大连理工大学大学物理课件
2024版《大学物理学》PPT课件[1]
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《大学物理学》PPT课件•课程介绍与学习目标•经典力学基础•热学基础与热力学定律•电磁学基础与应用•光学基础知识与应用•近代物理初步探讨01课程介绍与学习目标大学物理学课程概述大学物理学是理工科学生必修的一门重要基础课程，旨在培养学生掌握物理学基本概念、原理和方法，具备分析和解决物理问题的能力。
课程内容包括力学、热学、电磁学、光学和近代物理等多个领域，涉及物质的基本性质、相互作用和运动规律等方面。
大学物理学不仅是后续专业课程的基础，也是培养学生科学素质、创新思维和实践能力的重要途径。
掌握物理学基本概念、原理和方法，理解物理现象的本质和规律。
具备运用物理学知识分析和解决实际问题的能力，能够运用数学工具处理物理问题。
了解物理学在科技、经济和社会发展中的应用，培养科学素质和创新思维。
具备良好的实验技能和数据处理能力，能够独立完成物理实验和数据分析。
01020304学习目标与要求教材及参考书目教材《大学物理学》（上、下册），高等教育出版社。
参考书目《普通物理学教程》（力学、热学、电磁学、光学、近代物理分册），高等教育出版社；《费曼物理学讲义》，上海科学技术出版社等。
02经典力学基础刚体的定轴转动转动惯量、转动动能、角动量等平动、转动、角速度、角加速度等曲线运动抛体运动、圆周运动等质点运动学基本概念位置矢量、位移、速度、加速度等直线运动匀速直线运动、匀变速直线运动等质点与刚体运动学牛顿第一定律牛顿第二定律牛顿第三定律应用举例牛顿运动定律及应用01020304惯性定律，阐述物体不受力时的运动状态F=ma ，阐述物体受力与加速度的关系作用力与反作用力定律，阐述物体间相互作用的规律万有引力定律、弹性力、摩擦力等动量守恒定律角动量守恒定律能量守恒定律应用举例动量、角动量及能量守恒定律系统不受外力或所受外力之和为零时，系统总动量保持不变系统能量的转化和传递遵循能量守恒原则，即系统总能量保持不变系统不受外力矩或所受外力矩之和为零时，系统总角动量保持不变碰撞问题、质点和刚体的定轴转动问题等03热学基础与热力学定律描述物体热状态的物理量，与物体内部微观粒子热运动程度相关。
大连理工大学《大学物理-力学、振动与波动》课件-第5章
§5惠更斯原理波的衍射波的反射与折射一、惠更斯原理OS 1S 2u ∆tu ∆tS 1S 2在均匀的自由空间波传播时，任一波面上的每一点都可以看作发射子波的点波源，以后任意时刻，这些子波的包迹就是该时刻的波面。
——波沿直线传播t+∆t 时波面t 时波面t+∆t 时波面S1i 2三、波的反射与折射介质1MN反射波与入射波在同一介质中传播tu MD AN ∆==i容易算出i i '=（n 1）（n 2）A B C DMNi 1i1tu MD ∆1=tu AN ∆2=21u u AN MD =2sin i AD AN =1sin i AD MD =11u c n =22u c n =2211sin sin i n i n =介质2A B C D1122sin sin i u i u =21n =介质2相对于介质1的折射率折射波与入射波在不同介质中传播介质相对于空气的折射率声波—机械纵波一、声压媒质中有声波传播时的压力与无声波传播时的静压力之差纵波—疏密波稀疏区域：实际压力小于静压力，声压为负值稠密区域：实际压力大于静压力，声压为正值§7声波与声强级次声波可闻声超声波声压是仪器所测得的物理量定义声压：p = p -p 0对某声波媒质无声波——静压力p 0 、密度ρ0有声波——压力p 、密度ρ)(Hz ν2020000p+pV+∆V ∆V。
大连理工大学《大学物理-相对论、电磁学》课件-第6章相对论基础(上)
