推荐第1篇:大学物理电磁学知识点总结
大学物理电磁学总结
一、三大定律库仑定律:在真空中,两个静止的点电荷 q1 和 q2 之间的静电相互作用力与这两个点电荷所带电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线,同号电荷相斥,异号电荷相吸。
uuu r q q ur F21 = k 1 2 2 er r ur u r 高斯定理:a) 静电场: Φ e = E d S = ∫ s ∑q i i ε0
(真空中)
b) 稳恒磁场: Φ m =
u u r r Bd S = 0 ∫ s
环路定理:a) 静电场的环路定理: b) 安培环路定理:
二、对比总结电与磁
∫
L
ur r L E dl = 0 ∫ ur r B dl = 0 ∑ I i (真空中) L
电磁学
静电场
稳恒磁场稳恒磁场
电场强度:E
磁感应强度:B 定义: B =
ur ur F 定义: E = (N/C) q0 基本计算方法:
1、点电荷电场强度: E =
ur r u r dF ( d F = Idl × B )(T) Idl sin θ
方向:沿该点处静止小磁针的 N 极指向。基本计算方法:
ur
q ur er 4πε 0 r 2 1
r ur u Idl × e r 0 r
1、毕奥-萨伐尔定律: d B = 2 4π r
2、连续分布的电流元的磁场强度:
2、电场强度叠加原理:
ur n ur 1 E = ∑ Ei = 4πε 0 i =1
r qi uu eri ∑ r2 i =1 i n
r ur u r u r 0 Idl × er B = ∫dB = ∫ 4π r 2
3、安培环路定理(后面介绍)
4、通过磁通量解得(后面介绍)
3、连续分布电荷的电场强度:
ur ρ dV ur E=∫ e v 4πε r 2 r 0 ur ς dS ur ur λ dl ur E=∫ er , E = ∫ e s 4πε r 2 l 4πε r 2 r 0 0
4、高斯定理(后面介绍)
5、通过电势解得(后面介绍)
几种常见的带电体的电场强度公式:
几种常见的磁感应强度公式:
1、无限长直载流导线外: B =
2、圆电流圆心处:电流轴线上: B =
ur
1、点电荷: E =
q ur er 4πε 0 r 2
10 I 2R
0 I 2π r
2、均匀带电圆环轴线上一点:
ur E=
B =
3、圆
r qx i 2 2 32 4πε 0 ( R + x )
0
R 2 IN 2 ( x 2 + R 2 )3 2 1 0α 2
3、均匀带电无限大平面: E =
ς 2ε 0
(N 为线圈匝数)
4、无限大均匀载流平面: B =
4、均匀带电球壳: E = 0( r
( α 是流过单位宽度的电流)
ur E=
q ur er (r >R ) 4πε 0 r 2
5、无限长密绕直螺线管内部: B = 0 nI (n 是单位长度上的线圈匝数)
6、一段载流圆弧线在圆心处: B = (是弧度角,以弧度为单位)
7、圆盘圆心处: B =
r ur qr (r
5、均匀带电球体: E = 4πε 0 R 3 ur E= q 4πε 0 r ur er (r >R ) 2
0 I 4π R
0ςω R 2
( ς 是圆盘电荷面密度, ω 圆盘转动的角速度)
6、无限长直导线: E =
λ 2πε 0 x λ 0(r >R ) 2πε 0 r
7、无限长直圆柱体: E = E=
λr (r
磁通量: wb)( s
Φ e = ∫ d Φ e = ∫ E cos θ dS = ∫ s s
ur u r E d S 通量
u u r r Φ m = ∫ d Φ m = ∫ Bd S = ∫ B cos θ dS s s s
若为闭合曲面: Φ e =
∫
s
ur u r E d S
若为闭合曲面:
u u r r Φ m = Bd S = B cos θ dS ∫ ∫ s s
均匀电场通过闭合曲面的通量为零。
静电场的高斯定理:
磁场的高斯定理: i
ur u r Φ e = E d S = ∫ s ∑q i
高斯定理
u u r r Φ m = Bd S = 0 ∫ s ε0
注:磁场是无源场
注:静电场是有源场可以求解 E
静电场的环路定理:
安培环路定理:
∫
L
ur r E dl = 0 环路定理
∫
L
ur r B dl = 0 ∑ I i L
注:静电场力是保守力;静电场是保守场、无旋场。
注:磁场是有旋场。可以就解 B
静电场的功与电势能:静电场的功: Aab = ∫
b a
ur r q0 E dl
磁场对电流的作用:
1、磁场对载流导线的作用:
磁场对运动电荷的作用:
1、只有磁场:(洛伦兹力)
ur ur r u r F = ∫ d F = ∫ Idl × B L
ur r u r F = qv × B 由于洛伦兹力与速度始终垂直,所以洛伦兹力对运动电荷做的功恒等于零。
2、既有电场又有磁场:
保守力的功等于势能的改变量
ur r \"0\" ∴ Wa = ∫ q0 E dl a
2、均匀磁场对平面在流线圈的作用:
一般设无穷远点电势能为 0
ur r ∞ ∴ Wa = Aa∞ = ∫ q0 E dl a
uu ur u uu r r r M = m × B ( M 为磁力矩) ur uu r m = NISen (m 为磁偶极子) 磁力的功:
ur ur r ur F = q( E + v × B)
3、霍尔效应:
∴ Aab = Wa Wb A=∫
Φm 2
Φ m1
Id Φ m
= I (Φ m 2 Φ m1 ) = I Φ m
U ab = RH
IB 1 , RH = () d nq
电势与电势差:(V) 电势:(一般设无穷远点无电势零点)
一些常见带电体的电势:
1、点电荷电势: V ( r ) =
r ∞ ur W Va = a = ∫ E dl a q0 电势差: U ab = Va Vb =
q 4πε 0 r
1 ∫
b a
ur r E dl
2、均匀带电圆环轴线上一点电势:
V (r ) =
电势的计算:
1、点电荷电场中的电势:
q 4πε 0 ( R + x 2 )1 2 2 1
3、均匀带电球体的电势:
Va = ∫
∞
q 4πε 0 r 2 r dr =
q 4πε 0 r
r2 V (r ) = (3 2 )(r R)
2、点电荷系电场中的电势:
Va = ∑ Vai = ∑ i =1 i =1 n n
4πε 0 ri V (r ) = qi
4、均匀带电球面的电势:
3、电荷连续分布带电体电场中的电势:
Va = ∫
dq 4πε 0 r
q (r R) 4πε 0 r 1
场强与电势:
V (r ) =
ur V r V r V r E = ( i+ j+ k ) = gradV x y z
电介质
磁介质
电介质电容率:
ε = ε 0ε r ( ε r 为相对
电容率,其值除真空均大于 1)
电介质的极化:
1、无极分子的位移极化
2、有机分子的取向极化
磁介质的磁化:
1、磁介质在外磁场中产生附加磁矩 m
2、磁介质磁化后产生束缚电流。
磁介质磁导率:
= 0 r ( r 为相对 磁导率,其值在真空中为 1)
E = E0 ε r
B = B0 r
电位移矢量 D:
磁场强度矢量 H:
ur ur ur D = ε 0ε r E = ε E (C·m-2) 有电介质的高斯定理:
ur u r uu r B B H= = (A·m-1) 0 r
ur u r Dd S = ∑ q0 i ∫ s i
有电介质的安培环路定理定理: ∫
L
uu r r H d l = ∑ I 传 L
q0i 为自由电荷。
电场的能量电场能量体密度: we =
磁场的能量磁场能量体密度: wm =
We 1 2 1 = ε E = DE V 2 2 1 2 电场静电能:
Wm B 2 1 = = BH V 2 2 B2 dV 2
磁场能量: Wm = ∫
We = ∫ we dV = ∫ ε E dV V V 2 V
wm dV = ∫
V
导体在静电场中:
1、导体静电平衡条件: E内 = 0和E表面⊥表面
2、用电势来表述:整个导体是等势体。静电场平衡条件下的电荷分布:
1、导体内部没有净电荷存在,电荷分布在导体表面。
2、导体表面附近任一点的电场强度和该处电荷密度的关系为: E =
磁介质的分类:顺磁质 r >1 )抗磁质 r >1 )(,(,(铁磁质的主要特征: (1) 高磁导率 (2) 非线性 (3) 具有磁滞现象
ς ε0
电容 C
电感 L
孤立导体电容:电容器的电容:自感:
互感:
C= q V
(单位 F、F、pF)
q C= V1 V2 L= Ψ I
(单位 H)
M = M 12 = M 21 =
Φm
21I1
计算电容思路:
计算自感思路:
ur ur Q → E ( D) → V → C
常见电容器:
1、平行板电容器: C = ε 0ε r S d
2、球形电容器: C =
u uu r r B( H ) → Φ → Ψ → L
常见线圈自感:
1、长直螺线管: L = 0 n lS 2
常见的线圈互感:
1、两同轴长螺线管间互感:
M=
0π R 2 N1 N 2 L
4πε 0ε r R1 R2 R2 R1
2、无磁芯环形密绕线圈:
2、一长直导线与相聚为 d 的矩形线框:
3、同轴电缆: C =
2πε 0ε r L R ln a Rb
N 2h R L= 0 ln 2π r
自感电动势: ε = L (后面不再介绍)
M= dI dt
0 Nl d + a ln 2π d dI1 dt
互感电动势:
ε 21 = M 21
(后面不再介绍)
电能: We =
q2 1 1 = qU = CU 2 2C 2 2
磁能: Wm = ∫
I 0
1 LIdI = LI 2 2
电磁感应:法拉第电磁感应定律 ε =
dΦm dt
动生电动势:导体或导体回路在稳恒磁场中运动,或导体回路的形状在稳恒磁场中变化时所产生的感应电动势。
感生电动势:导体回路固定不动,穿过回路磁通量的变化仅仅是由于磁场变化所引起的感应电动势。
ε = ∫ Ek dl = ∫ (v × B)dl a a b uur r b r u r r
u r uu r r r dΨ B u ε = Ev d l = = ∫∫ d S ∫L s t dt
变化的磁场激发有旋电场作用于自由电荷引起感应电动势。
产生电动势的非静电力是洛伦兹力的一个分力。
楞次定律:(用于判断感应电流的方向)闭合回路中,感应电流的方向总是使得它自身产生的磁通量反抗引起磁感应电流的磁通量的变化。
三、麦克斯韦电磁场理论简介。
1、电场的高斯定理。s s s
ur u r ur (1) u r ur (2) u r Dd S = D d S + D d S = ∑ q0i ∫ ∫ ∫ s内
ur (1) D :静电场电位移矢量
2、法拉第电磁感应定律。
ur (2) D :有旋电场电位移矢量
ur r ur (1) r ur (2) r dΦ E dl = E d l + E dl = m L ∫ ∫L ∫L dt ur (1) ur (2) E :静电场电场强度 E :有旋电场电场强度
3、磁场的高斯定理。
u u r r u (1) u r r u (2) u r r B d S = B d S + B d S = 0 ∫ ∫ ∫ s s s
u (1) r B :传导电流产生的磁感应强度
4、全电流安培环路定理。
u (2) r B :位移电流产生的磁感应强度
H dl = H ∫ ∫ L L
uu r r
uu (1) r
r uu (2) r r dΦ dl + H dl = ∑ I + D = I 全 ∫L dt L uu (2) r H :位移电流产生的磁场强度矢量
uu (1) r H :传导电流产生的磁场强度矢量
推荐第2篇:大学物理下学期知识点总结
大学物理下学期考前复习
第十章 恒定磁场
一、基本公式
0Idlr0Idlsin1) 毕奥-萨伐尔定律 dB dB=
4r24r32)
3) 磁场中高斯定理 Bds0(S是闭合曲面)
0IdlrBdB磁场叠加原理 34rLs
4) 安培环路定律 Bdl0I (真空中)
HdlI(传导电流) (介质中)
LLL内
=H
BB
B=μH H= μ=μμ°μrμ
°μr
−−真空磁导率(4π∗10−7N/A2) μr—介质磁导率
5) 安培定律 dFIdlB dF=IdlBsinθ FdF 方向判断:右手四μ°
L6) 磁通量 mdmBds 匀强磁场中通过平面:mBS(SSen)
s 的方向经小于π角转向B
的方向,右螺旋前进的方向即为dF
max的方向 指由Idl7) 磁矩PmISSen 若多匝线圈PmNISNSen 8) 磁力矩MPmB M=PmBsinθ=BISsinθ
9) 洛伦兹力公式FqVB 带电粒子受电磁力 Fq(VBE)
0qVr10) 运动电荷产生的磁场 B
4r
3二、典型结果
1、有限长载流直导线在距其为r的一点产生的磁场B0Icos1cos2 4r0I 2r0I 4r
2、无限长载流直导线在距其为r的一点产生的磁场B
3、半限无长载流直导线在距其一端距离为r的一点产生的磁场B
4、载流圆环在环心产生的磁场B祝3班同学逢考必过!!!
推荐第3篇:大学物理复习第四章知识点总结
一.静电场: 1.真空中的静电场
库仑定律→电场强度→电场线→电通量→真空中的高斯定理
qq⑴库仑定律公式:Fk122er
r适用范围:真空中静止的两个点电荷
F⑵电场强度定义式:E
qo⑶电场线:是引入描述电场强度分布的曲线。曲线上任一点的切线方向表示该点的场强方向,曲线疏密表示场强的大小。
静电场电场线性质:电场线起于正电荷或无穷远,止于负电荷或无穷远,不闭合,在没有电荷的地方不中断,任意两条电场线不相交。 ⑷电通量:通过任一闭合曲面S的电通量为 eSdS方向为外法线方向
1EdS⑸真空中的高斯定理:eSoEdS
qi1int
只能适用于高度对称性的问题:球对称、轴对称、面对称 应用举例: 球对称:
0均匀带电的球面 EQ4r20(rR)(rR)
均匀带电的球体
Qr40R3EQ240r(rR)
(rR)轴对称:无限长均匀带电线
E2or
0(rR)无限长均匀带电圆柱面
E (rR)20r面对称:
无限大均匀带电平面
EE⑹安培环路定理:dl0
l 2o★重点:电场强度、电势的计算
电场强度的计算方法:①点电荷场强公式+场强叠加原理②高斯定理 电势的计算方法:①电势的定义式②点电荷电势公式+电势叠加原理 电势的定义式:UAAPEdl(UP0)
B电势差的定义式:UABUAUBA电势能:WpqoPP0Edl
Edl(WP00)
2.有导体存在时的静电场
导体静电平衡条件→导体静电平衡时电荷分布→空腔导体静电平衡时电荷分布
⑴导体静电平衡条件:
Ⅰ.导体内部处处场强为零,即为等势体。
Ⅱ.导体表面紧邻处的电场强度垂直于导体表面,即导体表面是等
势面
⑵导体静电平衡时电荷分布:在导体的表面 ⑶空腔导体静电平衡时电荷分布: Ⅰ.空腔无电荷时的分布:只分布在导体外表面上。
Ⅱ.空腔有电荷时的分布(空腔本身不带电,内部放一个带电量为q的点电荷):静电平衡时,空腔内表面带-q电荷,空腔外表面带+q。
3.有电介质存在时的静电场
⑴电场中放入相对介电常量为r电介质,电介质中的场强为:E⑵有电介质存在时的高斯定理:SDdSq0,int
E0 r各项同性的均匀介质
D0rE
⑶电容器内充满相对介电常量为r的电介质后,电容为 CrC0 ★ 重点:静电场的能量计算 ① 电容:
② 孤立导体的电容
C4R 电容器的电容公式 C0QQ
UUU举例:平行板电容器 C
圆柱形电容器 C4oR1R2os
球形电容器 C
R2R1d2oL R2ln()R1Q211QUC(U)2 ③ 电容器储能公式
We2C22④ 静电场的能量公式
WewedVE2dV
VV12二.静磁场: 1.真空中的静磁场
磁感应强度→磁感应线→磁通量→磁场的高斯定理 ⑴磁感应强度:大小 BF
方向:小磁针的N极指向的方向 qvsin⑵磁感应线:是引入描述磁感应强度分布的曲线。曲线上任一点的切线方向表示该点的磁感应强度方向,曲线的疏密反映磁感应强度的大小。磁感应线是没有起点和终点的闭合曲线。任意两条曲线不相交。 ⑶磁通量:mSBdS
BdS0 ⑷磁场中的高斯定理:mSl磁场的安培环路定理:BdlIint
应用举例:
B磁场对运动电荷的作用: 洛伦兹力公式
Fqv
磁场对电流的作用:安培力公式
FIdl BL★重点:磁感应强度的计算
磁感应强度的计算方法:①毕--萨定律+场强叠加原理②磁场的安培环路定理
2.有磁介质存在时的静磁场
⑴相对磁导率为r的磁介质放入磁场中磁介质内部一点的场强为:
BrB0
⑵有磁介质存在时的安培环路定理:lHdlIc,inSjcdS
i各项同性的均匀介质
BH0rH
1B21dVH2dV ⑶磁场的能量:WmVwmdVVV22
三、电磁感应与电磁波 1.法拉第电磁感应定律:d dt2.动生电动势
(vB)dl
l3.麦克斯韦方程组:
电场的性质
磁场的性质
SDdSdV
VBdS0
变化的磁场和电场的关系
变化的电场和磁场的关系
★重点:动生电动势的计算
SdlBlEStdS DlHdlS(jct)dS
推荐第4篇:大学物理下知识点归纳
静电场知识点:
◎掌握库仑定律,掌握电场强度及电场强度叠加原理,掌握点电荷的电场强度公式
◎理解电通量的概念,掌握静电场的高斯定理及应用,能计算无限长带电直线、带点平面、带电球面及带电球的场强分布.
