大學(xué)物理內(nèi)容及公式提要剖析

1、大學(xué)物理內(nèi)容及公式提要質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)提要一 運(yùn)動(dòng)描述的相對性要描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必須先選取參考系，同一運(yùn)動(dòng)相對于不同的參考系有不同的運(yùn) 動(dòng)狀態(tài)。二. 運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位置矢量隨時(shí)間變化的關(guān)系r = r(t) = x(t)i + y(t) j + Z(F)E位移矢量描述質(zhì)點(diǎn)位置變化的物理量fffr = r(t + ) - r(t)三. 速度和加速度-dr * du d2r =,a =-dtdt dt在直角坐標(biāo)系中dxz dy-*. dz = r1 + J + rkdt dt dt四. 勻加速運(yùn)動(dòng) 加速度恒定的運(yùn)動(dòng) U=UO + at五. 曲線運(yùn)動(dòng)的加速度切向加速度法向加速度亠一du / 總加速度C

2、l = -et +enat P其中P為曲線的曲率半徑.圓周運(yùn)動(dòng)的角量描述角速度d = dt R角加速度卩=峻 P dt法向加速度2«.,= = Rco21方向指向圓心R切向加速度a= Rt方向沿切線方向at勻加速圓周運(yùn)動(dòng)角加速度恒定的平面圓周運(yùn)動(dòng) = 0+ t =-Q = 0t + 3t2(Ol = +2七.伽利略速度變換相對論基礎(chǔ)概要1相對論基本假設(shè)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)力學(xué)提要一. 牛頓定律第一定律:任何物體在沒有受到外力作用的時(shí)候都將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 第二定律：物體動(dòng)量隨時(shí)間的變化率與物體所受的作用力成正比，作用力的方向與 動(dòng)量改變量的方向相同。表達(dá)式為E d P d (JnU )

3、 dt dt第三定律：兩個(gè)物體之間的相互作用力總是大小相等方向相反且在一條直線上。 表達(dá)式為：二. 四種基本力引力、弱力、電磁力、強(qiáng)力三. 用牛頓定律解題的基本思路先確定物體，然后對物體進(jìn)行受力分析，在此基礎(chǔ)上建立坐標(biāo)，接著根據(jù)牛頓定律列 方程，最后是求解方程。如果是變力問題，在求解微分方程后，必須根據(jù)初始條件確定積分 常數(shù)。四. 慣性力牛頓定律只適用宏觀物體做低速運(yùn)動(dòng)時(shí)的情況，選擇的參考系必須是慣性系。對于非 慣性系，我們可以引入與參考系本身的加速度相聯(lián)系的慣性力，使牛頓定律得以成立。在平動(dòng)加速參考系中的慣性力IYIa在轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)系中的慣性力 =m2r（慣性離心力）五.Fd = d p,P =

4、 InV動(dòng)量定理合外力的沖量等于質(zhì)點(diǎn)（或質(zhì)點(diǎn)系）的動(dòng)量的增量，即六.動(dòng)量守恒定律質(zhì)點(diǎn)系所受合外力為零時(shí)，其總動(dòng)量將保持不變，即P =耳Pi =常矢量七.質(zhì)心的位置矢量質(zhì)心是質(zhì)點(diǎn)系質(zhì)量分布的中心，其位置矢量為質(zhì)量連續(xù)分布的物體質(zhì)心位置矢量rc = rdm / dm八.質(zhì)心和重心是兩個(gè)不同的物理概念，但在地球附近質(zhì)心和重心重合。 質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理質(zhì)點(diǎn)系所受的合外力等于質(zhì)點(diǎn)系的總質(zhì)量乘以質(zhì)心加速度，即F = mac九.質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理力矩質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量L = r×p = mr×角動(dòng)量定理質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量隨時(shí)間的變化率等于質(zhì)點(diǎn)系所受的合外力矩,其表達(dá)式 為dt十.質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量守恒定律對于