相对论基础作者余虹姜东光欧洲核子中心CERN广袤的星空神秘的宇宙广袤的星空，神秘的宇宙，多少遐想在科学面前成为现实。
多少遐想在科学面前成为现实60616.0相对论序言6.1 经典相对性原理和伽利略变换6.26.2 狭义相对论和洛伦兹变换6.3 狭义相对论的时空观狭义相对的时观6.4 狭义相对论动力学6.5 广义相对论简介Albert Einstein (1879—1955)6.0 相对论序言物宏观低速——经典物理狭义相对论S.R.广理领微观低速——量子物理广义相对论G.R.域拓微观高速——相对论量子物理宏观高速——相对论展微观：l <10 –10 m 高速：v >10 7ms -1镶蟹状星云脉冲星NOV 48个Fe 原子的Cu 表面吸积盘－喷流伽利略的大船A 靶室10束激光引发聚变人类认识宇宙：地平在下地为球形静止在宇日心说亚里士多德哥白尼天穹在上宙中心直接观察望远镜爱因斯坦开普勒行星三定律相对论牛顿万有引力1. 关于相对论的一些问题爱因斯坦的些故事2. 爱因斯坦的一些故事33. 相对论有什么用？4. 怎样学习相对论？返回3怎样学习相对论2. 爱因斯坦的一些故事A. 1879年3月14日，爱因斯坦生于德国乌尔姆，犹太血统B.上学前，父亲给他一个指北针，指针总要指着南极使他着迷很指着南北极，使他着迷了很久C.和牛顿样并不早慧，3岁还不会说话，C和牛顿一样并不早慧岁还不会说话少儿学习期间也无“神童”的表现，在教师眼里显得平庸迟钝主要是对教师的呆板教学方法感到不满，而具有很强的独立自主、勤奋自学的探索能力D. 爱因斯坦家教的影响2. 爱因斯坦的一些故事(续)E. 在中学时代就自学了包括微积分在内的基础数学及某些理论物理知识F F. 瑞士阿劳中学的幸福时光G. 进入大学后，独自修读了经典理论物理，G进入大学后独自修读了经典理论物理研究了麦克斯韦电磁理论H. 动手实验寻找以太存在的证据J. 大学时代的朋友: 格拉斯曼—后成为数学家6.1经典相对性原理和伽利略变换一、伽利略封闭船舱里的力学实验不能区分船是静止还是匀速直线运动。
大学物理-波动(大连理工大学课件)
该时刻的波形曲线.
1
( x ) 0
A
B
X
1
C
2
D
3
1
(3). 如果 t , x 都变化， (t , x)
这时，对应一个 t ,就有一个波形，即给出了不同时刻 的波形，反映了波形的传播。
1
1( x 1) 2( x 2) 0
1 1
t1
X1
u
波速u— 由媒质的密度和弹性模量决定。 （1）在一根张紧的绳索和弦线中，横波的波速为
T
T
u
— 即质量线密度。
T0
T0为张力， 为绳索或弦线单位长度上的质量
（2）在固体细棒中的传播的纵波波速为
u Y
其中，Y为扬氏弹性模量， 为媒质的质量体密度。
杨氏弹性模量Y： 在细棒（即直杆）两端加上与杆平行的力 f 拉伸或 压缩，杆的长度将由 0变为 ，长应变以长度的相对增 量来表征，长应变（协变）定义为
（4）流体是没有切变弹性的(G=0),因此,流体中只能传播 纵波。 纵波波速
u
k
* 水面波—即不是横波，也不是纵波—是一种比较 复杂的波。振动的回复力也不是弹性力，而是重力和 表面张力。
§5 . 2 波函数(或波动方程)
1.波函数(或称波的表达式) 媒质中各质点的振移 (t , x) 随着各质点平衡位置x和时
横波只能在固体中产生，在气体.液体中不能传播横 波。因为横波的振动方向与传播方向垂直，媒质的形变表 现为切变。那么什么是切变呢？ 设有一圆柱体，两端底面上受到切向力f作用，产生一切 变，切变中协变的量值用 角表示。 S
f
f 应力（协强）
s
物理系班 大连理工大学(共9张PPT)
思想篇
