(2024年)大學(xué)物理全套課件

大學(xué)物理全套課件12024/3/26目錄緒論力學(xué)熱學(xué)電磁學(xué)光學(xué)近代物理22024/3/2601緒論32024/3/26大學(xué)物理主要研究物質(zhì)的基本性質(zhì)、相互作用和運動規(guī)律，包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和近代物理等領(lǐng)域。通過實驗和理論推導(dǎo)，揭示自然界的基本規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和實驗技能，為其他自然科學(xué)和工程技術(shù)提供基礎(chǔ)支撐。大學(xué)物理的研究對象和任務(wù)任務(wù)研究對象42024/3/26實驗方法通過觀察、測量和分析實驗現(xiàn)象，揭示物理規(guī)律，驗證物理理論。數(shù)學(xué)方法運用數(shù)學(xué)工具對物理現(xiàn)象進行定量描述和推導(dǎo)，建立物理模型和理論。計算方法利用計算機進行數(shù)值模擬和計算，解決復(fù)雜物理問題。大學(xué)物理的研究方法52024/3/26大學(xué)物理的學(xué)習(xí)方法和要求學(xué)習(xí)方法注重課堂聽講、課后復(fù)習(xí)、獨立思考和動手實踐相結(jié)合，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和解決問題的能力。要求掌握基本概念、基本原理和基本方法，理解物理現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律，具備分析和解決實際問題的能力。同時，要注重實驗技能的培養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)的提升。62024/3/2602力學(xué)72024/3/26定義、特性和應(yīng)用質(zhì)點的基本概念位置矢量的表示、位移的計算位置矢量與位移速度的定義、加速度的計算速度與加速度基本公式、速度-時間圖像、位移-時間圖像勻變速直線運動質(zhì)點運動學(xué)82024/3/26010203牛頓第一定律慣性定律、慣性系與非慣性系牛頓第二定律動量定理的推導(dǎo)、質(zhì)點系的動量定理牛頓第三定律作用力和反作用力、質(zhì)點系的動量守恒定律牛頓運動定律92024/3/26沖量的定義、動量定理的表述和證明動量定理系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零時的動量守恒動量守恒定律完全彈性碰撞、完全非彈性碰撞和一般碰撞的處理方法碰撞問題動量定理和動量守恒定律102024/3/26功的定義和計算動能定理重力勢能機械能守恒定律恒力做功、變力做功的計算方法合外力做功與動能變化的關(guān)系重力做功與路徑無關(guān)的特性、重力勢能的定義和計算只有重力或彈力做功時，系統(tǒng)的機械能守恒0401功和能0203112024/3/2603熱學(xué)122024/3/26123溫度是物體熱度的量度，通常使用溫度計進行測量。溫度的標(biāo)度包括攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)和開爾文溫標(biāo)等。溫度的定義和測量熱量是物體之間由于溫度差異而傳遞的能量。熱量傳遞的方式有傳導(dǎo)、對流和輻射三種。熱量的定義和性質(zhì)熱力學(xué)零度是絕對零度，即物體內(nèi)部粒子運動停止時的溫度。在此溫度下，物體的內(nèi)能為零。熱力學(xué)零度溫度和熱量132024/3/26熱力學(xué)第一定律的表述01熱力學(xué)第一定律指出，熱量可以從一個物體傳遞到另一個物體，也可以與機械能或其他能量互相轉(zhuǎn)換，但是在轉(zhuǎn)換過程中，能量的總量保持不變。內(nèi)能、功和熱量之間的關(guān)系02內(nèi)能是物體內(nèi)部所有粒子的動能和勢能之和，功是力在力的方向上移動的距離的乘積，熱量是物體之間由于溫度差異而傳遞的能量。這三者之間的關(guān)系可以用熱力學(xué)第一定律來描述。熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用03熱力學(xué)第一定律可以應(yīng)用于各種熱力學(xué)過程和現(xiàn)象的分析和計算，如熱機的效率、制冷機的性能、熱傳導(dǎo)和熱輻射等。熱力學(xué)第一定律142024/3/26熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律揭示了自然界中各種現(xiàn)象的方向性和不可逆性，如熱傳導(dǎo)的方向性、機械能損失的方向性等。同時，它也提供了判斷熱力學(xué)過程是否可能進行的標(biāo)準(zhǔn)。熱力學(xué)第二定律的應(yīng)用熱力學(xué)第二定律指出，不可能從單一熱源取熱使之完全轉(zhuǎn)換為有用的功而不產(chǎn)生其他影響。也就是說，熱力學(xué)過程具有方向性，不可逆性。