5、某定點(diǎn)，若質(zhì)點(diǎn)系所受的合外力矩為零,則質(zhì)點(diǎn)系的角動(dòng)量將保持不變。其表達(dá)式為L =工Li =恒量十一.變力做功dA = F dr, AAB = fBF dr十二.質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)同一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能之和稱為該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能。內(nèi)力和外力作功都能 改變質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能，且質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能變化量等于外力和內(nèi)力做功之和，即A外 + A內(nèi)=Eq _ Eki十三.保守力一般情況下力所作的功不但與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，還與中間的過程有關(guān)。如果某力 做功的大小只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)，而與中間的路徑無關(guān)，則稱該力為保守力。常見的 保守力有：重力、彈力、庫侖力和引力。十四.勢能保守內(nèi)力所作的功等于系統(tǒng)勢能的減小量

6、，即勢能屬于有保守力相互作用的整個(gè)系統(tǒng)，其值與勢能參考點(diǎn)的選取有關(guān)，但與參考系 無關(guān)。重力勢能EP= fgh彈性勢能EP=訴引力勢能UG叫叫EPr十五.對稱性對稱性也叫不變性，自然界中的對稱性都有一個(gè)守恒定律與之相對應(yīng)，動(dòng)量守恒源于 空間平移不變性，角動(dòng)量守恒源于空間旋轉(zhuǎn)不變性，能量守恒源于時(shí)間平移不變性。剛體力學(xué)提要1.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)可以用角量來描述:角速度d (X)= dt角加速度0 =字dt剛體作勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)的基本公式:2 = +2 = 0 + t, = t2,2. 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律M=邛=律at式中M表示作用于剛體的合外力矩，丿為作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，乙為定軸轉(zhuǎn)

7、動(dòng)剛體的角動(dòng)量，值為L = JCD3. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為描述剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量，其值的大小與剛體的總質(zhì)量、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)，定義為J =工 Ini r；J = r2dm平行軸定理J = Jc + Ind24.力矩的功W= Mde5.轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能Ekr =辛診6.定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)童守恒定律若剛體所受的對定軸的合外力矩為零，則剛體對該軸的角動(dòng)量不變。7.剛體的平面運(yùn)動(dòng)剛體作平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，剛體上所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都平行于某一平面。剛體的平面運(yùn)動(dòng)可 看作剛體隨質(zhì)心平動(dòng)及繞過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)的疊加(轉(zhuǎn)軸肯定與平面垂直)。剛體重力勢能EP = InghC剛體的動(dòng)能Ek =丄m + -J22 2熱學(xué)公

8、共1宏觀量和微觀量2. 平衡態(tài)：在不受外界影響的條件下，一個(gè)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變的狀態(tài)。3. 熱平衡：相互接觸的系統(tǒng)之間通過能量交換而達(dá)到的共同平衡態(tài)。4. 熱力學(xué)第寥定律：如果兩個(gè)系統(tǒng)同時(shí)與第三個(gè)系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，則這兩個(gè)系統(tǒng)接觸 時(shí)也處于熱平衡狀態(tài)。5. 溫度：溫度是表示物體冷熱程度的物理量，處于平衡態(tài)的各系統(tǒng)有相同的溫度。6. 攝氏溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)的關(guān)系：r = T-273.15 (OC)7. 理想氣體狀態(tài)方程：理想氣體在平衡態(tài)下pV = -RT或P = nkT其中 R = &31 丿 IHOrIK'l, R = 1.38 x 1023 J Kl氣體動(dòng)理論提要1. 理

9、想氣體壓強(qiáng)的微觀公式：1 2 P = -Hin = -Nt33 t2. 溫度的微觀統(tǒng)計(jì)定義:3. 自由度：確定一個(gè)物體空間位置的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)目。對剛性氣體分子而言，單原子分子 有三個(gè)自由度，雙原子分子有五個(gè)自由度，多原子分子有六個(gè)自由度。3.能量均分定理：在平衡態(tài)下，分子熱運(yùn)動(dòng)的每一個(gè)自由度的平均動(dòng)能都相等，其值等 于丄R7以i表示分子熱運(yùn)動(dòng)的總自由度，則一個(gè)分子的總平均動(dòng)能為2 = -kT2加?引理想氣體的內(nèi)能為5.速率分布函數(shù):TnT/(U)=6麥克斯韋速率分布函數(shù):7.三種速率:dNNdu平均速率方均根速率8. 玻耳茲曼分布律：平衡態(tài)下某狀態(tài)區(qū)間(粒子能量為£)的粒子數(shù)正比于d重

