理；功能原理；机械能守恒定律。,刚体定轴转动,一、运动学,角坐标,角位移,角速度,角加速度,刚体上某点的线量和角量的关系：,匀加速转动,二、动力学,1.转动定律：,2.转动惯量：,要掌握分离质点、均匀的杆、均匀圆盘的转动惯量,
3、影响刚体转动惯量的因素：,刚体的质量、转轴位置、质量分布。,平行轴定理：,3.力矩的功：,转动动能：,重力势能：,动能定理,机械能守恒定律：,4.角动量,（1）质点的角动量,对某一固定点,力矩,角动量,角动量定理,角动量守恒定律,对某一固定轴,力矩,角动量,角动量定理,角动量守恒定律,（2）定轴转动刚体的角动量,角动量,角动量定理,角动量守恒定律,要掌握用转动定律、角动量守恒定律、机械 能守恒定律求解问题（如滑轮、杆）,例1 如图所示，两物体1和2的质量分别 为m1与m2，滑轮的转动惯量为J,半径为 r 。（1）如物体2与桌面间的摩擦系数为， 求系统的加速度 a 及绳中的张力 T2 与 T2
4、（设绳子与滑轮间无相对猾动）；（2）如物体2与桌面间为光滑接触，求系 统的加速度 a 及绳 中的张力 T1与 T2。,解：(1),例2 一长为 l =0.40m 的均匀木棒，质 量 M =1.00kg，可绕水平轴 0在竖直平面内 转动，开始时棒自然地竖直悬垂。现有质量 m = 8g 的子弹以 v =200ms的速率从A点 射入棒中假定A点与0点的距离为 3l/4，如 图。求：（1）棒开始运动时的 角速度；（2）棒的最大偏转角。,解：子弹射入后系统的转动惯量为：,(1)系统角动量守恒,(2)系统机械能守恒，设最大偏角为q,统计物理基础,一个概念、两个公式、三个统计规律,一、基本概念,温度、理想气
5、体,压强公式,温度公式,注意压强、温度的统计意义和微观意义,二、统计规律,1.能量均分定理,在温度为T的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，而且都等,（单个）气体分子的平均平动动能,（单个）气体分子的平均转动动能,（单个）气体分子的平均动能,理想气体的内能,注意上述能量的意义和区别,刚性（不计振动）分子气体,2.速率分布律,分布函数,物理意义：速率在附近，单位速率区间内 的分子数占分子总数的百分率。,归一化条件,注意麦克斯韦分布曲线的特征、温度和气体 分子质量对分布曲线的影响。,三种速率,最可几（概然）速率,平均速率,方均根速率,3.平均自由程,平均碰撞频率,热力学基础,平衡态 在不
6、受外界影响（不做功、不传热） 的条件下，系统所有可观测的宏观性质都不 随时间变化的状态。,一、基本概念,准静态过程 热力学系统变化过程中的每一 个时刻，系统的状态都无限接近于平衡态。,等容、等压、等温、绝热、循环,功、热量、内能,功和热量是过程量，与具体过程有关,内能是状态量,体积功,理想气体的摩尔热容量,比热容比,不可逆过程、可逆过程,热力学概率、熵,迈耶公式,二、基本规律,1.理想气体状态方程,2.热力学第一定律,（无限小过程）,（有限过程）,理想气体等值过程与绝热过程,循环过程：,哪些分过程组成？,各分过程是否做功？是否吸热？,循环过程是正循环还是逆循环？,循环净功是多少？,热机效率,致
7、冷系数,卡诺热机效率,卡诺致冷系数,3.热力学第二定律,文字表述：克劳修斯表述（热传导）；开尔文表述（功热转换）,微观意义：自然过程总是沿着使分子运动更加无序的方向进行。或：一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行 。,统计意义：不可逆过程实质上是一个由几 率小的宏观状态向几率大的宏观状态的转 变过程；由包含微观状态数目少的宏观状 态向包含微观状态数目多的宏观状态进行。 一切自然过程总是沿着状态的几率增大的 方向进行。,玻尔兹曼熵公式,真空中的静电场,一、基本概念,电场、电场强度、电通量、环流,电势、电势差、电势能,二、基本规律,1.库仑定律,2.叠加原理,静电力叠加,场强叠加,电势叠加,3.