◎理解静电力做功的特征,掌握电势及电势叠加原理,能计算一些简单电荷分布的电势 ◎理解电场强度与电势的关系,掌握静电场的环路定理
◎理解导体的静电平衡条件,能计算一些简单导体上的电荷分布规律和周围的电场分布 ◎能进行简单电容器电容的计算(*平行板电容器电容)
◎掌握各向同性电介质中D、E的关系及介质中的高斯定理
◎掌握平行板电容器储存的静电能的计算
重点:叠加原理求电场强度,静电场的高斯定理及应用,电势及电势的计算,静电场的环路定理,简单电容器电容的计算,介质中的高斯定理,电容器储存的静电能
稳恒磁场知识点
◎掌握毕奥—萨伐尔定律,能计算直线电流、圆形电流的磁感应强度
◎理解磁通量的概念,掌握稳恒磁场的高斯定理,掌握安培环路定理及其应用
◎掌握洛仑兹力和安培力公式,能分析运动电荷在均匀磁场中的受力和运动,了解霍尔效应,掌握载流平面线圈在均匀磁场中的磁矩和力矩计算。
◎掌握磁场强度、各向同性磁介质中H、B的关系及介质中的安培环路定理
重点:毕奥—萨伐尔定律及计算,安培环路定理及其应用,安培定律及应用,磁力矩,磁介质中的安培环路定理
电磁感应知识点:
◎掌握法拉第电磁感应定律及应用
◎掌握动生电动势及计算、理解感生电场与感生电动势,
◎理解自感和互感,能进行简单的自感和互感系数的计算
◎掌握磁场能量
◎理解位移电流和全电流环路定理
◎理解麦克斯韦方程组的积分形式及物理意义
重点:法拉第电磁感应定律及应用,动生电动势及计算,磁场能量,麦克斯韦方程组的积分形式
推荐第5篇:大学物理总结
大学物理课程总结
本学期我们学习了大学物理这门课,主要是电学中的电磁感应以及热学与光学。纵观这学期的内容,我对光学的内容比较感兴趣。课程总结就主要围绕它来说吧。
光学这一部分主要分:振动、波动、光的干涉、光的衍射以及光的偏振。内容彼此联系。前面是基础,后面是详细讲。我主要想就一点,半波损失来简单谈一谈。
所谓的半波损失,就是光从光疏介质射向光密介质时反射过程中,如果反射光在离开反射点时的振动方向相对于入射光到达入射点时的振动方向恰好相反,这种现象叫做半波损失。
从一般人的认识中,反射应该是不会改变的。但事实并非如此。从波动理论知道,波的振动方向相反相当于波多走(或少走)了半个波长的光程。入射光在光疏媒质中前进,遇到光密媒质界面时,在掠射或垂直入射2种情况下,在反射过程中产生半波损失,这只是对光的电场强度矢量的振动而言。如果入射光在光密媒质中前进,遇到光疏媒质的界面时,不产生半波损失。不论是掠射或垂直入射,折射光的振动方向相对于入射光的振动方向,永远不发生半波损失。在大学物理光学这一部分,光的干涉现象是有关光的现象中的很重要的一部分,而只要涉及到光的干涉现象,半波损失就是一个不得不考虑的问题。
光在反射时为什么会产生半波损失呢?通过查阅资料以及结合老师所讲,这是和光的电磁本性有关的,可通过菲涅耳公式来解释。由于知识有限,菲涅耳公式没有深入了解,就不做理论证明了。
光在不同介质表面反射时,在入射点处,反射光相对于入射光来说,可能存在半波损失,半波损失可以通过直观的实验现象——干涉花样——来得到验证。
在洛埃镜实验中,如果将屏幕挪进与洛埃镜相接触。接触处两束相干波的波程差为零,但实验发现接触处不是明条纹,而是暗条纹。这一事实说明洛埃镜实验中,光线自空气射向平面镜并在平面镜上反射后有了量值为π的位相突变,这也相当于光程差突变了半个波长。从而实验上证明了半波损失的存在。
半波损失理论在实践生活中有很重要的应用,如:检查光学元件的表面,光学元件的表面镀膜、测量长度的微小变化以及在工程技术方面有广泛的应用。
这些只是我对半波损失的一些粗浅认识,在以后的学习中,无论是通过网络资源还是书本,还会对它有更加深入的了解。对于厚厚的大学物理书,我深知有许多还没学好的知识,虽然这门课这学期就要结束了,但它作为基础学科,里面涉及的许多知识都将让我终生受益。
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大学物理总结
--1603012022 陈军
物理学学习是一次充满迷茫、艰难探索、循序渐进的长途旅行,对物理概念、物理定律和物理思想的理解要经过反复思索、逐步加深、直到顿悟的漫长过程。学习大学物理,我们从开始就会发现,许多概念和定律在中学都曾学习过,也有了一定的理解,遇到的一些问题也能用中学物理方法解决,这种不断重复、逐步深化的方式本是学习物理学的常用方法。但这种方法易使我们产生轻敌思想,误以为学习大学物理不难,对概念的理解、方法的掌握、物理思想的确立以及物理问题的处理思路习惯于停留在中学水平,忽视了对知识体系和思想体系的深入思考,慢慢地感到学习越来越困难,逐渐失去了对物理课的兴趣,也就不可能有好的学习效果。因此,需要特别提醒的是,我们从开始就要十分重视对大学物理的学习,不仅要投入足够的时间和精力,而且要掌握正确的学习方法。 学习物理关键在于多思考,搞清楚其中的原理。学习物理不是简单的套用公式,进行数字推导;物理知识重要的是要掌握扎实的基础知识。要对基本物理概念、物理规律清楚弄清本质,明白相关概念和规律之间的联系,明白物理公式定理、定律在什么条件下应用,而不能简单地以做习题对基本概念和基本规律的学习和理解,如果概念不清做题不仅费时间费精力,而且遇到的矛盾或困惑就越多.做习题的目的是为了巩固基本知识,从而达到灵活运用。所以上课时是最重要的。这就是我学习大学物理的体会。
与学习任何课程一样,学习大学物理也要牢牢抓住课前预习、课堂听讲、做好笔记、理解例题、课后复习(包括完成作业)和考前复习这几个主要环节。课前预习就是粗略浏览将要学习的内容,目的在于明确课堂上必须重点解决的问题;课堂听讲就是要学习老师引出物理概念的目的、建立物理模型的思路、描述物理现象的方式、演绎物理原理的程序、解释物理定律的思想、分析物理问题的过程、解决物理问题的方法。在课堂上最重要的是学习物理思想和物理方法,同时以提纲的形式记录下老师授课的全过程,重点记录课本上没有的内容和自己觉得重要的东西,以备查阅。讲解例题是课堂教学的重要组成部分,学习例题也是 学会应用理论的开始。教师通过对例题的分析和求解,一方面是要教会学生求解某一类题目的方法,另一方面是要培养学生分析问题的能力,而更为重要的是要加深学生对基本理论的理解、提高应用理论解决实际问题的能力。每个例题都是一个物理模型,物理题实际上已知模型的拓展和变化。如何懂一道题通一类题,剖开题目表面找到问题所在是我们学习的关键。课后复习(包括完成作业)就是所谓的“把书读厚”,既要全面回顾课堂听讲的过程和所学内容,又要凭借记忆和查阅课本,把提纲式课堂笔记补充为详细笔记,并写下自己的思考体会,还要理清知识重点、难点以及解决某类物理问题的步骤和技巧,更要在完成作业的过程中巩固所学知识、解决发现存在的问题。考前复习就是所谓的“把书再读薄”,此时的重点不在于记忆概念、定律和结论,而在于理清课程体系和知识框架、独特的研究方法和思想模式、常见问题的处理流程和技巧、常用的数学知识,当然还要查漏补缺。
当然在大学学习物理不打你有文化课要学习,我们还有大学物理实验要做,这是在加强我们的动手能力,所以在大一下学期开始,每一次实验,我们都要预习,写好预习报告。基本上是通过看大学物理实验教材,了解本次实验的实验目的、实验原理和实验步骤,并把它们写在实验报告册上,每次总要几乎都写不下,都要加好几页纸。虽然有时候我们不情愿写,但是后来想想还是值得的,因为预习是这一步,很重要,它关系到实验的成败。我觉得我自己准备还是比较充分的,所以很多时候我都能顺利地完成实验。在这些准备的同时我们还需要学会共同学习,科学家很少独立进行研究,他们更多的是在团队中合作工作。如果能与同学或老师经常面对面或通过互联网等形式进行交流,甚至参与老师的科研项目,或者与同学组成学习小组共同学习,那么将会收获更多的知识和乐趣。
我在平时尽量要求自己,争取每节课后提出一个问题。如果没有问题,也可以在老师身边听听其它同学有什么问题。有一些问题可能折射出我们在某个知识点上的欠缺,所以问问题是必要的查漏补缺环节。另外,经常逛逛物理学习交流论坛,参与问题讨论也是件很有乐趣的事。
总之,知之者不如好之者,好之者不如乐之者。态度决定一切,细节决定成败。大学学习是人生事业的真正开始,每一门课程内容都是专业知识体系的有机组成部分。我们作为学生,应该端正学习态度,浓厚学习兴趣,改进学习方法,
重视对所有课程的学习,投入足够的精力和时间,在每一门课程的学习中取得最大收获,充实地度过大学这段宝贵时光。并且我们在学习大学物理的过程中我们应该踏踏实实,不要出现哪些三天打鱼,两天晒网的事,一步一个脚印相信你会很快掌握其中的知识,在一步的在学习的道路上走得更远,让我们共同体会物理学家爱因斯坦的名言:发展独立思考和独立判断的一般能力,应当始终放在首位,而不应当把获取专业知识放在首位。
最后我想说大学物理做为一门基础学科,即使我们认为它对于自己的专业用处不,但 我们也应该好好学,这也是一门学术上的修养的一种培养。态度决定一切,细节决成败。大学学习是人生事业的真正开始,每一门课程内容都是专业知识体系的有机成部分。我们作为学生,应该端正学习态度,浓厚学习兴趣,改进学习方法,重视对所有课程的学习,入足够的精力和时间,在每一门课程的学习中取得最大收获,充实地度过大学这段宝时光。
推荐第7篇:6月大学物理期末考试知识点要求
2013—2014(2)大学物理Ⅰ(上)期末考试
知识点要求
说明:(1)黑色为大学物理Ⅰ和Ⅱ共有考点
(2)红色为大学物理Ⅰ独用考点
一、力学 (质点运动学、动力学及刚体定轴转动)
1、位置矢量、位移、速度、加速度及相关概念的准确理解;运动学的两类问题:已知运动方程求速度和加速度及已知加速度和初始条件求解速度和运动方程;曲线运动的描述、切向加速度和法向加速度的物理意义及计算,相对运动的简单问题。
2、用牛顿定律分析求解变力作用下的物体运动问题,包括简单的非惯性系问题;变力做功及动能定理;保守力做功和势能;功能原理和机械能守恒定律对系统的分析。
3、变力的冲量和动量定理;动量守恒定律、碰撞分析;质心的概念和质心运动定律的意义。
4、刚体运动的描述;刚体定轴转动定律的应用及相关计算;质点和刚体的角动量和角动量守恒定律的应用;力矩做功和刚体的能量分析。
二、电学(真空中静电场、静电场中导体和电介质)
1、电场强度的概念;会用叠加原理计算简单带电体的电场分布;能用高斯定理计算简对称电荷体系产生的电场强度。
2、简单带电体在空间中电势和电势差的计算:包括电势叠加法和场强积分法;电场力做功与电势的关系及其计算。
3、导体静电平衡条件,能从静电平衡条件来分析简单的带电导体在静电场中的电荷分布、场强分布和电势分布。
4、电位移矢量D的概念,以及在各向同性介质中D和电场强度E的关系。利用高斯定理求对称情况下介质中的电场强度及电势。
5、电容及电容器,能计算几何形状简单的电容器的电容。
6、电容器储能及电场的能量。
三、磁学(恒定磁场、磁力、电磁感应)
1、毕奥—萨伐尔定律及应用,会计算组合载流导线(直导线、圆环或圆弧)的磁感强度。
2、磁场的高斯定理和磁通量的计算(尤其是非均匀场)。
3、安培环路定理及应用,能计算对称电流体系产生的磁感强度。
4、洛仑兹力公式应用;霍尔效应原理;计算简单的载流导线在磁场(含非均匀磁场)中的
受力;磁矩的概念,能计算简单几何形状载流平面线圈在磁场中所受的力矩。
5、了解磁介质的分类及磁介质磁化的基本原理,理解H的环路定理,能计算对称情况下
磁介质中的磁场强度和磁感强度。
6、法拉第电磁感应定律及应用;动生电动势的计算(几种典型情况:均匀场中直导线平动、
均匀场中直导线转动、均匀场中圆弧形导线转动、直导线产生的非均匀场中直导线的平动);感生电场和感生电动势的物理意义及简单计算。
7、自感和互感现象,简单线圈的自感和互感系数的计算,自感和互感电动势的计算。
8、自感线圈储能和磁场的能量。
9、位移电流和麦克斯韦电磁场的基本概念,能分析或计算简单对称情况下的位移电流及其
产生的磁场。
练习册复习题:
第一章(1页)
一、
2、
3、
5、6
二、
1、
4、
6、8、9
三、
1、3
第二章(5页)
一、
2、
4、
5、
第三章(9页)
一、
1、
7、
10、
二、
1、
5三、
1、3
第四章(14页)
一、
1、
2、
4、7,
二、
3、
4、
5、6、7
第五章(19页)
一、
2、
4、
5、
6、
9、1
2二、
3、4,
三、2
第六章(25页)
一、
3、
4、
5、
6、8
二、
3、
5、
6、9
三、
2、
3、5
第九章(43页):
一、
1、
4、
5、
6、
7、
8、9
二、
1、
2、
6、
7、14
三、
1、
2、10
第十章(56页):
一、
2、
5、
7、
8、
13、1
4二、
3、
5、
9、
11、
12、13
三、
1、
4、(球形电容器电容、储存的能量)
第十一章(66页)
一、
2、
4、
6、
7、
8、
11、
15、18
二、
1、
2、
3、
5、
10、
11、1
2三、
2、
3、
4、
5、
7、
9、
10、11
第十三章(84页):
一、
5、
6、
8、
9、
10、
13、
14、
二、
5、
6、
7、
8、
11、
三、
3、
4、
5、11
第十四章(96页):
一、
2、
4、
5说明:除了练习册上所勾选的题目之外,还可能有少部分教材上题目,请老师提醒学生自行注意掌握,考点不变。
题型及分数分布:(仅供教师参考)
一 选择题12题,36分力学4题电学4题磁学 4题
二 填空题12空, 24分力学3空 电学5空 磁学4空(左右) 三计算题(证明)40分
力学 5分变速运动分析,变力冲量或者变力做功(简单积分计算) 刚体力学10分转动定律或角动量守定律
电学 10分电学综合(求带电体电场强度、电势、电场能量等) 磁学 5分磁感强度或载流导线受力分析计算等简单计算
磁学10分磁学综合(磁通量、感应电动势和互感系数计算) 各部分分数大致比例:力学33%;电学32%;磁学35%。
推荐第8篇:大学物理C总结
大学物理C复习总结
第一章 流体力学 1.表面张力系数的两种定义;
2.弯曲液面的附加压强公式、拉普拉斯公式 3.接触角的概念
4.毛细现象,朱伦公式及物理含义
第二章 气体分子动理论
1.理想气体的概念;
2.理想气体的压强公式和温度公式;3.气体分子的速率分布函数及其物理含义 第三章 热力学
1.准静态过程的功、热量
2.热力学第一定律及对理想气体的应用 3.循环过程的特征:E=0 第四章 静电场 1.静电场、点电荷的概念 2.电场强度的概念及定义式 3.电场强度的叠加原理
4.电力线、电通量的概念及表达式
第五章 直流电
1.基尔霍夫定律的的两种表达形式,并应用其进行相关的电路分析计算
2.电流、回路的参考方向与实际方向的关系 第六章 稳恒磁场 1.磁力线概念
2.毕-萨定律、磁场强度的叠加原理
3.有限长、无限长直电流的磁场分布公式;4.圆形电流、弧形电流的磁场分布公式;
第八章 振动与波动 1.简谐振动的振动方程及三要素A、、; 2.旋转矢量法描述简谐振动; 3.相位差的概念及应用;
4.平面简谐波的波动方程,表达式与物理意义
第九章 光的波动性
1.光的干涉:杨氏双缝干涉实验的干涉条纹的特点及相关公式;2.光程差的概念及计算;
3.劈尖干涉的条纹特点及相关公式;4.光的衍射:惠更斯—菲涅耳原理
5.夫琅禾费单缝衍射条纹特点和相关公式
5.理想流体、稳定流动、流线、流管的概念 6.连续性原理的表达式及物理意义 7.伯努力方程
8.