10、力場中粒子數(shù)密度按高度的分布(溫度均勻)：H = UQe-n,8hfk9. 氣體分子的平均自由程：J IkTy27id2n VIdp10. 范德瓦耳斯方程：采用有吸引力的剛性球分子模型，對于Imol氣體(p + -)(V-b) = RTV-熱力學(xué)基礎(chǔ)提要1平衡態(tài)在不受外界影響的條件下，一個(gè)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變的狀態(tài).2準(zhǔn)靜態(tài)過程過程進(jìn)行中的每一時(shí)刻，系統(tǒng)的狀態(tài)都無限接近于平衡態(tài)。準(zhǔn)靜態(tài)過程 可以用P-V圖上的一條實(shí)線表示。3.準(zhǔn)靜態(tài)過程中系統(tǒng)對外作的體積功dA = pdV,A= P PdV,功是過程量。4熱量系統(tǒng)和外界之間或兩個(gè)物體間由于溫度不同而交換的熱運(yùn)動(dòng)能量，熱量也是過 程量。5熱

11、力學(xué)第一定律Q=EndQ = dE + dA6.熱容C =dT(dQ)n定壓摩爾熱容量CP=今么P dT定容摩爾熱容量 CV =dT邁耶公式CP-CV=RCn比熱容比y =丄CVM理想氣體的內(nèi)能E = E.-E1= -Cv(T.-TI)MInOl7絕熱過程Q = A = EI-EZ理想氣體的準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程p"=常量,A= PM 一 PM/-1絕熱自由膨脹理想氣體的內(nèi)能不變，溫度不變。&循環(huán)過程 正循環(huán)：系統(tǒng)從高溫?zé)嵩次鼰幔瑢ν庾龉?，向低溫?zé)嵩捶艧?。效率?=£ = 1-學(xué)。制冷循環(huán)：外界對系統(tǒng)做功的同時(shí)系統(tǒng)從低溫?zé)嵩次諢崃?，向高溫?zé)?源放熱。制冷系數(shù)為Q=2。A

12、QL -Qi9卡諾循環(huán)系統(tǒng)只和兩個(gè)恒溫?zé)嵩催M(jìn)行熱交換的準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過程。正循環(huán)的效率為 77 = 1-三Tt逆循環(huán)的制冷系數(shù)T1-T210熱力學(xué)第二定律克勞修斯表述熱量不可能自動(dòng)地由低溫物體傳到高溫物體。開爾文表述熱機(jī)不可能由單一熱源吸收熱量使之完全變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其它影響。微觀意義自然過程總是沿著使分子運(yùn)動(dòng)更加無序的方向進(jìn)行?？赡孢^程無摩察的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆過程。12. 克勞修斯箱ds =晉（可逆過程）f器（可逆過程）爛增加原理5 0（孤立系統(tǒng),等號適用于可逆過程）13玻耳茲曼爛S = RInQ靜電場提要1. 電荷的基本性質(zhì)：兩種電荷，量子性，電荷守恒，電荷的相對論不變性。2. 庫侖定律：真空中

13、兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力4底O r3. 電場強(qiáng)度：E =匚,g°為試探電荷。Qo4. 電偶極子在靜電場中受到的力矩：M = ×E*1 （J *5. 點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式：E= Ler4磯r-6. 電通量：= JE dF7. 靜電場中的高斯定理：iE-dS-Yqi ,高斯定理表明靜電場為有源場。6內(nèi)&典型靜電場的場強(qiáng)：均勻帶電球面E = O（球面內(nèi)）e = -L±74庇。r2 r均勻帶電球體基5九球體內(nèi)）E =（球體外）4底0廠均勻帶電長直導(dǎo)線E = =上一（方向垂直于帶電直線） EorL 2 叭r無限人均勻帶電平面（方向與帶電平面垂直）9. 靜電場力做功

