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大学物理公式.ppt

上传人:精品资料 文档编号:9729680 上传时间:2019-08-29 格式:PPT 页数:27 大小:1.06MB
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资源描述

1、1)弄清题义、已知条件和所求对象,2)列出可能应用的物理规律、定理、公式,确定解题方法,3)建立相应的坐标系、画出必要的示意图,根据已知条件和物理定理,建立相应的计算公式。,4)对于非恒定量选取相应的微元做变量,如长度元、质量元、电荷元、电流元等一般均要转成长度元与相应变量建立联系;,5)采用相应的方法进行计算;,6)对矢量应注意其方向性,按其规则计算;特别注意矢量积分,优先利用已知的基本元素进行叠加计算,如用已知结果的形状作微元;用简单形状及相应定理通过叠加(减)计算复杂问题,优先采用用标量式计算、合理选择坐标系和参照系,用状态量计算来代替过程量,能量功、动量冲量,物理解题思路,矢量(矢径)

2、: r=rxi+ry j+rz k =Xi+Yj+Zk,矢量加减:AB=(axbx)i+ (ayby)j+ (azbz)k,矢量的标积:,矢量的模,矢量的矢积:,矢量的积分,矢量的导数:,位移矢量,速度矢量位置变化(位移)的快慢,加速度矢量 速度变化的快慢,位置矢量:r =Xi+Yj+Zk,运动方程r(t)x(t)i+y(t)j+z(t)k,轨道方程:位矢的末端在空间的轨迹曲线; 记f(x,y,z)=c,切向加速度的大小表示质点速率变化的快慢。,法向加速度表示质点速度方向变化的快慢,角加速度,角位置 ,角位移Dq,角速度,角运动方程:q=q(t),曲线运动中的切向加速度和法向加速度:aat+a

3、n n,动量 :是物体运动的一种量度,具有矢量性、瞬时性、相对性,是状态量。单位:kgm/s,牛顿第三定律,第二定律:,第一定律:,力:物体间相互作用,是矢量;单位:N,角动量:L=rp =J w是物体转动的一种量度;具有矢量性、瞬时性、相对性:是状态量.单位:kgm/s,力矩:质点所受的力与力作用点的矢径的矢积;单位Nm,力矩的大小,转动定律: M=dL/dt=J,力的叠加原理:,有心力(向心力)对力心的力矩恒等于零,平行轴定理: JB= JC +mh2,转动惯量计算方法,力与力矩:,SF =0,可有SM0,SM =0,可有SF0,质量元的取法,转动惯量影响因素,质点系牛顿定律:,质点系的角

4、动量定理,M=0时若 J不变 w不变;若J 变 w也变,但 L=J w不变,冲量:I=Fdt:力对时间的积累(Ns),冲量矩Mdt :力矩对时间的累积效应,刚体转动惯量:,Fx =0 px =恒量 Fy=0 py =恒量 Fz =0 pz =恒量,Fx= d px /dt Fy= dpy/dt Fz= dpz/dt,A=SFidr =SFidr =S Ai,A=Fxdx+ Fydy+ Fzdz,力矩的功dA=Mdq,A=Mdq,力的功dA=Fdr,A=Fdr,保守力: 作的功与路径无关,仅决定于始末相对位置的力.物体沿闭合路径运动 一周时, 保守力对它所作的功等于零 .,保守力做功:A= -E

5、P= -(EP2-EP1),保守力的功等于势能增量的负值。,动量定理:,冲量矩定理,动能:与物体机械 运动有关的能量。,刚体的转动动能: Ek = J2/2,势能:与物体间相互作用及相对位置有关的能量 .,重力势能 EP=mgy,刚体的重力势能: Ep =mghc,动能定理:Aex+Ain=Ekb-Eka,功能原理:Aex+Ain,nc=E2-E1,转动动能定理A=J22/2- J12/2,转动功能原理Aex+Ain,nc = E2-E1,势能是属于系统的,势能是状态的函数,系统与质点均有动能,动能是状态函数,势能具有相对性与势能零点的选取有关,内力可以改变动能,动能仅适用于惯性系,动能具有相