流体的湍流及雷诺数
4.自由度概念(单原子、双原子、多原子) 5.能量按自由度均分定理
6.理想气体内能公式及物理含义
4.卡诺循环的概念、循环效率公式及物理含义;5.可逆过程和不可逆过程
5.静电场的高斯定理表达式及物理含义;6.静电场环路定理表达式及物理含义; 7.电势的定义式及含义;
8.
点电荷的电场强度和电势公式;
3.广义节点的含义
4.参考电势零点的选择;
5.长直螺线管内部的磁场公式
6.稳恒磁场的高斯定理表达式及物理含义;7.稳恒磁场的环路定理表达式及物理含义; 8.
安培力公式、洛仑兹力公式及物理含义 5.描述波动方程的物理量:波长、频率、波速、
振幅、相位;
6.相干波源的三个条件;7.
波的干涉;
6.光栅衍射:光栅方程及光栅衍射条纹特点 7.光的偏振:自然光和偏振光的概念 8.马吕斯定律及物理含义 9.
布儒斯特定律及物理含义
推荐第9篇:大学物理静电场总结
第七章、静 电 场
一、两个基本物理量(场强和电势)
1、电场强度
⑴、试验电荷在电场中不同点所受电场力的大小、方向都可能不同;而在
同一点,电场力的大小与试验电荷电量成正比,若试验电荷异号,则所 受电场力的方向相反。我们就用F qF来表示电场中某点的电场强度,用 q E表示,即E
对电场强度的理解:
①反映电场本身性质,与所放电荷无关。
②E的大小为单位电荷在该点所受电场力,E的方向为正电荷所受电场力 的方向。
③单位为N/C或V/m
④电场中空间各点场强的大小和方向都相同称为匀强电场 ⑵、点电荷的电场强度
以点电荷Q所在处为原点O,任取一点P(场点),点O到点P的位矢为r,把试 验电荷q放在P点,有库仑定律可知,所受电场力为:
EF1Q 2q40r⑶常见电场公式
无限大均匀带电板附近电场:
E20
2、电势
⑴、电场中给定的电势能的大小除与电场本身的性质有关外,还与检验电荷 有关,而比值Eqpa0则与电荷的大小和正负无关,它反映了静电场中某给
定点的性质。为此我们用一个物理量-电势来反映这个性质。即V⑵、对电势的几点说明
①单位为伏特V ②通常选取无穷远处或大地为电势零点,则有: VEqp
0EqpEdr
p0 即P点的电势等于场强沿任意路径从P点到无穷远处的线积分。 ⑶常见电势公式
点电荷电势分布:V
半径为R的均匀带点球面电势分布:Vq40Rq40rq40r
0rR
rR
V
二、四定理
1、场强叠加定理
点电荷系所激发的电场中某点处的电场强度等于各个点电荷单独存在时对 该点的电场强度的矢量和。即
EE1E2...En
2、电势叠加定理
V1 、V2 ...Vn 分别为各点电荷单独存在时在P点的电势点电荷系 的电场中,某点的电势等于各点电荷单独 存在时在该点电势的代数和。
3、高斯定理
在真空中的静电场内,通过任意封闭曲面的电通量等于该闭合曲面包围的所 有电荷的代数和除以0
说明:
①高斯定理是反映静电场性质的一条基本定理。
②通过任意闭合曲面的电通量只取决于它所包围的电荷的代数和。
③高斯定理中所说的闭合曲面,通常称为高斯面。
三、静电平衡
1、静电平衡
当一带电体系中的电荷静止不动,从而电场分布不随时间变化时,带电 体系即达到了静电平衡。 说明:
①导体的特点是体内存在自由电荷。在电场作用下,自由电荷可以移动,
从而改变电荷分布;而电荷分布的改变又影响到电场分布。
②均匀导体的静电平衡条件:体内场强处处为零。 ③导体是个等势体,导体表面是个等势面。
④导体外靠近其表面的地方场强处处与表面垂直。
2、静电平衡时导体上的电荷分布
在达到静电平衡时,导体内部处处没有净电荷,电荷只分布在导体的表 面。 说明:
①在静电平衡状态下,导体表面之外附近空间的场强E与该处导体表面 的面电荷密度的关系为:E
0③表面曲率的影响(孤立导体)表面曲率较大的地方(突出尖锐),较
大;曲率较小的地方(较平坦),较小
3、导体壳
①腔内无带电体
当导体壳内没有其他带电体时,在静电平衡下,导体壳的内表面上处处 没有电荷,电荷只能分布在外表面;空腔内没有电场
②腔内有带电体
当导体壳腔内有其他带电体时,在静电平衡状态下,导体壳的内表面所 带电荷与腔内电荷的代数和为0 ③静电屏蔽
封闭导体壳(不论接地与否)内部的电场不受外电场的影响; 接地封闭导体壳(或金属丝网)外部的场不受壳内电荷的影响。
四、电通量、电容及电场中的能量计算
1、电通量
取电场中任一面元ds,通过此面元的电场线条数即定义为通过这一面元的电 通量 d
①通过任意曲面的电通量为:edeEds
s②对封闭曲面来说,eEds
s 并且,对于封闭曲面,取其外法线矢量为正方向,即穿入为负、穿出为正。
2、电容
①使导体每升高单位电势所需要的电量
②单位:法拉F、F、pF
③电容C是与导体的形状、大小有关的一个常数,与q、V无关
3、电容器
两个带有等量异号电荷的导体所组成的系统。 说明:
①电容器的电容与两导体的尺寸、形状、相对位置有关
②通常在电容器两金属极板间夹有一层电介质,也可以就是空气或真空。
电介质会影响电容器的电容。
③平行板电容器C0Sd ④球形电容器 C
4、静电场中的能量
q11 4RARB12①电容器的电能为:WeCU
21②能量密度(单位体积内的电场能量)为:We2E2
五、静电场中的电介质
电介质即绝缘体。电介质内没有可以自由移动的电荷。在电场作用下,电介质中的电荷只能在分子范围内移动
1、电介质的极化
①在电场中,电介质表面上出现电荷分布,由于这些电荷仍束缚在每个分 子中,故称之为束缚电荷或极化电荷。
②无极分子:分子正负电荷中心重合;
有极分子:分子正负电荷中心不重合。
2、极化强度矢量
电偶极子排列的有序程度反映了介质被极化的程度,排列得越有序说明被 极化得越厉害。
①量度了电介质极化状态(极化程度、极化方向)
②单位:C/m
3、电解质极化规律
①对于大多数各向同性介质,有:P0E 其中为极化率,与电介 质的种类有关
4、有电介质时的高斯定理
定义r1为相对电容率,r0为电容率,定义DEr0E为 电位移矢量,有:Ddsq
02
六、应用
1、尖端放电:导体尖端附近的电场特别强,使空气分子电离,产生放电现 象。
2、负离子发生器
3、静电喷药
4、静电除尘
5、静电复印
6、压电晶体振荡器
7、电声换能器
推荐第10篇:大学物理实验总结
《大学物理实验》(2-2)
课程论文写作要求
1.要 求:按附录要求的格式,统一用实验报告纸,手写体,字数要求在2500字以上。
2.格 式: 1题目(自拟)
2作者
3摘要( 是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。
字数少可几十字,多不超过三百字为宜)
4关键词( 关键词是从论文的题名、提要和正文中选
取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作计算机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题分析,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。(参见《汉语主题词表》和《世界汉语主题词表》)。)
5引言 (引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文
的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题)
6正文(正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、论
证过程和结论。主体部分包括以下内容:
a.提出问题-论点;
b.分析问题-论据和论证;
c.解决问题-论证方法与步骤;)
7结论/结束语
8致谢(可省略)
9参考文献;具体格式要求请参照大学物理实验2-1讲
义附录。格式请参考正规学术期刊文章。(一篇论文的参考文献是将论文在研究和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。
中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者(转
载自论文之家http://,请保留此标记。)、版期)
英文:作者--标题--出版物信息
所列参考文献的要求是:
(1)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的
标题、作者、出版物信息。
(2)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。
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3.内容范围:选择两学期开设的实验项目相关的课题(内容加宽、内容加深、潜在应用、新方法、新设计等)进行分析研究;也可以利用自己所做实验的原始数据,解释其变化机理,最后得出的结论等。论文题目自拟。
第11篇:大学物理实验总结
大学物理实验总结
经过十二周的时间,我已经做完了十二个普通物理实验,包括四个光学实验、四个力学实验、四个电学实验,它们都是验证性的实验,我从中确实收获了许多,包括理论知识方面的,也包括动手能力方面,更重要的是提高了自己动手去解决实验中遇到的问题的能力。
每一个实验我都认真的做好实验预习报告,清楚该实验的实验目的,实验仪器,和实验原理和实验内容,但是实验就是实验,做好预习并不能就解决实际中的一切问题,就像在做动态磁滞回线的测量时,自己的的磁滞回线与别人的刚好反向,找了好半天都没有找到原因,然后一问老师原来是忘了将反相按上来,但是不做预习,或许你连出现了问题时你都发现不了,因此,我认真地做好每一次预习报告。
做实验的目的不仅是掌握知识和技能,但更重要的是掌握一种思考解决问题的方法,培养一种科学的态度。确实自己在实验中也收获了它们,通过预习大致懂得了实验原理,熟悉了它的实验方法,并且也知道了在实验中动手操作时的注意事项,然后在实验过程中,遇到该类问题时就从各类注意事项中去查找,并从操作步骤去检查自己的个人错误,做完实验后,自己又进一步加强了对实验原理的理解,同时也增强了自己的动手能力,最后写实验报告时,在吃透实验原理的基础上,通过对实验数据的科学处理,得出在误差范围内的验证,我也学会了对实验数据的处理及分析方法,并且课后的思考题和老师留给的思考题,进一步扩宽了自己的知识面,培养了我们从一个更广的角度去思考问题,全面提高我们的能力,这就是物理实验课程要求我们得到的,自己也确实得到了。
实验都需要一种科学的态度,通过大学物理实验的操作,和各位老师的细心指导和讲解,培养了我们一种科学的态度,对我们以后的各类实验都受益无穷,因为我们从这门课程和老师您们那不仅学到的不仅是与“鱼”,更是一种可迁移的“渔”,因此,感谢三位老师的谆谆教导。
实验是一门充满趣味和挑战的课程,在这个与各种仪器打交道的海洋,只有勇于挑战并且掌握了实验方法怀着科学的态度去探索,才能有所证明和发现,我坚信自己在以后都会用老师教给我的方法去解决实验中的问题,并从中收获能力的提升。
第12篇:大学物理公式总结
1位矢:rr(t)x(t)iy(t)jz(t)k 位移:rr(tt)r(t)xiyjzk
一般情况,rr rdrdxdyi速度:limt0tdtdtdtdd2r2加速度:alimt0tdtdtdzjkxiyjzk
dtd2xd2yd2zi2j2kxiyjzk dt2dtdtd 圆周运动
角速度:dtdd22
(或用表示角加速度) 角加速度:dtdt线加速度:aanat 法向加速度:an切向加速度:at线速率:R
弧长:sR
伽利略速度变换:u
(或者ABACCB 参考矢量运算法则) 2牛顿运动定律:第一定律 惯性和力的概念,常矢量
第二定律
第三定律 2RR2
指向圆心
dR
沿切线方向 dtdpF
dtpm
m为常量时
F12F21
dFmma
dt常见力:重力
Pmg
弹簧力
Fkx
摩擦力
fN
滑动摩擦
fsN
静摩擦
惯性力:为使用牛顿定律而在非惯性系中引入的假想力,由参照系的加速运动引起。
平动加速参照系
Fima0
转动参照系
Fim2r
3动量:pm t2冲量:IFdt
t1t2
pp0Fdt t1Fdtt1动量守恒定律:若FFi0,则ppi常矢量 动量定理:dpt2ii力矩:MrF
质点的角动量(动量矩):Lrpmr
dL角动量定理:M外力
dt角动量守恒定律:若M外力M外力0,则LLi常矢量
iBxByBzB功:dWFdr
WABFdr 一般地 WABFxdxFydyFzdz
AxAyAzA动能:Ek1m2 21122mBmA 22动能定理:质点, WAB 质点系,W外力W内力EkEk0
保守力:做功与路程无关的力。
保守内力的功:W保守内力(Ep2Ep1)Ep 功能原理:W外力W非保守内力EkEp
机械能守恒:若W外力W非保守内力0,则EkEpEk0Ep0 4转动惯量:离散系统,J2mrii
2连续系统,Jrdm
平行轴定理:JJCmd2 刚体定轴转动的角动量:LJ 刚体定轴转动的转动定律:MJdL dt刚体定轴转动的角动量定理:力矩的功:WMd
t2t1MdtLL0
dWM dt12转动动能:EkJ
2力矩的功率:P刚体定轴转动的动能定理:
0Md112J2J0 225库仑定律:Fq1q2er
40r21F电场强度:E
q0带电体的场强:EEiidqer
40r2静电场的高斯定理:LS1EdS0qi
静电场的环路定理:Edl0
电势:VppEdl
带电体的电势:VVidq40r
1导体内场强处处为零;○2导体表面处场强垂直表面 导体静电平衡:电场,○1导体是等势体;○2导体表面是等势面
电势,○
电介质中的高斯定理:DdSqi
S各向同性电介质:D0rEE
电容:CQ U1Q211QUCU2 电容器的能量:W2C220Idler6b毕奥-萨伐尔定律:dB 24r磁场高斯定理:
BdS0 S安培环路定理:Bdl0Ii
载流长直导线的磁场:B0I(cos1cos2) 4r0I 2r无限长直导线的磁场:B载流长直螺线管的磁场:B0nI2(cos1cos2)
无限长直螺线管的磁场:B0nI
洛仑兹力:FqB
安培力:dFIdlB
BdS0 磁介质中的高斯定理:S磁介质中的环路定理:HdlIi
L各向同性磁介质:Br0HH d dt动生电动势:(B)dl 7法拉第电磁感应定律:BdS 感生电动势:EkdlSdt自感:LI,LL自感磁能:WmdI dt12LI 2互感:2MI1,2MdI1 dt1B211H2BH 磁能密度:wm2228狭义相对论基本假设:
相对性原理:物理定律对所有惯性系都是等价的
光速不变原理:在所有惯性系中,光在真空中的速率恒为c 洛仑兹坐标变换:
xxt1/c22
yy
zz
tc2 221/c1x洛仑兹速度变换: uxux
ux12cuz112/c2
uyuy1uxc212/c2
uzuxc2时间延缓:tt01/c22
22长度收缩:ll01/c
质速公式:mm01/c22
2质能公式:Emc
动能:Ekmc2m0c2
动量:pmm1/c22
24能量和动量关系:E2p2c2m0c
第13篇:大学物理实验总结
大学物理实验总结
——090602232 王康
转眼间大学一年的实验课程已然结束。在这一年的实验学习中,有过成功的喜悦,有过失败的痛楚。在实验中,我不但学到了知识,增长了我的动手能力,更学到了合作的重要,与我同组的同学分工,一起努力,协作完成实验,这才是实验赋予我最宝贵的能力。
下面我对牛顿环一实验做做具体的总结。
牛顿环实验是用于检测透镜的曲率及其质量;测量光波波长;精确地测量微小长度、厚度和角度;检测物体表面的粗糙度和平整度的。在工业上被广泛运用。
其仪器分别为:1.牛顿环。2.读数显微镜。3.钠光灯。
将一曲率相当大的平凸玻璃透镜放在一平面玻璃的上面,则在两者之间形成一个厚度随时间变化的空气隙。空气隙的一条等厚干涉条纹是一组明暗相间的同心环。该干涉条纹最早被牛顿发现,所以称为牛顿环。
读数显微镜是将显微镜和螺旋测微装置组合起来,用于测量长度的精密仪器。主要用来测量微小的或不能用夹持仪器测量的对象,如毛细管的内径、狭缝宽度、干涉条纹宽度等。
钠光灯是一种气体放电灯。在放电管内充有金属钠和氩气。开启电源的瞬间,氩气放电发出粉红色的光。氩气放电后金属钠被蒸发并放出黄色的光。
【实验步骤】
⑴ 在显微镜视场中找到牛顿环 ① 照明——点亮钠灯,移动读数显微镜装置,使光线射向显微镜物镜下方45°的反射玻璃片上。镜筒下方放置牛顿环装置。仔细调节45°的反射玻璃片,以及读数显微镜与钠灯之间的相对位置。使得钠灯射来的光线能够垂直地反射到牛顿环装置上。这时,由牛顿环装置反射回来的光能够回到显微镜物镜的镜筒中。
② 调节目镜——使目镜在镜筒内转动,直至十字叉丝成像清晰。并使其中的一根叉丝与镜筒移动方向平行。
③ 调焦——等厚干涉条纹定域在空气隙上表面附近,故在观察时,显微镜必须对准此面调焦。旋转调焦手轮,先使显微镜筒接近牛顿环仪。然后自下而上地移动,与此同时,在目镜中观察,找到牛顿环的像,并消除它和叉丝间的误差。