• 思想于人，如树之葱郁、水之晶莹。为了使我班同学思想上团结一致，我班曾多 次召开主题班会，指出同学们思想上共性与个性的缺陷，并以寝室为单位互帮互 助。经过一段时间的努力，同学们思想上都有了很大的提高。开学初便有超过三 分之一的同学向党组织递交了入党申请书，还有不少同学成为“两组”学习的成 员。在赵鹏巍同学的努力下最终夺取了物理系第一名的佳绩，更加增强了同学们 的自信心和班级的凝聚力。但我们并不满足，因为这不仅仅是个开始，而思想建 设方面是个漫长的过程，非一朝一夕所成。只有不让寸土，才能成为高山；只有 不捐细流，才能成就大海。因为我们年轻，所以我们敢于创新；因为我们勇敢， 所以我们的成就必将更大，必将更加辉煌。
在过去的两个月中，我班还开办了“学习经验交流会”和“两组学习”的活动。“学习 经验交流会”上我们请来了很多成绩优秀的学长对我们在学习中遇到的困难进行指导。 通过这次交流会，同学们受益匪浅，许多学习上的困难和疑惑都得到了解答。在“两组 学习”活动中，我班同学刻苦学习这方面知识，并且发扬了艰苦奋斗和团结协作的精神， 并最终在物理系与电气系举办的“两组知识”竞赛中获得物理系第一名。
我们来到大学的首要目的就是来求学的，学习无疑是一个大学生大学生活中最重要的一部分。
上的一课，也是最难忘、最有意义的一课。 因为我们年轻，所以我们敢于创新；
我们全班同学将会在自己制定的目标的指引下，不荒废军训是我们大学生活懂得第一课,是每个大学生必上的一课,也是最难忘、最有意义 的一节课。
• 我们在军训生活中表现突出，我班有１２人加入 思想于人，如树之葱郁、水之晶莹。
2024版《大学物理》全套教学课件(共11章完整版)
01课程介绍与教学目标Chapter《大学物理》课程简介0102教学目标与要求教学目标教学要求教材及参考书目教材参考书目《普通物理学教程》（力学、热学、电磁学、光学、近代物理学），高等教育出版社；《费曼物理学讲义》，上海科学技术出版社等。
02力学基础Chapter质点运动学位置矢量与位移运动学方程位置矢量的定义、位移的计算、标量与矢量一维运动学方程、二维运动学方程、三维运动学方程质点的基本概念速度与加速度圆周运动定义、特点、适用条件速度的定义、加速度的定义、速度与加速度的关系圆周运动的描述、角速度、线速度、向心加速度01020304惯性定律、惯性系与非惯性系牛顿第一定律动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律牛顿第二定律作用力和反作用力、牛顿第三定律的应用牛顿第三定律万有引力定律的表述、引力常量的测定万有引力定律牛顿运动定律动量定理角动量定理碰撞030201动量定理与角动量定理功和能功的定义及计算动能定理势能机械能守恒定律03热学基础Chapter1 2 3温度的定义和单位热量与内能热力学第零定律温度与热量热力学第一定律的表述功与热量的关系热力学第一定律的应用热力学第二定律的表述01熵的概念02热力学第二定律的应用03熵与熵增原理熵增原理的表述熵与热力学第二定律的关系熵增原理的应用04电磁学基础Chapter静电场电荷与库仑定律电场与电场强度电势与电势差静电场中的导体与电介质01020304电流与电流密度磁场对电流的作用力磁场与磁感应强度磁介质与磁化强度稳恒电流与磁场阐述法拉第电磁感应定律的表达式和应用，分析感应电动势的产生条件和计算方法。
法拉第电磁感应定律楞次定律与自感现象互感与变压器电磁感应的能量守恒与转化解释楞次定律的含义和应用，分析自感现象的产生原因和影响因素。
介绍互感的概念、计算方法以及变压器的工作原理和应用。
分析电磁感应过程中的能量守恒与转化关系，以及焦耳热的计算方法。