14、的特點(diǎn)：做功的人小與路徑無關(guān)，電場力是個(gè)保守力。10. 靜電場的環(huán)路定理：年di = 0,環(huán)路定理表明靜電場無旋。.電場中某點(diǎn)的電勢：UP=E dl12.電場中兩點(diǎn)的電勢差：UabbEdlJa13. 點(diǎn)電荷的電勢公式：UP= 一丄4底0 r14由電勢求電場強(qiáng)度：E = -i+ j + 15. 電偶極子在電場中的電勢能：We=-Pe E16. 導(dǎo)體的靜電平衡條件：導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)等于零，導(dǎo)體是個(gè)等勢體，導(dǎo)體表面的電 場線與表面垂直，導(dǎo)體表面的電場強(qiáng)度與導(dǎo)體表面上電荷面密度的關(guān)系為17. 平行板電容器的電容：C=軍a18.球形電容器的電容:19.圓柱形電容器的電容：C =2庇呱心/心）20.電介質(zhì)對

15、電容器的影響：C = rC021有極分子電介質(zhì)的極化：有極分子在外電場作用卞發(fā)生轉(zhuǎn)向極化。22. 無極分子電介質(zhì)的極化：無極分子在外電場作用下正負(fù)電荷重心發(fā)生位移產(chǎn)生位 移極化。23. 電解質(zhì)中的電場：由自由電荷產(chǎn)生的電場瓦和極化電荷產(chǎn)生的附加電場臣迭加而成，即E =瓦+巨EQlE = r （各向均勻電介質(zhì)中）24.電位移矢量：D = ' »rQE = E25.介質(zhì)中的高斯定理：DdS = qS26.電容器儲存的能量：O2 11W= = -CU2 = -QU e 2C 2227.電場的能量密度：1口，1 2= -DE28.電場的總能量：W-WedV-Q6rE dv穩(wěn)恒磁場提要

16、1.磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量方向就是小磁針北極受到的作用力方向，其大小為B = 5竺 （Fm才為運(yùn)動(dòng)電荷受到的最大作用力的大?。?qur /0 Idl X rJ 4龍 r32. 畢奧-薩伐爾定律電流的磁場 B = dB真空中的磁導(dǎo)率“° =4×107TV A2無限長載流直導(dǎo)線的磁場B=叢2加載流長直螺線管內(nèi)的磁場B = Qnl3. 磁場的高斯定理BdS = Q4. 恒定電流的安倍環(huán)路定理iBdl = 0ii（真空中）內(nèi)廬/ =工厶（磁介質(zhì)中）內(nèi)5. 洛侖茲力運(yùn)動(dòng)電荷在電磁場中受到的作用力為F = qE + q×B運(yùn)動(dòng)電荷在磁場力作用卞作螺旋運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)半徑加 USin

17、eLx =q螺距I 2mcos & h =qB6.霍爾效應(yīng)在磁場中載流導(dǎo)體出現(xiàn)橫向電勢差的現(xiàn)彖，霍爾電勢差的大小為UAAf= Tnq a7.安倍力載流導(dǎo)體在磁場中受到的作用力F = ldl×B載流平面線圈的磁矩為=ISn = IS載流平面線圈在均勻磁場中受到的力矩M = n×B載流線圈在均勻磁場中的勢能叱“=-石XE&磁介質(zhì)磁介質(zhì)是能夠影響磁場分布的物質(zhì)。磁介質(zhì)在外加磁場作用下產(chǎn)生附加磁場的過程叫做磁化。根據(jù)磁化特點(diǎn)的不同可把磁介質(zhì)分為順磁質(zhì)、抗磁質(zhì)和鐵磁質(zhì)。9.磁化強(qiáng)度VM = XmH = （JLir-I）H10. 磁場強(qiáng)度H = PlAQ ",二 PlP11. 鐵磁質(zhì)有磁飽和和磁滯現(xiàn)象：溫度高于一定溫度（居里點(diǎn)）時(shí)鐵磁質(zhì)將轉(zhuǎn)化為 順磁質(zhì)，鐵磁質(zhì)的磁化特性可用磁疇來說明。電磁感應(yīng)提要1. 法拉第電磁感應(yīng)定律fW = 一-J-dt式中W為線圈