④ 对准——找到并对准牛顿环中心。一般只要将显微镜调焦到凸面上方后,将显微镜筒对准顶点,牛顿环纹即跃然而出。如果不够清楚,则再重新细微调焦,直到条纹最清楚且与叉丝间无视差为止。
⑵ 测定牛顿环直径
① 调整显微镜的十字叉丝交点与牛顿环中心大致重合。
② 转动测微鼓轮,使显微镜架移动。借助牛顿环,再仔细观察十字叉丝是否一条与镜架移动方向垂直,另一条与镜架移动方向平行。做到这一点以后,移动显微镜框架时,牛顿环不会上下错动。如果不符,则适当转动目镜,使之达到上述状态。再观察显微镜中十字叉丝交点能否超过牛顿环的13条暗圈(两边都要超过),以便顺利完成下面的测量任务。
③ 在测量各干涉环的直径时,只可沿同一个方向旋转鼓轮,不能进进退退,以避免测微螺距间隙引起的空回误差。
实验多是如此,需要我们细心地操作,勤快地思考,所谓实践是检验真理的唯一标准。我从实验中得到的知识并非实验本身那么简单,实验更让我享受的是它带给我的过程,它使我的动手能力,对事物的观察能力都得到了提升。能够从容地面对各种挑战,以不变应万变。我认为只有如此,我们才能学到这门课程教我们的精髓,它不仅是教我们如何做实验,更是教我们如何做事。当然,这一学年的实验并不只是我一个人完成的,更多的是与我同组合作的伙伴,我们培养出了相当大的默契,这也是制胜的关键所在。当然,老师们的讲解也是与实验成功密不可分的,每当我被一两个问题所阻挡的时候,老师们的话无疑是起到了醍醐灌顶的作用,让我们从迷途中折回来,这就使得我们的思绪如雨后春笋般狂涌而出,迷茫不在,在我们面前的是一条阳光大道。
回顾几个实验,我获益良多。首先,它们调高了我的实验能力;其次,它们增强了我的动手能力;再则,它们更深化了我的团队意识和团队配合能力。我想这才是我在实验中真正学到的东西。
第14篇:大学物理实验总结
二级物理实验小结
这个学期我们一共做了十六个实验,相对于上学期的一级物理实验,明显难度大了很多。每次实验对于我来说不仅是一次动手操作,更是一次次对物理实验的探索。每次实验前我都仔细的阅读课本,了解实验原理,记住实验步骤,每次我都是抱着一颗好奇心去实验室,认真仔细的做实验,把自己的数据记录好,下课后立即整理实验报告,并完成课后思考题。
回顾这一学期的物理实验,并对这一学期的在二级物理物理实验中的收获与不足做个总结。
首先,做实验之前必须预习好,掌握实验原理和实验步骤,能够在老师还没讲解之前就能知道这个实验的整个流程。在预习中把自己不懂的地方做上记号,上课的时候重点注意听老师对你这不懂的地方的讲解。其次在做实验的时候要事实就是,注意实验的原始数据的记录,不能对数据的修改,更不能伪造数据。再之,做实验的时候尽量自己一个人做,这样才能更好地锻炼自己的动手操作能力,不要以为和几个同学一起做就能偷懒,这是绝对不行的。当然在实验的过程中如果遇到什么不懂的地方或者是一些不会的步骤,可以喝同学一起讨论或者是询问老师。最后做完试验后能够做一个反思回顾,试验中哪些方面是非常好的,哪些步骤是可以改善的,寻找一些实验的共同点。
在十几个实验中,基本上每个实验都有实验数据误差的处理,所以自己感觉在数据误差方面进步了不少。还有就是不确定度。所谓测量不确定度,是指由于测量误差的存在而对测量值不能肯定的程度。实际上是对测量的真值在某个量值范围的一个评定。表征测量结果具有分散性的一个参数。不确定度分为两类,A类评定不确定度△A 统计方法得到的。这类不确定度被认为是服从正态分布规律。ASx(xx)ii1k2k1,B类是指用非统计方法求出或评定的不确定度
对B类不确定度的估计作简化处理,只讨论因仪器不准对应的不确定度。仪器不准确的程度主要用仪器误差来表示 ,即: 合成不确定度
22A2BSX2仪B仪 ,
。
这一学期的物理实验,我真的收获了不少。我觉自己对物理的兴趣加大了。物理是基于实验的一门实践性很强的科学,可以说很多物理中的伟大理论都是通过实验发现的也是通过实验验证的。 就这样,一学期的大学物理实验结束了,我认识到了科学实验的严肃性和严谨性,同时也对物理实验产生了浓厚的兴趣。当然我在试验中也存在很多不足与缺陷,比如有时碰到一些复杂的实验,自己缺乏足够的耐心,容易变得手忙脚乱,这是我在以后的实验中需要改进和提高的。希望自己能够在一次次的实验中不断提高自己的做实验能力。
以下是我对我们实验的一些建议。首先我认为我们一个学期的实验有点过多了,希望减少实验的量。其次我希望我们的实验室平时能够固定点时间在那值班,有时候我们可能一节实验课不能完成,或者是还存在一些问题需要解决。还有就是我希望我们的实验是可以从课本上选择一些自己感兴趣的实验来做,因为每个人的兴趣都不一样。我还希望老师能够建个专门的实验QQ群,专门用来讨论实验问题。以上就是我个人的一些建议。
姓名李亮亮
班级物理师范(4)班
学号 2012213917
第15篇:大学物理热学总结
大学物理热学总结
( 热力学基础
1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。
①温度:表征系统热平衡时宏观状态的物理量。摄氏温标,t表示,单位摄氏度(℃)。热力学温标,即开尔文温标,T表示,单位开尔文,简称开(K)。 热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同,他们之间的换算关系:
T/K=273.15℃+ t 温度没有上限,却有下限,即热力学温标的绝对零度。温度可以无限接近0K,但永远不能达到0K。
②压强:气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。单位帕斯卡,简称帕(Pa)。其他:标准大气压(atm)、毫米汞高(mmHg)。
1 atm =1.01325×105 Pa = 760 mmHg ③体积:气体分子运动时所能到达的空间。单位立方米(m3)、升(L)
2、热力学
设一定理想气体的分子质量为m0,分子数为N,并以NA表示阿伏伽德罗常数,可得
pmRTMV
Nm0RTNAm0VNRVNAT
令k=R / NA =1.38×10-23J·K-1,令n=N/V为单位体积分子数,即分子数密度,则有pnkT
6、热力学
当温度从T1升值T2时,其吸收的热量为
CT2mM-
1T1CmdT-1
,式中m/M为物质的量,CmcM称为摩尔热容,单位J·mol·K ,其定义式:
CmmMdQCmdT。 ,对微小过程dQMmdTiC1R 定压摩尔热容:p,mR
22i定体摩尔热容:Cv,m③准静态过程中的内能变化:dET2mMCV,mdT
E2E1mMT1CV,mdTmMCV,mT2T1,代表了任何热力学过程内能增量与始末两状态的关系,又可表示为
dEmiM2RdT 或 E2E1miM2RT2T1
可见,理想气体的内能只是温度的单值函数。
8、热力学
miQ1pV2V1Cp,mT2T1 或 pM2③定体摩尔热容与定压摩尔热容的关系为Cp,mCv,mR,即迈耶公式。
比热容比:Cp,mCV,mmMi2i
④等温过程:pVRT常量。T0,故E0。
吸收热量QTWmMRTlnV2V1mMRTp2p1mMCT,mT
⑤绝热过程:状态变化中,系统与外界没有热量的交换,dQEW0表示为EW即在绝热过程中,外界对系统所做的功全部用来增加系统的内能;或表示为EW即在绝热过程中,系统对外界做功只能凭借消耗自身的内能。即,WQEmiM2R(T2T1)。
绝热方程的几种表示方法: 1pVC1 TVC2
PTr1rC3
9、循环过程:是指系统经历了一系列变化以后,又回到原来状态的过程。循环过程沿顺时针方向进行时,系统对外所做的净功为正,这样的循环称为正循环,能够实现正循环的机器称为热机。循环过程沿逆时针方向进行时,系统对外所做的净功为负,这样的循环称为逆循环,能够实现正循环的机器称为制冷机。 特点:△E=0,由热力学
卡诺循环效率1Q2Q11T2T1
卡诺循环制冷系数
eQ2Q1Q2T2T1T2
11、热力学
处于平衡状态时,器壁上的压强处处相等,单个分子遵循力学规律,x方向动量变化pix2mvix,单个分子施于器壁的冲量2mvix,两次碰撞间隔时间2xvix,单位时间碰撞次数vix2x。故单个分子单位时间施于器壁的冲量2mvixvix/2xmvixx。则大量分子总冲量,即单位时间N个粒子对器壁总冲量
2imvixx2mxiv2ixNmxivixNFyz2Nmxvx2vx2
故器壁所受平均冲力F由 统计假设nNmx132v,压强p2xNmxyz
Nxyz,v2xv,且分子平均平动动能k12mv2
所以 p23nk 。
道而顿分压定律:如果容器种有多种气体分子,则每种气体的压强由理想气体的压强公式确定,混合气体的压强应该等于每种气体分子组单独作用是时的压强总和。数学表达式为
4、气体分子平均动能
pnkT,ppp1p2p3...
1223nk 得kmv=
232kT,气体温度的微观实质——气体温度标志着气体内部分子无规则热运动的剧烈程度,乃是气体分子平均平动动能大小的量度。
p23nkp23nVkpNk
325、能量均分定理
在力学中,我们把确定一个物体在空间的位置所必需的独立坐标数目定义为物体的自由度。单原子分子:质点,自由度3;双原子分子:刚性细杆,自由度5;多原子分子:刚体,自由度6。
在温度为T的平衡态下,物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能,1其值为2kT,则分子的平均动能可表示为:
i2kT。
iA
6、理想气体的内能:1mol 理想气体的内能为Em=N内能为E2kT,所以理想气体的miM2RT。
7、麦克斯韦速率分布函数:速率在v附近单位速率区间内的分子数与总分子数的比。或者说速率在v附近单位速率区间内的分子出现的概率。对于确定的气体,麦克斯韦速率分布函数只与温度有关。
f(v)dNNdv
N0V2V1Nf(v)dv
NNV2V1f(v)dv
f(v)dv1
8、三个统计速率:
①平均速率: v8kTm08RTM1.60RTM
RTM ②方均根速率:v23kTm3RTM1.73③最概然速率:vp2kTm02RTM1.41RTM
9、碰撞频率:单位时间内一个分子与其它分子发生碰撞的平均次数,称为平均碰撞频率,简称为碰撞频率。
Z2ndv2
10、平均自由程:分子在与其它分子发生频繁碰撞的过程中,连续两次碰撞之间自由通过的路程的长短具有偶然性,我们把这一路程的平均值称为平均自由程。
12dn2 若代入
pnkT得到
kT2d2p 所以,温度T一定时,当压强P越小,气体越稀薄。
11、熵与热力学
①熵是一个态函数,熵的变化之取决于初末两个状态,与具体过程无关。 ②熵具有可加性。系统的熵等于系统内个部分的熵之和。
③克劳修斯熵只能用于描述平衡状态,而玻尔兹曼熵则可以用于描述非平衡态。
第16篇:大学物理公式总结
第一章 质点运动学和牛顿运动定律
1.1平均速度 v=△r△t 1.2 瞬时速度 v=lim△r△t0△t=drdt 1.3速度v=lim△rds△t0△tlim△t0dt 1.6平均加速度a=△v△t 1.7瞬时加速度(加速度)a=lim△v△t=dvdt △t0a=dvd21.8瞬时加速度rdt=dt2
1.11匀速直线运动质点坐标x=x0+vt 1.12变速运动速度 v=v0+at 1.13变速运动质点坐标x=x0+v0t+12at2 1.14速度随坐标变化公式:v2-v02=2a(x-x0) 1.15自由落体运动
1.16竖直上抛运动
vgty1at
2 vv0gtyvt1gt2v222gy02 v2v202gy1.17 抛体运动速度分量vxv0cosavyv0sinagt
1.18 抛体运动距离分量xv0cosat1yv0sinat22gt1.19射程 X=v20sin2ag
1.20射高Y=v20sin2a2g 飞行时间y=xtga—gx21.21g
1.22轨迹方程y=xtga—gx22v22 0cosa1.23向心加速度 a=v2R
1.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量
和a=at+an
1.25 加速度数值 a=a22tan
1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同
v2an=R
1.27切向加速度只改变速度的大小at=
dvdt
1.28 vdsdtRdΦdtRω 1.29角速度 ωdφdt
1.30角加速度 αdωd2dtφdt2 1.31角加速度a与线加速度an、at间的关系
an=v2(Rω)2RRω2R at=dvdtRdωdtRα
牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
牛顿第二定律:物体受到外力作用时,所获得的加速度a的大小与外力F的大小成正比,与物体的质量m成反比;加速度的方向与外力的方向相同。 1.37 F=ma
牛顿第三定律:若物体A以力F1作用与物体B,则同
时物体B必以力F2作用与物体A;这两个力的大小相等、方向相反,而且沿同一直线。
万有引力定律:自然界任何两质点间存在着相互吸引力,其大小与两质点质量的乘积成正比,与两质点间的距离的二次方成反比;引力的方向沿两质点的连线
1.39 F=Gm1m2r2 G为万有引力称量=6.67×10-11Nm2/kg2
1.40 重力 P=mg (g重力加速度) 1.41 重力 P=GMmr2
1.42有上两式重力加速度g=GMr2(物体的重力加速度与物体本身的质量无关,而紧随它到地心的距离而变) 1.43胡克定律 F=—kx (k是比例常数,称为弹簧的劲度系数) 1.44 最大静摩擦力 f最大=μ0N (μ0静摩擦系数)
1.45滑动摩擦系数 f=μN (μ滑动摩擦系数略小于μ0) 第二章 守恒定律 2.1动量P=mv 2.2牛顿第二定律F=d(mv)dtdPdt 2.3 动量定理的微分形式 Fdt=mdv=d(mv) F=ma=mdvdt 2.4 t2v2tFdt=1vd(mv)=mv2-mv1
12.5 冲量 I= t2tFdt
12.6 动量定理 I=P2-P1
2.7 平均冲力F与冲量
I=
t2tFdt=F(t2-t1)
1t22.9平均冲力F=ItFdt1mv2mv1t=t=
2t12t1t2t12.12 质点系的动量定理 (F1+F2)△t=(m1v1+m2v2)—(m1v10+m2v20)
左面为系统所受的外力的总动量,第一项为系统的
末动量,二为初动量 2.13 质点系的动量定理:
nnnFi△tmivimivi0
i1i1i
1 作用在系统上的外力的总冲量等于系统总动量的增量
2.14质点系的动量守恒定律(系统不受外力或外力矢量和为零)
nnmivi=mivi0=常矢量
i1i12.16 LpRmvR圆周运动角动量 R为半径 2.17 Lpdmvd 非圆周运动,d为参考点o到p点的垂直距离
2.18 Lmvrsin 同上
2.21 MFdFrsin
F对参考点的力矩 2.22 MrF
力矩 2.24 MdL
dt 作用在质点上的合外力矩等于质点角动量的时间变化率 dL2.26 0Ldt如果对于某一固定参考点,质点(系)常矢量所受的外力矩的矢量和为零,则此质点对于该参考点的角
动量保持不变。质点系的角动量守恒定律 2.28 I2mrii 刚体对给定转轴的转动惯量 i量 2.44 Ek12mv物体的动能 22.29 MI (刚体的合外力矩)刚体在外力矩M的作用下所获得的角加速度a与外合力矩的大小成正比,并于转动惯量I成反比;这就是刚体的定轴转动定律。 2.30 Irdmrdv 转动惯量 (dv为相应质元mv2.45 WEkEk0合力对物体所作的功等于物体动能的增量(动能定理)
2.46 Wabmg(hahb)重力做的功 2.47 WabaFdr(b22GMmGMm)()万有引rarbdm的体积元,p为体积元dv处的密度) 2.31 LI 角动量 2.32 MIa力做的功
2.48 WabaFdrbdL 物体所受对某给定轴的合外力矩等dt1122kxakxb弹性力做的功 22于物体对该轴的角动量的变化量 2.33 MdtdL冲量距 2.34
2.49 W保EpaEpbEp势能定义
ab2.50 Epmgh重力的势能表达式 2.51 Ep2.52 EpMdtt0tLL0dLLL0II0
GMm万有引力势能 r2.35 LI常量 2.36 WFrcos
2.37 WFr力的功等于力沿质点位移方向的分量与质点位移大小的乘积 2.38 Wab2.39 ba(L)12kx弹性势能表达式 22.53 W外W内EkEk0质点系动能的增量等于所有外力的功和内力的功的代数和(质点系的动能定理) 2.54 W外W保内W非内EkEk0保守内力和不保守内力
2.55 W保内Ep0EpEp系统中的保守内力的功等于系统势能的减少量
2.56 W外W非内(EkEp)(Ek0Ep0)