熱力學(xué)第二定律的表述熵是表示系統(tǒng)無序程度的物理量。在可逆過程中，系統(tǒng)的熵保持不變；在不可逆過程中，系統(tǒng)的熵總是增加的。熵的概念152024/3/26熵增加原理指出，在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何變化或過程，總是向著使系統(tǒng)熵的總值增大的方向進行，也就是向著使系統(tǒng)更不穩(wěn)定、更無序的方向進行。這個原理也稱為熵增原理或熱力學(xué)第二定律的又一種表述。熵的物理意義在于它反映了系統(tǒng)的無序程度或混亂程度。系統(tǒng)的熵越大，表示系統(tǒng)越無序、越混亂；反之，系統(tǒng)的熵越小，表示系統(tǒng)越有序、越穩(wěn)定。熵增加原理可以應(yīng)用于各種自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象的分析和解釋。例如，它可以解釋為什么自然界中的能量總是從高溫物體流向低溫物體，為什么機械裝置在使用過程中會逐漸磨損和失效等。同時，在社會領(lǐng)域中，熵增加原理也可以用來解釋一些社會現(xiàn)象的發(fā)展趨勢和方向。熵增加原理的表述熵的物理意義熵增加原理的應(yīng)用熵和熵增加原理162024/3/2604電磁學(xué)172024/3/26電場強度和電勢的基本概念庫侖定律和電場強度的計算電勢差和電勢能的計算靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)電容和電容器0102030405靜電場182024/3/26穩(wěn)恒電流電流和電流密度的基本概念電源和電動勢基爾霍夫定律和電路分析歐姆定律和電阻定律192024/3/26磁介質(zhì)和磁化現(xiàn)象安培環(huán)路定理和畢奧-薩伐爾定律磁感應(yīng)強度和磁場的基本概念磁場對電流的作用力和洛倫茲力鐵磁質(zhì)和磁滯現(xiàn)象磁場0103020405202024/3/2601030402電磁感應(yīng)法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律動生電動勢和感生電動勢磁場能量和能量守恒自感和互感現(xiàn)象212024/3/2605光學(xué)222024/3/26ABDC光的直線傳播光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，如影子的形成、日食、月食等。光的反射光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，如平面鏡成像、球面鏡成像等。光的折射光從一種透明介質(zhì)斜射入另一種透明介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，如透鏡成像、棱鏡分光等。光的全反射光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，當(dāng)入射角大于或等于臨界角時，光線全部反射回原介質(zhì)的現(xiàn)象，如光纖通信等。幾何光學(xué)232024/3/26

波動光學(xué)光的干涉兩列或幾列光波在空間某些區(qū)域相互加強或相互削弱的現(xiàn)象，如雙縫干涉、薄膜干涉等。光的衍射光在傳播過程中遇到障礙物或小孔時，光將偏離直線傳播的路徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，如單縫衍射、圓孔衍射等。光的偏振光波是橫波，它的振動矢量（即電場強度矢量E或磁場強度矢量H）偏于波的傳播方向（即波矢量的方向）的現(xiàn)象，如自然光和偏振光等。242024/3/26波粒二象性光既具有波動性又具有粒子性，即光具有波粒二象性。波動性表現(xiàn)為光的干涉、衍射等現(xiàn)象；粒子性表現(xiàn)為光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)等現(xiàn)象。光的量子性光具有粒子性，即光是由一份份不連續(xù)的光子組成的，每個光子的能量與頻率成正比。光電效應(yīng)光子具有能量和動量，可以激發(fā)電子從原子中逸出，形成光電流的現(xiàn)象，如光電管、光電倍增管等?？灯疹D效應(yīng)光子與自由電子碰撞時，光子將部分能量轉(zhuǎn)移給電子，使電子獲得動能而反沖出來，同時光子本身能量減少、頻率降低的現(xiàn)象。量子光學(xué)基礎(chǔ)252024/3/2606近代物理262024/3/2603質(zhì)能關(guān)系愛因斯坦的質(zhì)能方程及其物理意義。01狹義相對論的基本原理愛因斯坦的兩個基本假設(shè)，即光速不變原理和相對性原理。02洛倫茲變換不同慣性參考系之間的時空坐標(biāo)變換關(guān)系。相對論基礎(chǔ)272024/3/26微觀粒子的波粒二象性，以及德布羅意波長和頻率的計算。德布羅意波不確定關(guān)系薛定諤方程海森堡不確定原理及其物理意義。描述微觀粒子運動狀態(tài)的基本方程，以及定態(tài)薛定諤方程的求解方法。030201量子力學(xué)基礎(chǔ)282024/3/26原子核的組成