6、对性与参考系的选取有关,当Aex+Ain,nc=0时, EP+Ek= E=常量。机械能守恒定律: 只有保守内力作功的情况下,质点系的机械能保持不变,狭义相对论基本原理:爱因斯坦相对性原理,光速不变原理,相对论速度变换公式,长度收缩,时间的膨胀,同时的相对性,相对论质量,质能关系,动(量)能关系,磁场:运动电荷所激发的场,库仑定律,静电场:静止电荷激发电场;,磁感强度:B=(v0E)/c2,点电荷的电场强度,运动点电荷的磁感强度,洛伦兹力 f=qvB,,洛伦兹力只改变电荷运动方向不对其做功,真空磁导率,真空电容率,静电力,静电力对运动电荷做功,运动电荷之间的作用力,磁感强度叠加原理,毕奥萨伐尔定

7、律,电荷元的电场强度,电场强度叠加原理,磁矩: m=NI S,电矩p=ql,半无限长q1=p/2, q2=p,载流长直导线,环形电荷圆心上的电场强度,圆形载流导线轴线上P的磁感强度,无限大平面,圆弧载流导线轴心上的磁感强度,载流螺绕环内的磁感强度,带电Q的球体,rR时,N匝圆形载流线圈轴线上P的磁感强度,电场线特点 1)连续性 2)单向性 3)独立性,磁感线特点 1)连续性 2)闭合性 3)独立性,1) E(B)通量是描述电(磁)场的,是E(B)与有向曲面的标积(或E(B)与面元矢量标积积分) ,是标量,3) Fe 、 Fm具有叠加性,2) E、B是空间点函数,Fe 、Fm不是空间点函数,静电

8、场的高斯定理,磁场安培环路定理,静电场是有源场,其电场线为发散曲线。静电场是保守力场。,磁场高斯定理,磁场是有旋场(无源场),其磁感线为闭合曲线,磁场不是保守力场,通过任意闭合曲面磁通量必为零,静电场的环路定理:,沿闭合路径场强环流为零,静电高斯定理(安培环路定理)要点,在真空中,通过任一闭合曲面的电场强度通量,等于该曲面所包围的所有电荷的代数和除以e0.与面外电荷无关。,在真空的稳恒磁场中,磁感强度B沿任一闭合路径积分,等于 0乘以该闭合路径所包围的各电流的代数和,与面外电流无关。I与L成右螺旋时,I为正;反之为负.,磁介质中的高斯定理,磁介质中的磁场,安培环路定律:,磁场强度:,电位移矢量

9、:,电介质中高斯定理,电介质中的电场,环路定理,电极化强度,磁化强度,电场强度计算方法,电场强度叠加原理,磁感强度叠加原理,应用高斯定理解具有对称性电场场强,应用安培环路定理解具有对称性磁感强度,磁感强度计算方法,电容,电容的计算,设QEUC,电容器的电能,电场能量密度,自感,自感的计算:设I HBFL,自感线圈磁能,磁场能量密度,(电势梯度),点电荷的电势,静电场力所做的功就等于电荷电势能增量的负值.,电势,电势差,电势零点选择方法,有限带电体以无穷远为电势零点,无限带电体以有限远为电势零点;实际问题中选地球电势零.,点电荷系的电势电势的叠加原理,电荷连续分布电场的电势,前提条件为有限大带电

10、体且选无限远处为电势零点.,按路径上E的函数表达式分段积分,对无限大带电体,应取有限远处为电势零点,球壳与球体,球壳r=R,导体内部任何一点处的电场强度为零,导体是等势体,静电平衡时导体上电荷的分布:导体内部无电荷,安培定律:磁场对电流元的作用力 dF=I dlB,有限长载流导线所受的安培力:F=L I dlB,3) 当v B的夹角为时,粒子的运动轨迹为螺旋线,带电粒子在磁场中的运动,2) 当v B 时,粒子作匀速圆周运动,1) 当vB 时,f= 0,粒子作匀速直线运动,R=mv/qB, T=2m/qB,霍耳电压,霍耳系数,电流密度矢量:,欧姆定律的微分形式,电流是电流密度通量,磁场对载流线圈