2.57 EEkEp系统的动能k和势能p之和称为系统的机械能
2.58 W外W非内EE0质点系在运动过程中,他的机械能增量等于外力的功和非保守内力的功的总和(功能原理) dWbaFdrbaFcosds
(L)(L)Wba(L)Fdrba(L)(F1F2Fn)drW1W2Wn合力的功等于各分力功的代数和
W2.40 N功率等于功比上时间
tWdW2.41 Nlim
t0tdtsFcosvFv瞬时功率2.42 NlimFcost0t等于力F与质点瞬时速度v的标乘积
1212v2.43 Wv0mvdvmvmv0功等于动能的增222.59 当W外0、W非内0 时,有EEkEp常量如果在一个系统的运动过程中的任意一小段时间内,外力对系统所作总功都为零,系统内部又没有非保守内力做功,则在运动过程中系统的动能与势能之和保持不变,即系统的机械能不随时间改变,这就是机械能守恒定律。 2.60 12mv2mgh12mv20mgh0重力作用下机械能守恒的一个特例 2.61 12mv212kx212122mv02kx0弹性力作用下的机械能守恒
第三章 气体动理论
1毫米汞柱等于133.3Pa
1mmHg=133.3Pa 1标准大气压等户760
毫米汞柱1atm=760mmHg=1.013×105Pa 热力学温度 T=273.15+t 3.2气体定律 P1V1TP2V2常量 即 PVT=常量
1T2阿付伽德罗定律:在相同的温度和压强下,1摩尔的任何气体所占据的体积都相同。在标准状态下,即压强P0=1atm、温度T0=273.15K时,1摩尔的任何气体体积均为v0=22.41 L/mol 3.3 罗常量 Na=6.0221023 mol-1
3.5普适气体常量RP0v0T
国际单位制为:8.314 0J/(mol.K)
压强用大气压,体积用升8.206×10-2 atm.L/(mol.K)
3.7理想气体的状态方程: PV=
MMRT
v=
M(质molMmol量为M,摩尔质量为Mmol的气体中包含的摩尔数)(R为与气体无关的普适常量,称为普适气体常量) 3.8理想气体压强公式 P=1mnv2N3(n=
V为单位体积中的平均分字数,称为分子数密度;m为每个分子的质量,v为分子热运动的速率) 3.9
P=
MRTMNmRTNRTnkT(nNmolVNAmVVNAV为气体分子密度,R和NA都是普适常量,二者之比称为波尔兹常量k=
RN1.381023J/K A3.12 气体动理论温度公式:平均动能3t2kT(平均动能只与温度有关)
完全确定一个物体在一个空间的位置所需的独立坐
标数目,称为这个物体运动的自由度。双原子分子共有五个自由度,其中三个是平动自由度,两个适转动自由度,三原子或多原子分子,共有六个自由度)
分子自由度数越大,其热运动平均动能越大。每个具有相同的品均动能
12kT 3.13 ti2kT
i为自由度数,上面3/2为一个原子分子自由度 3.14 1摩尔理想气体的内能为:E0=NA12NiAkT2RT 3.15质量为M,摩尔质量为Mmol的理想气体能能为E=EMMi0ME0MRT
molmol2 气体分子热运动速率的三种统计平均值
3.20最概然速率(就是与速率分布曲线的极大值所对应哦速率,物理意义:速率在p附近的单位速率间隔内的分子数百分比最大)p2kTm1.41kTm(温度越高,p越大,分子质量m越大p)
R3.21因为k=NA和mNA=Mmol所以上式可表示为RTp2kT2RTm2mNAM1.41RT molMmol3.22平均速率v8kTm8RTM1.60RT molMmol3.23方均根速率v23RTM1.73RT molMmol
三种速率,方均根速率最大,平均速率次之,最概速率最小;在讨论速率分布时用最概然速率,计算分子运动通过的平均距离时用平均速率,计算分子的平均平动动能时用分均根
第四章 热力学基础
热力学第一定律:热力学系统从平衡状态1向状态2的变化中,外界对系统所做的功W’和外界传给系统的热量Q二者之和是恒定的,等于系统内能的改变E2-E1
4.1 W’+Q= E2-E1
4.2 Q= E2-E1+W 注意这里为W同一过程中系统对外
界所做的功(Q>0系统从外界吸收热量;Q0系统对外界做正功;W
4.3 dQ=dE+dW(系统从外界吸收微小热量dQ,内能
增加微小两dE,对外界做微量功dW
4.4平衡过程功的计算dW=PSdl=PdV
4.5
W=
V2VPdV
14.6平衡过程中热量的计算 Q=
MMC(T2T1)(C为摩mol尔热容量,1摩尔物质温度改变1度所吸收或放出的热量) 4.7等压过程:QpMCp(T2T1) 定压摩尔热容量 MmolMCv(T2T1)
定容摩尔热容Mmol量
只有一部分用4.8等容过程:Qv于增加系统
的内能,其余部分对于外部功)
4.9内能增量 E2-E1=
MiR(T2T1)
Mmol24.17 CpCvR (1摩尔理想气体在等压过程温度升
高1度时比在等容过程中要多吸收8.31焦耳的热量,用来转化为体积膨胀时对外所做的功,由此可见,普适气体常量R的物理意义:1摩尔理想气体在等压过程中升温1度对外界所做的功。)
4.18 泊松比
MidERdTMmol2
PPPMR4.11等容过程 常量 或 12
TMmolVT1T2MCv(T2T1)等容过程系统Mmol不对外界做功;等容过程内能变化
4.224.14等压过程4.12 4.13 Qv=E2-E1=
CpCv
4.19 4.20
Cv4.21
ii2R CpR 22CpCvi2 i温
变
化
等
VVVMR常量 或 12 TMmolPT1T2MR(T2T1) MmolPVMRT常量 或 P1V1P2V2 Mmol4.15 WV2V1PdVP(V2V1)4.23 4.24 WP1V1lnV2VM 或 WRTln2 V1MmolV1VMRTln2MmolV14.16 QPE2E1W(等压膨胀过程中,系统从外界
吸收的热量中
4.25等温过程热容量计算:QTW(全部转化为功) 4.26
绝热
过程
三个
参数都变化 PV常量 或 P1V1P2V2
绝热过程的能量转换关系 4.27 WP1V111(V1r1V) 24.28 WMMCv(T2T1) 根据已知量求绝热过程mol的功
4.29 W循环=Q1Q
2Q2为热机循环中放给外界的热量
4.30热机循环效率 W循环Q (Q1一个循环从高温热1库吸收的热量有多少转化为有用的功) 4.31 Q1Q2Q1Q2
(不可能把所有的1Q
5.1库仑定律:真空中两个静止的点电荷之间相互作用的静电力F的大小与它们的带电量q
1、q2的乘积成正比,与它们之间的距离r的二次方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线。F1q1q24
0r2基元电荷:e=1.6021019C
;0真空电容率=8.851012 ; 14=8.99109
05.2 F1q1q242rˆ 库仑定律的适量形式 0r5.3场强 EFq 05.4 EFqQ4r
r为位矢 00r35.5 电场强度叠加原理(矢量和)
5.6电偶极子(大小相等电荷相反)场强E1P4r3 电0偶极距P=ql
5.7电荷连续分布的任意带电体EdE1dq4ˆ 0r2r均匀带点细直棒 5.8 dExdEcosdx42cos 0l5.9 dEdxydEsin42sin 0l5.10E4r(sinsina)i(cosasos)j 05.11无限长直棒 E2rj
05.12 EdEdS 在电场中任一点附近穿过场强方向的单位面积的电场线数
5.13电通量dEEdSEdScos 5.14 dEEdS 5.15 EdEsEdS
5.16 EsEdS
封闭曲面
高斯定理:在真空中的静电场内,通过任意封闭曲面的电
通量等于该封闭曲面所包围的电荷的电量的代数和的1
05.17 SEdS1q
若连续分布在带电体上0=1Qdq
05.19 E1Q4r2rˆ (rR) 均匀带点球就像电荷都集0中在球心
5.20 E=0 (r
均匀带点球壳内部场强处处为零
5.21 E2无限大均匀带点平面(场强大小与到带0点平面的距离无关,垂直向外(正电荷))
5.22AQq01ab4(1) 电场力所作的功 0rarb5.23 LEdl0
静电场力沿闭合路径所做的功为零(静电场场强的环流恒等于零)
5.24 电势差 UbabUaUbaEdl
5.25 电势Ua无限远aEdl 注意电势零点
5.26 AabqUabq(UaUb) 电场力所做的功 5.27 UQ4r 带点量为Q的点电荷的电场中的电0rˆ势分布,很多电荷时代数叠加,注意为r 5.28 nUqia4电势的叠加原理
i10ri5.29 UdqaQ4 电荷连续分布的带电体的0r电势
5.30 UP40r3rˆ 电偶极子电势分布,r为位矢,P=ql
5.31 UQ半径为R的均匀带电Q圆
4220(Rx)1 2环轴线上各点的电势分布
5.36 W=qU一个电荷静电势能,电量与电势的乘积
5.37 E 或 0E 静电场中导体表面场强 05.38 CqU 孤立导体的电容 5.39 U=
Q4 孤立导体球
0R 5.40 C40R 孤立导体的电容 5.41 CqUU 两个极板的电容器电容
125.42 CqU0S平行板电容器电容
1U2d5.43 CQ20LUln(R 圆柱形电容器电容R2是大2R1)的
5.44 UU电介质对电场的影响
r5.45
CrCU 相对电容率 0U05.46 Cr0SrC0dd
= r0叫这种电介质
的电容率(介电系数)(充满电解质后,电容器的电容增大为真空时电容的r倍。)(平行板电容器)
5.47 EE0在平行板电容器的两极板间充满各项同
r性均匀电解质后,两板间的电势差和场强都减小到板间为真空时的1r
5.49 E=E0+E/ 电解质内的电场 (省去几个)
DR35.60 E32半径为R的均匀带点球放在相0rr对电容率r的油中,球外电场分布
5.61 WQ22C12QU12CU2 电容器储能 第六章 稳恒电流的磁场
6.1 Idqdt
电流强度(单位时间内通过导体任一横截面的电量)
6.2 jdIdSˆj
电流密度 (安/米2)
垂直6.4 ISjdcosSjdS 电流强度等于通过S的电流密度的通量
6.5 SjdSdqdt电流的连续性方程 6.6 SjdS=0 电流密度j不与与时间无关称稳恒电流,电场称稳恒电场。
6.7 EKdl 电源的电动势(自负极经电源内部到正极的方向为电动势的正方向)
6.8 LEKdl电动势的大小等于单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电力所做的功。在电源外部Ek=0时,6.8就成6.7了
6.9 BFmaxqv 磁感应强度大小 毕奥-萨伐尔定律:电流元Idl在空间某点P产生的磁感应轻度dB的大小与电流元Idl的大小成正比,与电流元和电流元到P电的位矢r
之间的夹角的正弦成正比,与电流元到P点的距离r的二次方成反比。
6.10
dB0Idlsin4r2 04为比例系数,
04107TmA为真空磁导率
6.14
B0Idlsin4r20I4R(con1cos2) 载流直导线的磁场(R为点到导线的垂直距离)
6.15 B0I4R 点恰好在导线的一端且导线很长的情况
6.16 B0I2R
导线很长,点正好在导线的中部 6.17 B0IR22(R22)32 圆形载流线圈轴线上的磁场分布
6.18 B0I2R 在圆形载流线圈的圆心处,即x=0时磁场分布
6.20 B0IS2x3在很远处时平面载流线圈的磁场也常用磁矩Pm,定义为线圈中的电
流I与线圈所包围的面积的乘积。磁矩的方向与线圈的平面的法线方向相同。
6.21 PmISn n表示法线正方向的单位矢量。 6.22 PmNISn 线圈有N匝 6.23
B02Pm4x3 圆形与非圆形平面载流线圈的磁场(离线圈较远时才适用)
6.24 B0I4R 扇形导线圆心处的磁场强度
LR为圆弧所对的圆心角(弧度)
6.25 IQ△tnqvS 运动电荷的电流强度
6.26 B0qvrˆ4r2 运动电荷单个电荷在距离r处产生的磁场
6.26 dBcosdsBdS磁感应强度,简称磁通量(单位韦伯Wb)
6.27 mSBdS 通过任一曲面S的总磁通量
6.28 SBdS0 通过闭合曲面的总磁通量等于零
6.29 LBdl0I 磁感应强度B沿任意闭合路径L的积分
6.30 LBdl0I内在稳恒电流的磁场中,磁感应强度沿任意闭合路径的环路积分,等于这个闭合路径所包围的电流的代数和与真空磁导率0的乘积(安培环路定理或磁场环路定理)
6.31 BN0nI0lI 螺线管内的磁场 6.32 B0I2r 无限长载流直圆柱面的磁场(长直圆柱面外磁场分布与整个柱面电流集中到中心轴线同)
6.33 B0NI2r环形导管上绕N匝的线圈(大圈与小圈之间有磁场,之外之内没有)
6.34 dFBIdlsin安培定律:放在磁场中某点处的
电流元Idl,将受到磁场力dF,当电流元Idl与所在处的磁感应强度B成任意角度
时,作用力的大小为:
6.35 dFIdlB B是电流元Idl所在处的磁感应强
度。
6.36 FLIdlB
6.37 FIBLsin 方向垂直与导线和磁场方向组成的
平面,右手螺旋确定
6.38 f0I1I222a平行无限长直载流导线间的相互作用,电流方向相同作用力为引力,大小相等,方向相反作用力相斥。a为两导线之间的距离。
26.39 f0I2a
I1I2I时的情况
6.40 MISBsinPmBsin平面载流线圈力矩 6.41 MPmB 力矩:如果有N匝时就乘以N 6.42 FqvBsin (离子受磁场力的大小)(垂直与
速度方向,只改变方向不改变速度大小)
6.43 FqvB (F的方向即垂直于v又垂直于B,
当q为正时的情况)
6.44 Fq(EvB) 洛伦兹力,空间既有电场又有磁
场
6.44 RmvqBv(qm)B 带点离子速度与B垂直的情况做匀速圆周运动
6.45 T2R2mvqB
周期 6.46 RmvsinqB 带点离子v与B成角时的情况。做螺旋线运动
6.47 h2mvcosqB 螺距
6.48 UHRBIHd霍尔效应。导体板放在磁场中通入电流在导体板两侧会产生电势差
6.49 UHvBl l为导体板的宽度 6.50 UH1BInqd
霍尔系数R1Hnq由此得到6.48公式
6.51 rBB 相对磁导率(加入磁介质后磁场会发生0改变)大于1顺磁质小于1抗磁质远大于1铁磁质
6.52 BB'0B说明顺磁质使磁场加强 6.54 BB0B'抗磁质使原磁场减弱 6.55 LBdl0(NIIS) 有磁介质时的安培环路定理 IS为介质表面的电流
6.56 NIISNI
0r称为磁介质的磁导率
6.57 BLdlI内
6.58 BH H成为磁场强度矢量 6.59 LHdlI内 磁场强度矢量H沿任一闭合路
径的线积分,等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和,与磁化电流及闭合路径之外的传导电流无关(有磁介质时的安培
环路定理)
6.60 HnI无限长直螺线管磁场强度
6.61 BHnI0rnI无限长直螺线管管内磁
感应强度大小
第七章 电磁感应与电磁场
电磁感应现象:当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化
时,回路中就产生感应电动势。
楞次定律:闭合回路中感应电流的方向,总是使得由它所
激发的磁场来阻碍感应电流的磁通量的变化
任一给定回路的感应电动势ε的大小与穿过回路所围面积
的磁通量的变化率dmdt成正比
7.1 ddt 7.2 ddt
7.3 ddtNddt
叫做全磁通,又称磁通匝链数,简称磁链表示穿过过各匝线圈磁通量的总和
7.4 ddtBldxdtBlv动生电动势 7.5 EfmkevB作用于导体内部自由电子上的磁场力就是提供动生电动势的非静电力,可用洛伦兹除以电子电荷 7.6 _Ekdl_(vB)dl
7.7 ba(vB)dlBlv 导体棒产生的动生电动势
7.8 Blvsin 导体棒v与B成一任一角度时的情况
7.9 (vB)dl磁场中运动的导体产生动生电动势的普遍公式
7.10 PIIBlv 感应电动势的功率
7.11 NBSsint交流发电机线圈的动生电动势 7.12 mNBS
当sint=1时,电动势有最大值m 所以7.11可为msint
7.14 dBsdtdS 感生电动势
7.15 LE感dl
感生电动势与静电场的区别在于一是感生电场不是由电荷激发的,而是由变化的磁场所激发;二是描述感生电场的电场线是闭合的,因而它不是保守场,场强的环流不等于零,而静电场的电场线是不闭合的,他是保守场,场强的环流恒等于零。
7.18 2M21I1 M21称为回路C1对C2额互感系数。由I1产生的通过C2所围面积的全磁通
7.19 1M12I2
7.20 M1M2M回路周围的磁介质是非铁磁性的,则互感系数与电流无关则相等
7.21 M12I 两个回路间的互感系数(互感系2I1数在数值上等于一个回路中的电流为1安时在另一个回路中的全磁通)