8、高斯定理,4.环路定理,5.,三、场强的计算方法,1.利用点电荷场强公式和场强叠加原理计算,2.对某些具有空间对称性的场可用高斯定理计算,3.利用场强和电势的微分关系计算,四、电势的计算方法,1.利用点电荷电势公式和电势叠加原理计算,2.利用场强和电势的积分关系（电势定义）计算,五、其它量的计算,电功,电势能,六、典型静电场（自己写出公式）,1.点电荷 （场强与电势）,2.电偶极子（延长线、中垂线） （场强与电势）,3.均匀带电直线有限长（延长线、中垂线）（场强与电势）无限长 （场强与电势）,4.均匀带电圆环 （中轴线）（场强与电势）均匀带电半圆环 （圆心）（场强与电势）,5.均匀带电球面及同
9、心球面系列 （空间各区域）（场强与电势）,.均匀带电球体（球内外）（场强与电势）,.无限长均匀带电柱面（同轴柱面系列）、柱体（柱面、体内外） （场强）,.无限大均匀带电平面及平行平面系列（场强）,真空中的稳恒磁场,一、基本概念,磁场、磁感应强度、磁通量、磁矩,二、基本规律,.毕萨定律,.磁场叠加原理,.磁场高斯定理,.安培环路定理,.洛仑兹力公式,.安培力公式,.闭合线圈在均匀磁场中所受力矩公式,.霍尔效应的规律,霍尔电压,器件表面电势的高低与载流子的种类、磁场方向、电流 方向有关，关键要掌握载流子所受洛仑兹力方向的判断。,三、磁场的计算方法,.利用毕萨定律和磁场叠加原理计算,（对称性分析，将
10、矢量积分变为标量积分）,记住若干有用的结论：,（）载流直导线,有限长,的方向由 右手螺旋法 则来判定。,半无限长,（）圆形电流在圆心处,圆弧电流在圆心处,（ 为圆弧对应的圆心角）,.对具有空间对称性的磁场可用安培环路定理计算,（I的正负如何确定？）,记住有用的结论,（）无限长直螺线管内任一点,.无限长均匀载流圆柱面,.无限长均匀载流圆柱体,.无限大载流平面外一点,五、介质中的电场和磁场,1导体的静电平衡条件,(1)导体内部的场强处处为零；,(2)导体表面的场强处处与导体表面垂直。,2静电平衡时导体上的电荷分布,其主要规律是电荷只分布在导体的表面， 体内净电荷为零。,3静电平衡时导体的电势分布规
11、律,导体为等势体，其表面为等势面。,4电容：描述导体或导体组(电容器)容纳 电荷能力的物理量。,导体所带电量q与其电势U之比称为孤立导 体的电容，即,电容器的电容：两极板中任一极板所带电 量q与两极板间的电势差U之比，即,它在数值上等于电容器每升高一单位电势 差时所需增加的电量。电容的值只与电容 器的几何形状及极板间的电介质性质有关， 与电容器是否带电及所带电量的多少无关。,5电介质的极化,处于电场中的电介质，其表面会出现正、 负束缚电荷，这种现象称为电介质的极化。,介质中的电场为外电场与极化产生的附加 电场的矢量和，即,无极分子(正、负电荷中心重合的分子)的 极化是由于外电场使无极分子的正、
12、负电荷 中心产生相对位移，形成电偶极子，它们的 电矩和外电场有相同的方向，从而使介质的 界面出现正、负电荷。,有极分子的极化是由于外电场力矩的作 用使有极分子的电矩(在无外电场时其排列 是混乱的)发生转动，其趋势是转向与外电 场一致的方向，从而在宏观上使电介质的界 面出现正、负束缚电荷。,6电位移矢量 电位移矢量是描述电场性质的辅助量。,在各向同性介质中，它与场强成正比，即,7介质中的高斯定理,穿过任一封闭曲面的通量等于该曲面所包 围的自由电荷的代数和，即,利用介质中的高斯定理可以简便地求解具 有一定对称性的介质中的电场问题。,8介质中的环路定理,介质中的场强沿任一闭合回路的线积分等 于零，即
13、,这说明有介质时的静电场仍然是保守场。,9静电场的能量,静电场中所贮存的能量。单位体积的电场中 所贮存的能量称为电场能量密度，它在数值 上等于场强与电位移矢量标积的一半，即,体积为V的电场空间所贮存的电能,电容器所贮存的电能,10介质中的磁场,介质置于外磁场中会被磁化，产生附加 磁场。此时，介质中的磁感应强度为外磁场 的磁感应强度与附加磁场的磁感应强度的矢 量和，即,介质（均匀充满磁场中）的相对磁导率 定义为,一个无量纲的常数，描述介质的磁学特性。,据相对磁导率的不同，磁介质可分为三类：,略小于1的介质称为抗磁质；,略大于1的介质称为顺磁质；,的介质称为铁磁质 。,顺磁质和抗磁质统称弱磁质，铁
14、磁质称为 强磁质。另外，超导体,11弱磁质磁化的微观机制,在外磁场的作用下，顺磁质各分子磁矩 的方向将会发生转动，但由于热运动的影响， 它们只能在一定程度上沿着外磁场方向排列， 从而在整体上显示出一定的磁性，即顺磁质 被磁化了。,抗磁质的磁化可用感应电流来解释。抗 磁质中电子的运动相当于一个闭合回路，当 介质引入外磁场后，闭合回路中会有感应电 流产生，它的磁矩方向与外磁场方向相反， 于是便出现了抗磁性。,介质在外磁场中被磁化后，会产生一种沿 着介质表面流动的电流磁化电流。,12磁场强度 磁场强度是一个描述磁场性质的辅助量， 它与磁感应强度的关系为,式中为 介质的磁导率。,13介质中的安培环路定理,磁场强度沿任意闭合回路的环流等于此 闭合回路所围(亦即穿过以该闭合回路为周界 的任意曲面)的恒定传导电流的代数和，即,利用安培环路定理可以较方便地计算某些 具有对称分布的磁场。,14介质中的高斯定理 通过磁介质磁场中 任一封闭曲面的磁通量恒等于零，即,说明介质中的磁场仍为无源场。,15铁磁质的特性,（1）相对磁导率很大，且不为常数；,（2）有磁滞现象，磁滞回线的形状随铁 磁质的不同而有所差异；,（3）反复磁化要损耗能量(称为磁滞损 耗)，其大小与磁滞回线所围面积成正比；,（4）有一居里点，当温度超过居里点时， 铁磁质就变成一般的顺磁质。,