11、的作用,均匀磁场中,任意形状刚性闭合平面通电线圈所受的力为零,力矩等于线圈的磁矩与所在处磁感强度B的矢积,安培力的功,载流导线在磁场中运动时磁力所做的功,载流线圈在磁场中转动时磁力所做的功,磁场对电流元作用的力dF,在数值上等于电流元Idl与所在处磁感强度B的矢积, F是矢量,积分应按照矢量规则进行,应用叠加原理:空穴可等于同密度的正负电荷(电流)叠加而成.用已知的基本形状的电荷(电流源)进行叠加求相应的电场(磁场)可等于,法拉第电磁感应定律,电动势,麦克斯韦假设一:变化的磁场能产生有旋电场,感生电场是有旋电场,感生电场由变化的磁场产生,感生电场电场线闭合(有旋场),性质,麦克斯韦假设二:变化

12、的电场也是一种电流,也能激发磁场,位移电流,位移电流不产生焦耳热.,位移电流是由电场变化形成,位移电流激发磁场是有旋场,麦克斯韦电磁场方程的积分形式,全电流,全电场,简谐振动运动方程,振动,波动,简谐波动方程,波动是振动向空间的传播过程,振动是激发波动的波源.,波动的角频率、周期、初相与波源振动相同.,物理量:相位、初相、角频率、频率、周期、振幅、相位差,波动是时间与位置的周期函数.,振动是时间的周期函数.,振动是孤立系统其机械能守恒,振动系统质点的动能与势能是反相的.此增彼减,其机械能是恒量,波动不是孤立系统,是能量传播过程,波动系统质点的动能与势能是同相的.并与机械能同步增减,当 x一定时

13、,简谐波函数表示x点的简谐振动方程,t一定时,波函数表示该时刻的波形,波的叠加等于各质点振动的叠加,波函数物理意义,两个同方向同频率简谐振动的合成,波的干涉公式,=k;A=A1+A2,=(2k+1)/2 ;A=|A1-A2 |,波程差,若 则,波的叠加原理=波传播独立性+质点振动叠加性,波的强度,惠更斯原理,1)已知波动方程,求波长、周期和波速。2)波的干涉,波的相干条件:1)频率相同2)振动方向平行3)相位差恒定,半波损失、波疏介质、波密介质,光的相干条件:频率相同、振动方向相同、相位相同,光程:L=nr,光程差,相位差,干涉减弱,光程差与光的干涉,干涉加强,光的半波损失,附加光程差,两列相

14、干光叠加后,杨氏双缝干涉实验,暗纹中心,减弱,劳埃德镜干涉存在半波损失,薄膜干涉,减 弱,当 时,当 时,劈 尖,牛顿环,单缝衍射,圆孔衍射,光栅条纹,明纹位置,亮纹的光强,马吕斯定律,偏振,布儒斯特定律,理想气体物态方程二,理想气体物态方程一,气体压强公式,气体温度公式,能量均分定理,分子的平均能量,理想气体的内能,三种速率,平均自由程,准静态过程功的计算,准静态过程,热力学第一定律,循环过程,特征,热机效率,卡诺循环,卡诺致冷机致冷系数,热力学第二定律,卡诺定理,可逆过程与不可逆过程,熵的概念,熵变的计算,熵增加原理:孤立系统中的熵永不减少.,黑体辐射,普朗克能量子假设,斯特藩 - 玻耳兹曼定律,维恩位移定律,爱因斯坦光电效应方程,光的波粒二象性,德布罗意波 实物粒子的二象性,海森伯坐标和动量的不确定关系,

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