7.22 dI12Mdt
MdI21dt 互感电动势 7.23 M21dI1dtdI 互感系数
2dt7.24 LI 比例系数L为自感系数,简称自感又称电
感
7.25 LI自感系数在数值上等于线圈中的电流为1A时通过自身的全磁通
7.26 LdIdt 线圈中电流变化时线圈产生的自感电动势
7.27 LdIdt
7.28 L20nV螺线管的自感系数与他的体积V和单
位长度匝数的二次方成正比
7.29 W1m2LI2 具有自感系数为L的线圈有电流I时所储存的磁能
7.30 Ln2V 螺线管内充满相对磁导率为r的磁介
质的情况下螺线管的自感系数
7.31 BnI螺线管内充满相对磁导率为r的磁介质
的情况下螺线管内的磁感应强度
7.32 wm1H22螺线管内单位体积磁场的能量即磁能密度
7.33 Wm12VBHdV磁场内任一体积V中的总磁场能量 7.34 HNI2r 环状铁芯线圈内的磁场强度 7.35 HIr2R2圆柱形导体内任一点的磁场强度
第八章 机械振动
8.1 md2xdt2kx0弹簧振子简谐振动
8.2 km
2k为弹簧的劲度系数 8.3 d2xdt22x0弹簧振子运动方程 8.4 xAcos(t)弹簧振子运动方程 8.5 xAsin(t')
'2
8.6 udxdtAsin(t) 简谐振动的速度 8.7 a2x简谐振动的加速度
8.8 T2 T2 简谐振动的周期
8.9 1T简谐振动的频率
8.10 2 简谐振动的角频率(弧度/秒) 8.11 x0Acos
当t=0时 8.12 u0Asin
8.13 Ax2u2002 振幅
8.14 tgu0x arctgu0x 初相 008.15 E1kmu21mA2222sin2(t) 弹簧的动能
8.16 E12122kx2kA2pcos(t) 弹簧的弹性势能 8.17 E1mu2122kx2
振动系的总机械能 8.18 E1m2A212kA22总机械能守恒 8.19 xAcos(t) 同方向同频率简谐振动合成,和移动位移 8.20 AA221A22A1A2cos(21)和振幅
8.21 tgA1sin1A2sin2A
1cos1A2cos2第九章 机械波
9.1 vT
波速v等于频率和波长的乘积
9.3
vY横波N介质的切变弹性模量Nv纵波介质的杨氏弹(固体)
9.4 v纵波B B为介质的荣变弹性模量(在液体或气
体中传播)
9.5 yAcos(tx) 简谐波运动方程
9.6
yAcos2(vtx)Acos2(tx2T)Acos(vtx) v速度等于频率乘以波长(简谐波运动方程的几种表达方式) 9.7 (21vv)或2(x2x1)简谐波
波形曲线P2与P1之间的相位差负号表示p2落后 9.8
yAcos(txv)Acos2(vtxtx)Acos2(T)沿负向传播的简谐波的方程 9.9 E1k2VA22sin2(txv) 波质点的动能 9.10 E1222xP2(V)Asin(tv)波质点的势能
9.11 E1222xkEp2VAsin(tv)波传播过程中质元的动能和势能相等
9.12 EE22kEpVAsin2(txv)质元总机械能
9.13 EVA22sin2(txv)波的能量密度 9.14 1222A波在一个时间周期内的平均能量密度
9.15 vS平均能流
9.16 Iv12vA22 能流密度或波的强度
9.17 LlogII 声强级 09.18 yy1y2Acos(t)波的干涉
9.20 (21)2(r2r1)2k波的叠加k0,1,2,(两振动在P点的相位差为派的偶数倍时和振幅最大)
29.21 (21)(r2r1)(2k1) 波的k0,1,2,3,叠加两振动在P点的相位差为派的偶数倍时和振幅最小 9.22 r1r22k2,k0,1,2,两个波源的初相位相同时的情况
9.23 r1r2(2k1)2,k0,1,2,
第十章 电磁震荡与电磁波
10.1 d2qdt21LCq0无阻尼自由震荡(有电容C和电感L组成的电路) 10.2 qQ0cos(t) 10.3 II0sin(t) 10.4
1 T2LC 11LC2LC震荡的圆频率(角频率)、周期、频率 10.6
E00B电磁波的基本性质(电矢量E,磁矢
量B) 10.7
E1B
和分别为介质中的电容率和磁导率
10.8 WWeWm12(E2B) 电磁场的总能量密度
10.10 SWv1EB 电磁波的能流密度
v1
第十一章 波动光学
11.1 r2r1 杨氏双缝干涉中有S1,S2发出的光到达观察点P点的波程差
11.2 r2d1(x2)2D2 D为双缝到观测屏的距离,d为两缝之间的距离,r1,r2为S1,S2到P的距离
r2d22(x2)2D 11.3 xdD 使屏足够远,满足D远大于d和远大于x的情况的波程差
11.4 2xdD相位差 11.5 xkDd(k0,1,2) 各明条文位置距离O点的距离(屏上中心节点) 11.6 x(2k1)Dd2(k0,1,2)各暗条文距离O点的距离 11.7 xDd 两相邻明条纹或暗条纹间的距离 11.8 2h2k2(k0,1,2明条纹) 劈尖波程差
2h2(2k1)2(k0,1,2暗条纹)
11.9 lsin2 两条明(暗)条纹之间的距离l相等
11.10 rkkR 牛顿环第k几暗环半径(R为透镜曲率半径)
11.11 dN2 迈克尔孙干涉仪可以测定波长或者长度(N为条纹数,d为长度) 11.12 asin2k2(k1,2,3时为暗纹中心)
单缝的夫琅乔衍射 为衍射角,a为缝宽 11.13 asin(2k)2(k1,2,3时为明纹中心)
11.14 sina 半角宽度
11.15 x2ftg2fa单缝的夫琅乔衍射中央明纹在屏上的线宽度 11.16 m1.22D如果双星衍射斑中心的角距离m恰好等于艾里斑的角半径即11.16此时,艾里斑虽稍有重叠,根据瑞利准则认为此时双星恰好能被分辨,m成为最小分辨角,其倒数11.17 11.17 R1Dm1.22 叫做望远镜的分辨率或分辨本领(与波长成反比,与透镜的直径成正比)
11.18 dsink(k0,1,2,3) 光栅公式(满足式中情况时相邻两缝进而所有缝发出的光线在透镜焦平面上p点会聚时将都同相,因而干涉加强形成明条纹 11.19 II0cos2a 强度为I0的偏振光通过检偏器后强度变为
第十二章 狭义相对论基础
12.25 ll'1(vc)2 狭义相对论长度变换
12.26 tt'狭义相对论时间变换
1(vc)212.27 uu'xvx
狭义相对论速度变换 1vu'xc212.28 mm01(vc)2 物体相对观察惯性系有速度v
时的质量
12.30 dEkc2dm 动能增量
12.31 Ekmc2m0c2 动能的相对论表达式 12.32 E20m0c2
Emc物体的静止能量和运动时的能量 (爱因斯坦纸能关系式)
12.33 E2c2p2m240c相对论中动量和能量的关系
式p=E/c
第十三章 波和粒子
13.1 eV102mv2m
V0为遏制电压,e为电子的电量,m为电子质量,vm为电子最大初速 13.2 eV012mv2mhvA h是一个与金属无关的常数,A是一个随金属种类而不同的定值叫逸出功。遏制电压与入射光的强度无关,与入射光的频率v成线性关系
12mvmA 爱因斯坦方程
2hv13.4 m光22 光子的质量
cchvh光子的动量 13.5 pm光cc13.3 hv
第17篇:简明大学物理总结
简明大学物理
第一章
质点运动学
1. 参考系
为了确定物体的位置而选作参考的物体称为参考系。要作定量描述,还应在参考系上建立座标系。 2. 位矢与运动方程 位置矢量(位矢),是从座标原点引向质点所在的有向线段,用矢量r表示。位矢用于确定质点在空间的位置。位矢与时间t的函数关系:
ˆy(t)ˆˆrjz(t)k
r(t)x(t)i
称为运动方程。
位移矢量,是质点在时间dt内的位置改变,即位移:rr(tt)r(t)
轨道方程:质点运动轨迹的曲线方程。 3. 速度与加速度
rvt平均速度定义为单位时间内的位移,即:drvdt 速度,是质点位矢对时间的变化率:平均速率定义为单位时间内的路程:速率,是质点路程对时间的变化率:
vvst
dsdt
dvadt 加速度,是质点速度对时间的变化率:4.
dvˆatˆaanndt加速度 法向加速度与切向加速度
v2an,方向沿半径指向曲率中心(圆心)法向加速度,反映速度方向的变化。
切向加速度在圆周运动中,角量定义如下: 角速度 角加速度ddt atdvdt,方向沿轨道切线,反映速度大小的变化。
ddt
v2dvatRanR2vRdtR而,,
5. 相对运动
对于两个相互作平动的参考系,有 :
rpkrpk'rkk' ,
vpkvpk'vkk',apkapk'akk'
第二章 质点运动定律
1. 牛顿定律 第一定律:任何物体都保持静止的或沿一直线作匀速运动的状态,直到作用在它上面的力迫使它改变这种状态为止。
第二定律:运动的变化与所加的动力成正比,并且发生在这力所
dpFpmvdt,沿的直线方向上。即
F当质量m为常量时,有 ma
在直角坐标系中有 ,Fxmax, Fymay,
Fzmaz 对于平面曲线运动有 ,Ftmat,Fnman
第三定律:对于每一个作用总有一个相等的反作用与之相反,或者说,两个物体之间对各自对方的相互作用总是相等的,而且指向相FF反的方向。即 1221
2ˆFmrr 0在转动角速度为的参照系中,惯性离心力为F0ma0 2. 非惯性系与惯性力
质量为m的物体,在平动加速度为a0的参照系中受的惯性力为
注意:
1.深入理解牛顿三定律的基本内容。
2.掌握应用牛顿定律解题的基本思路,能用微积分方法求解一维变力作用下的质点动力学问题。
3.初步掌握在非惯性系中求解力学问题的方法;理解惯性力的物理意义,并能用以解决简单的力学问题。
第三章
机械能和功
1. 功的定义
质点在力F的作用下有微小的位移dr(或写为ds),则力作的功定义为和位移的标积,即
dAFdrFdrcosFdscos
对质点在力作用下的有限运动,力作的功为
Aa
在直角坐标系中,此功可写为
bFdraaa
应当注意,功的计算不仅与参考系的选择有关,一般还与物体的运动路径有关。只有保守力(重力、弹性力、万有引力)的功才只与始末位置有关,而与路径形状无关。
2. 动能定理
质点动能定理:合外力对质点作的功等于质点动能的增量。 AFxdxFydyFzdzbbb
质点系动能定理:系统外力的功与内力的功之和等于系统总动能的增量。
A外A内EKEK
应当注意,动能定理中的功只能在惯性系中计算。
0A1212mvmv022
3.势能
重力势能:
EP=±mgh,零势面的选择视方便而定。
1EPkx2,2弹性势能:
规定弹簧无形变时的势能为零,它总取正值。
Mm万有引力势能:取无穷远处为零势点,值
4.功能原理
A外A非保内(EKEP)(EK0EP0)
即:外力的功与非保守内力的功之和等于系统机械能的增量。
EPGr,它总取负5.机械能守恒定律
外力的功与非保守内力的功之和等于零时,系统的机械能保持不变。即 当A外A非保内0时,EKEP常量
注意:
1. 熟练掌握功的定义及变力作功的计算方法。
2 .理解保守力作功的特点及势能的概念,会计算重力势能、弹性势能和万有引力势能。
3. 掌握动能定理及功能原理,并能用它们分析、解决质点在平面内运动时的力学问题。
4.掌握机械能守恒的条件及运用守恒定律分析、求解综和问题的思想和方法。
难点:
1.计算变力的功。
2.理解一对内力的功。
3.机械能守恒的条件及运用守恒定律分析、求解综和问题的思想和方法。
第四章
动量和角动量
1.动量定理
合外力的冲量等于质点(或质点系)动量的增量。其数学表达式为 ttFdtP2P1
tPitFdtP2P1,P对质点系 i
在直角坐标系中有 2121ttt21FxdtPx2Px1FydtPy2Py1t21FdtPz2Pz
1t1z
2.动量守恒定律
当一个质点系所受合外力为零时,这一质点系的总动量矢量就保
t2持不变。即 当F外0时,Pimivi常矢量
ii
在直角坐标系中的分量式为
当Fx0时,mivix常量 i当Fy0时,miviy常量
i
当Fz0时,miviz常量 i
3.角动量定理
质点的角动量:对某一固定点有
角动量定理:质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率
dLMdt
MriFi iLrpmrv
4.角动量守恒定律
若对某一固定点而言,质点受的合外力矩为零,则质点的角动量保持不变。即
当M0时,LL0常矢量
注意:
1.掌握动量定理。学会计算变力的冲量,并能灵活应用该定理分析、解决质点在平面内运动时的力学问题。
2.掌握动量守恒定律。掌握系统动量守恒的条件以及运用该定律分析问题的思想和方法,能分析系统在平面内运动的力学问题。
3.掌握质点的角动量的物理意义,能用角动量定理计算问题。
4.掌握角动量守恒定律的条件以及运用该定律求解问题的基本方法。
难点:
1.计算变力的冲量。
2.
用动量定理系统动量守恒分析、解决质点在平面内运动时的力学问题。
3.
正确运用角动量定理及角动量守恒定律求解问题。
第五章 刚体力学
1.描述刚体定轴转动的物理量及运动学公式。2.刚体定轴转动定律
MI
3.刚体的转动惯量
2IrImrdm
(连续分
(离散质点)
2ii布质点)
平行轴定理
IIml
2c4.定轴转动刚体的角动量定理
定轴转动刚体的角动量
LI
刚体角动量定理
5.角动量守恒定律
刚体所受的外力对某固定轴的合外力矩为零时,则刚体对此轴的总角动量保持不变。即
当M0时,I常量
6.定轴转动刚体的机械能守恒
只有保守力的力矩作功时,刚体的转动动能与转动势能之和为常量。 外iiMdLdIdtdt
式中hc是刚体的质心到零势面的距离。
注意:
1.掌握描述刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度等概念及联系它们的运动学公式。
2.掌握刚体定轴转动定理,并能用它求解定轴转动刚体和质点联动问题。
3. 会计算力矩的功、定轴转动刚体的动能和重力势能,能在有刚体做定轴转动的问题中正确的应用机械能守恒定律。
4. 会计算刚体对固定轴的角动量,并能对含有定轴转动刚体在内的系统正确应用角动量守恒定律。
难点:
1.正确运用刚体定轴转动定理求解问题。
1Imgh常量
2
2c2. 对含有定轴转动刚体在内的系统正确应用角动量守恒定律和机械能守恒定律。
第六章
振动学基础
1. 简谐振动方程
xAcos(t)
振幅A:取决于振动的能量(初始条件)。 角频率:取决于振动系统本身的性质。 初相位:取决于初始时刻的选择。 2. 振动相位
t+:表示振动物体在t时刻的运动状态。 :初相位,即t=0时刻的相位。 3. 简谐振动的运动微分方程
d2x2x02dt
弹性力或准弹性力
Kkx
角频率:A与由初始条件决定:
20kmT2m, k
2v0v01tg()Ax2x0 ,
4. 简谐振动能量
EKEP111mv2m2A2sin2(t)EKkA2224,
12121kxkAcos2(t)EPkA2224,
EEKEP1kA22
5. 同一直线上两个同频率简谐振动的合成 合振幅: A22A1A22A1A2cos(21)
A1sin1A2sin2A1cos1A2cos
2同相:
2k,
AA1A2 tg1反相:
(2k1),AA1A2,k0,1,2,
注意:
1. 简谐振动的特点,以及简谐振动方程中各物理量——振幅A,角频率,初相位,相位(t+)的意义; 2. 简谐振动的旋转矢量表示法; 3. 由已知初始条件建立简谐振动方程,以及由已知简谐振动方程确定物体的位置、速度、加速度的方法;
4. 在同一直线上两个同频率简谐振动的合成规律。
难点:
1. 相位,初始相位的理解和求解;
2. 建立简谐振动方程, 简谐振动的合成; 3. 拍和拍频。
第七章
狭义相对论基础
知识点:
1.爱因斯坦狭义相对论的基本假设。2.洛仑兹坐标变换
xxutxxut yyyy zzzz 1uxuxtt uttcc 1
c
3.长度收缩 ''''''''''2222uLL1c
(注意同时性条件)
4.时间膨胀
5.相对论速度变换
202v1ucv1ucvuv,v,vuvuvuv111 ccc6.狭义相对论中的质量和能量 (1)
2222'x'y'zxyzxxx222mm02(m0为静质量)
2相对论质量与速度关系
v1c
pmvm0v1v2c2 (2)相对论动量
(3)相对论能量
总能
E=mc2 静能
E0=m0c2
动能
EK=mc2-m0c2
能量动量关系
E2=(cP)2 + (m0c2)2
重点:
1.理解爱因斯坦狭义相对论的两条基本假设。2.正确理解和应用洛仑兹坐标变换公式。
3.理解长度收缩、时间膨胀以及同时性的相对性等概念,并能用以分析问题。
4.理解狭义相对论中的质量、动量和能量的关系,并能用以分析、计算有关的问题。
5.了解相对论速度变换。
难点:
1.理解长度收缩、时间膨胀以及同时性的相对性等概念,并能用以分析问题。
2.
理解狭义相对论中的质量、动量和能量的关系,并能用以分析、计算有关的问题。
第八章
热力学平衡态
1. 理想气体状态方程
MRT在平衡态下 ,
pnkT,
K 普适气体常数
R8.31J/molRk1.381023J/KNA玻耳兹曼常数
PV2. 理想气体的压强公式
p3. 温度的统计概念
Et12nmv2nEt33 3kT2
4. 能量均分定理 每一个自由度的平均动能为1/(2KT)。 一个分子的总平均动能为摩尔理想气体的内能5. 速率分布函数
f(v)dNNdv
3mEikT(i:自由度)2。
EiRT2。
22v2yvz)m22kT(vxF(vx,vy,vz)()e2kT麦克斯韦速度分布函数
m22kTv22f(v)4()ev2kT麦克斯韦速率分布函数
3m三种速率 最概然速率
平均速率
vp2kTm2RT
v8kT8RTm
3kTm3RT 方均根速率
6. 玻耳兹曼分布律
平衡态下某状态区间的粒子数e-E/kT(玻耳兹曼因子),在重力
mgh/kTnne0场中粒子(分子)按高度的分布
v2
重点:
1. 理想气体状态方程的意义,利用它解有关气体状态的问题。 2. 理想气体的微观模型和统计假设,掌握对理想气体压强的推导。
3. 理想气体压强和温度的统计意义。
4. 能量均分定理的意义及其物理基础,由它推导出理想气体内能公式。
5. 速率分布函数及其麦克斯韦速率分布律的意义。会计算三种速率的统计值。
6. 麦克斯韦速度分布函数的意义,及其与速率分布函数的联系和区别。 7. 玻耳兹曼分布律的意义和粒子在重力场中按高度分布的公式。
难点: 1. 理想模型的假设。
2. 速率分布函数和速度分布函数的统计意义和物理解释。 3. 应用分布函数计算各种量的平均值。
第九章
热力学定律
1. 准静态过程:在过程进行中的每一时刻,系统的状态都无限接近于平衡态。
2. 体积功:准静态过程中系统对外做的功为
v
dApdV,
3. 热量:系统与外界或两个物体之间由于温度不同而交换的热运动能量。
4. 热力学第一定律
1ApdVv
2Q(E2E1)A,
dQdEA 5. 热容量
CdQdT
定压摩尔热容量 定容摩尔热容量
CpCVCpCVdQpdT dQVdT
迈耶公式
CpCVR 比热容比 i2i
6. 气体的绝热过程
pVc,
绝热自由膨胀:内能不变,温度复原。 7. 循环过程
热循环(正循环):系统从高温热源吸热,对外做功,同时向低温热源放热。
效率
致冷循环(逆循环):系统从低温热源吸热,接受外界做功,向高温热源放热。
致冷系数:8. 卡诺循环:系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程。 Q2Q2AQ1Q2 QA12Q1Q1 卡诺正循环效率
1T2T1 T2T1T2 卡诺逆循环致冷系数
9. 不可逆过程:各种实际宏观过程都是不可逆的,且它们的不可逆性又是相互沟通的。如功热转换、热传导、气体自由膨胀等都是不可逆过程。 10. 热力学第二定律
克劳修斯表述:热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。 开尔文表述:任何循环动作的热机只从单一热源吸收热量,使之完全变成有用功,而不产生其它影响是不可能的。
微观意义:自然过程总是沿着使分子运动向更加无序的方向进行。
11. 热力学概率:与同一宏观态对应的所含有的微观状态数。 自然过程沿着向增大的方向进行,平衡态相应于一定宏观条件下热力学概率最大的状态。 12. 玻耳兹曼熵公式
Skln
13. 可逆过程:无摩檫的准静态过程是可逆过程。 14. 克劳修斯熵公式
dQ1T(可逆过程),
dQTdS
15. 熵增加原理:对孤立系统
S0 S2S12S0:对孤立系统的各种自然过程。 S0:对孤立系统的可逆过程。
这是一条统计规律。
重点:
1. 准静态过程、体积功、热量、内能等概念,功、热量和内能的微观意义,掌握其计算。
2. 热力学第一定律的意义,利用它分析和计算理想气体各过程。 3. 热容量的概念,直接计算理想气体各过程的热量传递。 4. 循环过程的概念及热循环、致冷循环的能量转换特征,能计算效率和致冷系数。
5. 卡诺循环的特征,卡诺正循环效率和逆循环致冷系数的计算。 6. 实际宏观过程的不可逆性。
7. 热力学概率的意义及它和实际过程进行方向的关系。 8. 熵的概念,热力学熵和统计熵
9. 熵增加原理是热力学第二定律的数学表达式。 10. 可逆过程的概念及简单熵变问题。
难点:
1. 1. 热容量的概念,和在不同过程中热容量的计算。 2. 2. 熵和熵增加原理。
第18篇:大学物理课程总结
大学物理课程总结
在大二上学期,我们学习了大学物理这门课程,物理学是一切自然科学的基础,处于诸多自然科学学科的核心地位,物理学研究的粒子和原子构成了蛋白质、基因、器官、生物体,构成了一切天然的和人造的物质以及广袤的陆地、海洋、大气,甚至整个宇宙,因此,物理学是化学、生物、材料科学、地球物理和天体物理等学科的基础。今天,物理学和这些学科之间的边缘领域中又形成了一系列分支学科和交叉学科,如粒子物理、核物理、凝聚态物理、原子分子物理、电子物理、生物物理等等。这些学科都取得了引人瞩目的成就。
在该学期的学习中,我们主要学习了以下几个章节的内容:
第4章 机械振动 第5章 机械波 第6章 气体动理论基础 第7章 热力学基础 第12章 光的干涉 第13章 光的衍射 第14章 光的偏振
在对以上几个章节进行学习了之后,我们大致了解了有关振动、热力学、光学几个方面的知识。下面,我对以上几个章节的内容进行详细的介绍。
第四章主要介绍了机械振动,例如:任何一个具有质量和弹性的系统在其运动状态发生突变时都会发生振动。任何一个物理量在某一量值附近随时间做周期性变化都可以叫做振动。本章主要讨论简谐振动和振动的合成,并简要介绍阻尼振动、受迫振动和共振现象以及非线性振动。
在第五章机械波的学习中,我们知道了什么是“波”。如果在空间某处发生的振动,以有限的速度向四周传播,则这种传播着的振动称为波。机械振动在连续介质内的传播叫做机械波;电磁振动在真空或介质中的传播叫做电磁波;近代物理指出,微观粒子以至任何物体都具有波动性,这种波叫做物质波。不同性质的波动虽然机制各不相同,但它们在空间的传播规律却具有共性。本章一机械波为例,讨论了波动运动规律。
从第六章开始,我们开始学习气体动理论和热力学篇,其中,气体动理论是统计物理最简单、最基本的内容。本章介绍热学中的系统、平衡态、温度等概念,从物质的微观结构出发,阐明平衡状态下的宏观参量压强和温度的微观本质,并导出理想气体的内能公式,最后讨论理想气体分子在平衡状态下的几个统计规律。
第七章中讲的是热力学基础,本章用热力学方法,研究系统在状态变化过程中热与功的转换关系和条件。热力学第一定律给出了转换关系,热力学第二定律给出了转换条件。
接下来,我们学习物理学下册书中的波动光学篇有关内容。光学是研究光的本性、光的传播和光与物质相互作用等规律的学科。其内容通常分为几何光学、波动光学和量子光学三部分。以光的直线传播为基础,研究光在透明介质中传播规律的光学称为几何光学;以光的波动性质为基础,研究光的传播及规律的光学称为波动光学;以光的粒子性为基础,研究与物质相互作用规律的光学称为量子光学。
光的干涉、衍射和偏振现象在现代科学技术中的应用已十分广泛,如长度的精密测量、光谱学的测量与分析、光测弹性研究、晶体结构分析等已很普遍。20世纪60年代以来,由于激光的问世和激光技术的迅速发展,开拓了光学研究和应用的新领域,如全息技术、信息光学、集成光学、光纤通信以及强激光下的非线性光学效应研究等,推动了现代科技的新发展。
在第十二章中,我们学习了光的干涉,在本章中,主要介绍了“光源
光的相干性”、“杨氏双缝干涉”、“光程与光程差”、“薄膜干涉”、“劈尖干涉
牛顿环”、“迈克尔孙干涉仪”等相关内容,是我们充分了解了什么是光的干涉。
第十三章中,我们学习了光的衍射。光在传播过程中遇到障碍物时,能绕过障碍物的边缘继续前进,这种偏离直线传播的现象称为光的衍射现象。和光的干涉一样,衍射也是波动的一个重要基本特征,它微光的波动说提供了有力的证据。当激光问世以后,人们利用其衍射现象开辟了许多新的领域。
在光学的最后一章中,即十四章中,我们学习了光的偏振。光的干涉和衍射现象显示了光的波动性,但这些现象还不能告诉我们光是纵波还是横波。光的偏振现象从实验上清楚的显示出光的横波性,这一点和光的电磁理论的预言完全一致。可以说光的偏振现象为光的电磁波本性提供了进一步的证据。光的偏振现象在自然界中普遍存在。光的反射、折射以及光在晶体中传播时的双折射都与光的偏振现象有关。利用光的这种性质可以研究晶体的结构,也可以用于测定机械结构内部应力分布情况。激光器就是一种偏振光源。此外如糖量计、偏振光立体电影、袖珍计算器及电子手表的液晶显示等都属偏振光的应用。
通过对以上内容的学习,使我们对物理的理解更加的全面了。物理学充满了我们生活的每一个角落,是我们生活的一部分,所以,我们应该认真的学习物理这门科目,这将是我们今后的生活中一些宝贵的经验。
姓名:
李祥
学号:1104032012
第19篇:大学物理 相对论总结
时间、空间与运动
———狭义相对论及其伟大科学意义
航空航天与力学学院 工程力学系 曹玉梦 1153410
前言:在这一学期的普通物理学课程中,我们开始学习现代物理学的相关知识,尤其是相对论和量子物理学部分,虽然有些难以理解但真的激起了我很大的探究兴趣.我在课下查阅了很多关于相对论的知识,在这学期即将结束的时候在这里做一下总结和梳理,并以此来表达我在着一个学期中对物理学学习的心得与体会.以下就是我对狭义相对论的学习梳理.爱因斯坦1905年创立的划时代的狭义相对论,发现了时间和空间与运动的相对性关系,建立了以实验事实为基础的适用于全部物理学和自然科学的新的相对时空理论及其新的运动学定律,从而彻底推翻了统治物理学已二百多年的牛顿的绝对时空理论,成为物理学、自然科学和哲学史上一次最伟大的科学革命.从狭义相对论的相对时空结构理论得出的最令人叹为观止,也最令人惊奇的结论,是最深刻地揭示了自然界最深层的一个极为神奇而又非常有趣的现象和基本规律:时空的相对性结构是一切自然界定律对相对运动保持其不变性和对称性的基础,也是自然界因果关系成立的基础.没有时空的相对性结构就没有自然界定律对运动的不变性和对称性,也没有自然界的因果关系,反之亦然.正是两者的辩证统一构成和展示了自然界的和谐性和统一性.有人认为狭义相对论证明了世界上的一切事物都是相对的,没有绝对的,只有相对真理,没有绝对真理,这完全是一种误解.狭义相对论只是相对时空结构理论,只是证明了时间和空间是相对性的,而不是绝对的,只是证明了正是时空的相对性结构保证了一切自然界定律对运动的不变性和对称性,并没有否定自然界定律的不变性和绝对性.为此,爱因斯坦在多年内一直把狭义相对论称之为相对性原理,用以强调时间和空间的相对性结构,1915年起才开始称之为狭义相对论,以区别于广义相对论.
1 物理学的三大革命
19世纪末,由于实验和理论研究的深入发展,发现了一系列新的物理现象,诸如X射线、放射性、塞曼效应、电子等,利用已有的经典物理学理论无法作出解释,使物理学陷入了空前危机,也进入了一个新的革命性转折时期.因此,在20世纪初物理学相继发生了三次史无前例的伟大革命,这就是狭义相对论、广义相对论和量子论革命,革命性地改变了物理学的公理基础和概念结构.狭义相对论发现了时间和空间的相对性结构,建立了新的相对时空结构理论及其新的运动学定律,改变了人类对时间和空间的认识.广义相对论则揭示了四维弯曲时空几何结构与引力的关系,建立了新的引力场理论,由此建立了科学地研究宇宙起源、演化及其结构的现代宇宙学.量子论则深化了对物质微观结构的认识,建立了研究微观粒子运动规律的量子力学,有力地促进了分子和原子物理学、固体物理学、核物理学和基本粒子物理学以及化学等学科的飞跃发展.三大革命开辟了现代物理学的研究及其新纪元,为现代高科技发展奠定了牢固的理论基础.狭义相对论和广义相对论革命是爱因斯坦一人独力完成的,他对量子论革命也作出了至关重要的开创性贡献.因此,爱因斯坦的伟大科学成就被举世一致公认为物理学和科学史上非常罕见的奇迹,爱因斯坦也被公认为有史以来最伟大的物理学家和科学大师.
划时代的狭义相对论是爱因斯坦在1905年创立的,也是他在科学征途上攀登的第一座科学高峰.当时他才26岁,跨出大学校门只短短5年,但已充分展示了他非凡的科学天才.由于发现和建立了适用于全部物理学和自然科学的新的相对时空结构理论及其新的运动学定律,不
但圆满解决了长久以来困扰物理学界的麦克斯韦电动力学不能应用于运动物体的问题,也解决了力学与电动力学在相对运动上的不对称性,为物理学理论的统一迈出了新的一步,由此发现了自然界一系列的新奇定律,脱颖而出,因此爱因斯坦也很快成为科学界刮目相看的一颗光芒灿然的科学新星.
2 牛顿的绝对时空观
时间和空间是一切物质存在、运动和相互作用的基础,一切自然界现象和事件都是在时间和空间中发生的.因此时间和空间概念是物理学和一切自然科学描述自然界现象和事件的基础.物理学中的时间和空间概念起源于17世纪的伽利略和牛顿.牛顿在其伟大著作《自然哲学之数学原理》一书中指出“绝对的、真正的、数学的时间,就其本性而言是永远均匀地流逝,与一切外界事物无关的”.又指出“绝对空间就其本性而言,是永远处处相同和不动的,与一切外界事物无关的”.一般称之为牛顿的绝对时空.绝对时空最鲜明的特点是时间和空间结构都与运动和一切外界事物无关,是绝对的,永远不变的.绝对时空也是牛顿力学定律对一切匀速运动保持其不变性和对称性的基础.
牛顿的绝对时空在物理学中的体现和应用,是伽利略相对性原理及其数学表示式伽利略变换,也称为伽利略运动学.相对性原理是关于时间和空间与运动关系的原理.在物理学中一般利用坐标系来定义和描述物体的静止和运动状态,坐标系是时间和空间坐标的组合.最常用的一种坐标系是适合牛顿惯性定律的惯性坐标系(一般简称为惯性系).伽利略变换就是描述时间和空间在一切惯性坐标系内与运动关系的数学形式,其中时间不受运动和外界事物的影响,是绝对的,不变的;物体的空间位置虽随运动而变化,但牛顿认为这种相对空间只是绝对空间的可动部份或者量度,而绝对空间本身则是永远处处相同和不动的.牛顿力学定律完全适合伽利略相对性原理,对伽利略变换保持其不变性和对称性,都不受坐标系或者观察者运动状态的影响,因此两者共同构成了一个逻辑一致的理论体系.
牛顿的绝对时空观由于没有任何实验事实作为依据,因此从其问世之后曾经不断遭到其同时代学者及以后历代学者的批判.19世纪末叶,奥地利著名物理学家和实证主义哲学家马赫,更从实证主义出发,对牛顿的绝对时空概念进行了系统而深刻的批判,认为一切物理学定律和物理理论都只能包含可观测量,而不应包含不可观测量,牛顿的绝对时空由于没有任何观测事实依据,应从力学和所有物理学中彻底清除出去.由于马赫及其他学者的批判,至19世纪末开始形成了两个明确认识:一是牛顿力学定律并不是了解一切物理现象的先决条件或前提;二是把一切物理现象纳入牛顿力学框架,也不是人类理性的要求.马赫的批判对爱因斯坦青年时代思想的发展有深远影响,对他后来创立狭义相对论的相对时空理论无疑有重要启发意义.因此爱因斯坦一直对马赫给予了很高评价,称赞马赫的批判给他留下了持久而深刻的印象.他认为马赫的伟大之处是他不折不挠的怀疑主义和独立精神.但在爱因斯坦之前,从未有人提出过以实验事实为依据的科学的时空理论,来取代牛顿形而上学的绝对时空理论.
实际上,牛顿的绝对时空理论并非是毫无经验事实依据的无稽之论.绝对时空观不但完全符合人们在日常生活中从未觉察到时间和空间本身有任何变化的直接感觉经验,而且在低速情况下也有其牢固的实验基础.因为在低速情况下,由于时间和空间的相对性结构而产生的相对论效应一般极其微小,不但测量不出来,也不产生任何影响,只有在接近光速的高速物理现象中相对论效应才起着重要作用.正是由于这些原因,至19世纪末的二百多年内,牛顿的绝对时空和牛顿力学定律从未受到过任何实验事实的冲击和挑战,可以圆满地成功地应用于行星运动以及一切宏观物体的运动,今天也仍然如此.因此,在过去二百年中,牛顿力学在物理学的各个领域都取得了令人瞩目和惊异的伟大成就,一直被公认为是全部物理学甚至是整个自然科学的统一基础.物理学家一直试图把全部物理学都统一到力学框架内,从力学定律推导出一切物理学定律,由此建立对自然界的统一力学世界观.但是,麦克斯韦电动力学和光学实验的发展,从根本上动摇了力学作为全部物理学和自然科学牢固基础的教条式信念.3 狭义相对论的伟大科学意义
狭义相对论的伟大科学意义爱因斯坦创立划时代的狭义相对论的论文有一个朴实无华的简单题目《论运动物体电动力学》这也是当时物理学界共同关心和研究的热门课题.但只有爱因斯坦建立了全新的相对时空结构理论及其新的运动学定律,才使这一问题圆满解决.这篇论文也是科学史上最具有特色的论文,不但其科学内容的革命性和创造性以及所展示的非凡物理洞察力和新思维是科学史上十分罕见的,而且其理论结构也构成了一个从最少基本原理出发的既完美又自洽一致的逻辑演绎体系.为此,爱因斯坦强调指出,狭义相对论体现了理论科学在现代发展的基本特征,也更接近于一切科学的伟大目标,即从最少的假设或者公理出发,通过逻辑演绎方法,概括最多的经验事实.又指出,过去适用于科学发展早期的占主导地位的归纳法,正在让位于探索性的演绎法.狭义相对论正是爱因斯坦倡导的逻缉演绎法的一个典范.现在演绎法已成现代理论物理学发展的主要模式.再者,其文体风格也十分特殊,没有引用任何参考文献和实验事实作为依据,论文本身独立成篇,结构严密,逻辑清晰,无任何冗词赘句,所用数学也不高深,至今仍是学习和了解狭义相对论的最佳入门文献.全文除开头3段提要性的简明引言外,主要分为运动学部分和电动力学部分,每一部分又各分为5小节,在形式上也是很对称的.从论文的结构明显看出,爱因斯坦创立狭义相对论经历了主要两个步骤:首先是使时间和空间结构(即时空度规)适合光学和电磁现象以及麦克斯韦电动力学方程对运动的不变性和对称性,由此发现了同时性、时间和空间对运动的相对性结构,运动对钟和尺的影响,建立了全新的相对时空结构理论及其新的运动学定律.其次是使全部物理学适合新的相对时空结构理论及新的运动学定律,由此圆满地解决了麦克斯韦电动力学及一切光学定律应用于运动物体的问题,建立了简明而又逻辑一致的运动物体电动力学,推导出和发现了一系列新的运动物体的光学和电磁学定律以及电子在电磁场内的运动定律.尔后又发现了质量与能量的统一性及其相互转化定律,以及在高速运动情况下对牛顿力学和热力学等的相对论修正.
从狭义相对论的相对时空结构理论推导出的最令人叹为观止,也最令人惊异的结论,就是最深刻地揭示了自然界最深层的一个极其神奇而又非常有趣的现象和规律:时空的相对性结构是一切自然界定律对相对运动保持其不变性和对称性的基础,也是自然界因果关系成立的基础.没有时空的相对性结构,就没看一切自然界定律对运动的不变性和对称性,也没有自然界的因果关系,反之亦然.正是两者的辩证统一构成和展示了自然界的和谐性和统一性.狭义相对论的伟大科学意义,已不言而喻.
爱因斯坦一生潜心致力于研究自然界的基本规律.他对自然界定律的不变性和对称性具有最坚定的物理信念,最敏锐的物理直觉和最深刻的物理洞察力,一生对其锲而不舍,孜孜不倦地探索和研究.他所取得的一系列突破性的伟大科学成就几乎都与此有关.正是由于他的倡导和研究,导致发现了对称性和不变性在自然界起着一种至关重要的作用,守恒定律也与对称性有关,大大深化了我们对自然界对称性结构的认识,并且已发展成为对称性决定相互作用的原理,即从某种对称性出发,推导出满足这种对称性的数学方程来发现自然界的规律.爱因斯坦的广义相对论就是运用对称性原理要求更普遍的坐标对称性,并结合等效原理而取得了伟大成功的典范.现在对称性原理已成为探索自然界规律的指导性原理之一,在各种场论、基本粒子物理学、原子和分子物理学、核物理学、晶体学和化学中都起着重要作用,已成为一种行之有效的方法,不断取得了引人注目的成功.
有些人认为狭义相对论证明了世界上的一切事物都是相对的,没有绝对的,只有相对真理,没有绝对真理,这完全是一种误解.实际上,狭义相对论只是相对时空结构理论,只是证明了时间和空间是相对的,而不是绝对的,只是证明了正是时空的相对性结构保证了一切自然界定律对运动的不变性和对称性,并没有否定自然界定律的不变性和绝对性.因此爱因斯坦在最初几年内曾把狭义相对论称之为不变性理论,又称它为相对性原理,用以强调时间和空间的相对性结构.德国著名数学家克莱因也曾建议称之为不变性理论,著名数学家韦耳也称狭义相对论为
不变性和对称性理论.爱因斯坦从1915年起才开始称之为狭义相对论,以区别于广义相对论.由此可以明显看出狭义相对论的实质是什么.但有些人望文生义得出了种种错误结论,完全是一种误解.也有一些别有用心的人故意对狭义相对论加以歪曲和利用,以达到其不可告人的目的.
狭义相对论起源于光学和电磁实验以及麦克斯韦电动力学理论,也是麦克斯韦电动力学的继续发展.由于麦克斯方程本身蕴涵了时空的相对性,由此导致发现了时间和空间的相对性结构,建立了适用于全部物理学和自然科学的新的相对时空结构理论及其新的运动学定律.因此它的伟大科学意义已远远超出了光学和电动力学的范围,涉及了全部物理学和自然科学.正如爱因斯坦强调指出的,狭义相对论是一种原理性理论,推导出了一切自然界定律都必须满足的限制性原理和数学条件,任何自然界定律都必须对相对论运动学定律保持其不变性和对称性,为此爱因斯坦曾经称它类似于热力学中的永动机不可能原理.因此狭义相对论可以称之为原理中的原理.
爱因斯坦在其电动力学论文及其后发表的另一篇短文中,应用新的相对时空结构理论及其新的运动学定律,研究了两个相对运动坐标系内的物理现象特别是光学和电磁现象,由于时间和空间的相对性结构,推导出和发现了自然界的一系列新奇定律,不但与经典物理学截然不同,也超出人们感觉经验的范围,但却是自然界的普遍规律,适用于全部物理学和自然科学.从狭义相对论得出的自然界的普遍结论和规律有:
1)发现了时间和空间与运动的相对性结构,证明了同时性、时间和空间都是相对的,而不是绝对的,由此建立了新的相对时空结构理论及其新的运动学定律.由于时空的相对性结构,运动的钟会变慢,运动的尺会缩短,并且推导出了它们与运动和光速关系的定量定律.因此,每个运动坐标系都有自己的时间和空间,而不存在绝对的时间和空间,从而彻底推翻了统治物理学已二百多年的牛顿的绝对时空理论.所有这些结论在接近光速的高速运动中与实验事实全不矛盾.但在低速情况下,时空相对性结构效应极其微小,不会产生任何可测量影响.
2)著名数学家闵可夫斯基从狭义相对论的相对时空理论进一步发现了四维连续时空及其几何结构,证明了时间和空间的统一性和不可分割性.正如他强调指出的,狭义相对论的时间和空间概念是从实验物理学土壤中生长出来的,这就是其威力所在.这些观点是根本性的.从今以后,孤立的时间和孤立的空间都已消失为阴影,只有两者的统一才能保持其独立的物理实在性.
3)爱因斯坦在广义相对论中把相对性原理从匀速运动推广到匀加速运动,发现了四维弯曲时空几何结构与引力的关系.引力是弯曲时空几何结构的性质,宇宙中物质引起时空弯曲构成了引力,进一步揭示了时间和空间与物质(惯性)的关系,建立了新的引力场理论,使我们对引力本质有了全新的认识.由此预言了光线经过太阳边沿的引力弯曲以及光谱线的引力红移,解开了长期困扰科学界的水星近日点异常进动之谜,且均已获得观测和实验证实.在广义相对论中,时间和空间己变成动力学量,不但受到宇宙中物质和能量分布及其运动的影响,反过来也影响物质和能量分布及其运动,从而共同构成了一个不可分割的统一体,没有物质也没有时间和空间,反之亦然.正如爱因斯坦指出的,过去人们认为世界上的所有物质消失了,时间和空间依然存在,但广义相对论则证明了物质消失了,时间和空间也一起消失.但广义相对论最伟大的科学成就则是建立了现代宇宙学,开辟了科学地研究宇宙起源、演化及其结构的广阔途径,由此发现了各种前所未知的新天体和新的天文现象,大大深化了我们对宇宙结构的认识.过去认为宇宙本质上是一成不变的,但现在理论和观测结果都证明了宇宙起源于大爆炸,在不断膨胀和收缩,并不是静止不变的.各种天体既有其开端,亦有其终结.因此,广义相对论已成为指导研究引力性质和宇宙大尺度结构的唯一正确理论.
4)从狭义相对论得出的最具有深远意义和重大影响的结论,则是揭示了物体的惯性(质量)与能量的同一性,由此发现了质量与能量相互转化定律,即著名的质能公式E=mc2(c为光速),
它已成为代表爱因斯坦的特殊性标志.证明了质量与能量是等价的,质量是其所含能量的量度,两者能够相互转化.在经典物理学中质量与能量是各自独立的,各有其单独的守恒定律,而现在则统一成为不可分开的质能守恒定律.质能转化定律已成为人类利用核能的理论基础,也是了解太阳日日夜夜,源源不断地辐射庞大光能和热能的唯一法门.当前核能利用有两种形式,一种是铀核裂变能,是当前核能利用的主要形式;另一种是氢核聚变能,虽然早已制成了氢弹,但实现可控的核聚变反应尚未成功.当前各国科学家正在为实现可控核聚变反应而共同努力,一旦成功,人类即可获得充足的廉价的清洁能源,从而永远摆脱能源危机.
5)推导出了新的速度合成定律,不但证明了光速的不变性,也证明了光速是宇宙间的极限速度,任何物体速度都不能超过光速.两个光速相加仍然等于光速.但当速度远小于光速时,相对论的速度合成定律则简化为牛顿力学中的速度合成定律,证明了后者只是前者在低速情况下的一种近似,并不是自然界的精确定律.
6)推导出了质量随速度增加定律.但在低速情况下,质量增加极其微小,不可能测量出来,也不会产生任何影响,因此在牛顿力学中有单独的质量守恒定律.只有在接近光速的高速情况下,质量随速度增加才起着重要作用,不但理论预言与实验结果完全符合一致,而且已成为高能物理学实验必须考虑的重要因素.
7)深化了我们对光和电磁现象本质的认识,使光和电磁场彻底摆脱了以太幽灵的困扰而成为独立的物理实在和独立的物质形态,由此不但消除了麦克斯韦电动力学与牛顿力学对相对运动的不对称性矛盾,使两者统一起来,而且也解决了麦克斯韦电动力学和一切光学定律应用于运动物体的问题,并且推导出了一系列新的光学和电磁学定律以及电子在电磁场内运动的定律,解决了力学、热力学、分子和原子物理学、量子力学以及基本粒子物理学等应用于高速运动的问题,使物理学各个领域在相对时空结构上有了统一的基础.以上只是爱因斯坦从狭义相对论得出的部分主要结论,但足已充分证明狭义相对论内容的博大精深,令人叹为观止,堪称为科学史上非常罕见的丰碑.狭义相对论由于只在接近光速的高速物理现象中起着至关重要的作用,与我们日常生活和感觉经验不发生任何联系,广大公众往往对它存在某种神秘莫测之感,是完全可以理解的.又由于从它得出的结论往往超出了经典物理学和人类感觉经验的范围,使人们难以理解,也一直不断地引起各种争论.但狭义相对论所依据的两条基本原理,都是从大量的实验事实中发现的自然界的普遍原理,不但具有最牢固的实验基础,而且两条原理简单明了,人人能懂,并不玄妙.最为重要者,狭义相对论问世至今已一百多年,经历了各种严峻实验的检验,与实验事实全都不矛盾,而且在高能物理学、基本粒子物理学以及在高科技领域都有了广泛的实际应用.因此,狭义相对论已成为放诸四海而皆准的颠扑不破的科学真理.
第20篇:大学物理实验总结
大学物理实验的心得学号: 110405140
姓名: 王 振 坷 经过这个学期的大学物理实验的课程学习,发现老师讲的比上学期少多了,把更多的时间交给我们,让我们自己来琢磨。这学期共上了6次课做了7个实验。对我印象最深的是全息照相和迈克尔逊干涉仪。
对于全息照相本来以为很简单,根据书上的实验步骤很快就可以完成,而且课后也不用处理实验数据,只要写一些实验过程和注意事项就可以了。这个实验也是唯一一个两个人配合的实验。可惜我想错了,没想到做起来过程那么复杂。在实验开始时,老师稍微讲了一下,然后让我们自己根据光路图,在全息台上搭光路。没想到就这么一个简单的步骤,难倒了我们许许多多人。由于我们在搭光路之前没有进行对光,导致每样试验器具不是等高的,而让我们在搭光路时变得格外苦难。幸好老师后来点出了我们的错误。还有在搭光路时我们把所有的试验器具都放了上去,然后再去量光程差。事实上这样让我们实验过程变得更加烦。老师后来告诉我们,两个扩束镜应该是最后摆的。这样会让我们前面抄作起来更加简单,也更加容易。等我们每一组都搭好光路时,然后进行最重要的曝光和全息照片的再现。由于我们前面的步骤做得很好,光路图也搭的很好。所以我们的全息照片也相当清晰,所以我们也得了最高分。对于这个实验我只想说,看似很简单,实验步骤也很少,但做起来并不一定简单,可能会更加复杂。还有课堂上老师讲的注意事项和实验要点都很重要。这能够让你更加轻松的完成实验,而且获得的实验结果或结论也更加正确。
另一个实验就是光学实验迈克尔逊干涉仪。对于光学实验我们之前也做过,例如牛顿环,感觉光学实验与其他实验相比精密了很多。我们测得东西都比较小,如果测得的实验数据稍微相差一点,然而最后的结果可能会相差很大,从而不符合在误差允许范围之内。对于迈克尔逊干涉仪实验之前,我们需要首先使用激光来微调M1和M2使其相互垂直,用眼睛来观察M1中的两排激光点依次对应。由于这个是由人的眼睛来主观判断,所以存在着一定误差。其他为了减小误差,在转动大小手轮时都是朝着一个方向转动,中途不能够倒退,这是为了避免空转引起的误差。这个实验最烦的步骤是数条纹中心冒出时,这个过程极易出错。在实验开始之前,老师就告诉我们,在数条纹时一定要小心,千万别出错。由于条纹对震动的要求非常高,稍微动一下桌椅甚至大声说一下话,都会引起条纹的变化,从而导致出错。这个实验虽然是单人实验,但是也需要自己与旁边的同学一起配合完成。最好是两个人一起调仪器,一起数冒出来的条纹,因为这样可以尽量减少震动,从而减小误差。所以在这个测量过程中,我们一定要细心和耐心,转盘的转动要慢。如果以上的步骤完成了,那么这个实验也成功了90%以上,剩下来的只是计算问题了。
算起来一年的大学物理实验课已经结束了。经过这一年的大学物理实验课的学习,让我收获多多,也发现了自身的许多不足的地方,例如像动手能力差等等。在做实验时容不得半点马虎,不然结果一定会吓我们自己一跳。在做实验过程中培养了我们的耐心,信心和恒心。这就是我对大学物理实验的体会。