电磁感应现象电磁波的产生与传播麦克斯韦方程组电磁波的辐射与散射电磁波谱与光子概念麦克斯韦电磁场理论05光学基础Chapter01光线、光束和波面的概念020304光的直线传播定律光的反射定律和折射定律透镜成像原理及作图方法几何光学基本原理波动光学基础概念01020304干涉现象及其应用薄膜干涉及其应用（如牛顿环、劈尖干涉等）01020304惠更斯-菲涅尔原理单缝衍射和圆孔衍射光栅衍射及其应用X射线衍射及晶体结构分析衍射现象及其应用06量子物理基础Chapter02030401黑体辐射与普朗克量子假设黑体辐射实验与经典物理的矛盾普朗克量子假设的提普朗克公式及其物理意义量子化概念在解决黑体辐射问题中的应用010204光电效应与爱因斯坦光子理论光电效应实验现象与经典理论的矛盾爱因斯坦光子理论的提光电效应方程及其物理意义光子概念在解释光电效应中的应用03康普顿效应及德布罗意波概念康普顿散射实验现象与经德布罗意波概念的提典理论的矛盾测不准关系及量子力学简介测不准关系的提出及其物理量子力学的基本概念与原理意义07相对论基础Chapter狭义相对论基本原理相对性原理光速不变原理质能关系广义相对论简介等效原理在局部区域内，无法区分均匀引力场和加速参照系。
刚体的转动课件——大连理工大学
1 2 2 J ml mh 12
的伸开和收拢，正是为了改变转动惯量，从而改变角速度，使旋 转加快。 跳水运动员作表演时，常在空中先把手臂和腿蜷缩起来，以 减小转动惯量和增大角速度, 在快到水面时, 则又把手、腿伸直, 增大转动惯量以减小角速度，于是以一定的方向落入水中。 1988年24届奥运会上，我国高台跳水运动员许艳梅（17岁） 以她精湛的技术，优美的动作，为我国夺得了第一枚金牌。跳板 跳水金牌获得者高敏，被外国人誉为领导世界跳水新潮流，可见 她的跳水功夫非同寻常，我们大家在电视中也看到，高敏不但跳 水的技术动作美，而且落入水中后水花压的非常好，我们看到她 进入水中后掀起的水花很小。 以上所述都是应用动量矩守恒的例子。
2 1 t t d
lim0 t
1 2
d 2 rad / s 2 t dt dt
2
4 . 角量与线量的关系及匀加速转动公式
z
0
x
p s
v
P 点的速率 v lim0 t t dv d at dt dt 2 y ( ) 2 2 an v
2 . 转动惯量
J
(1) 与总质量有关 (2)
J m
J
2
i 1
mi
n
2 i
木 R
铁 R
m, 一定，与质量分布有关
三.平行轴定理
(3) 与转轴的位置有关 圆盘
1 2 J 02 mr 2
J d J c md
2
d
01
02
1 2 3 2 2 J 03 mr mr mr 2 2 质心轴转 m 1 2 2 动惯量 J 01 mr md r 2 03
大连理工大学《大学物理-力学、振动与波动》课件-第3章
a
R
R T1
T2 T1=T2=T
m
mg h
m
RT J1MR 2a
2
M +） mg T ma
mg ma 1 Ma
2
a 2 mg
2m M
v 2 v002 2ah
v 2ah 4mgh v
2m M
R
3
1
刚体转动的动能定理 P41
dr
r
d
d A F d r F d r cos
1
第3章 刚体力学 3.1 刚体的运动 3.2 刚体定轴转动定律 3.3 刚体的复合运动
2
3.1 刚体的运动
刚体：质点间相对位置不变——刚体形状和体积不变化。
刚体运 动的基 本形式
平动— 刚体上所有 点运动都相同。 转动— 定轴、非定轴。
一般运动= 平动+ 转动
d
d
dt
d d2
d t d t2
F3
dt L rmv
v r
MM d JJ
L Jr2m dt
F1
M = 0 L = 常量——角动量守恒
F 可能不为 0
J = 常量 J
J
说明 J 变化 理解为由一种刚体 转变为另一种刚体，
且外力矩 为 0 2
例题 已知：M、R、m，绳质量不计，求：物体由 静止开始下落h 高度时的速度和滑轮的角速度。
dm
Or
dJ r2 d m
J dJ r 2 d m 单位：kg m2
J
M
2
J dJ r2 d m
J
M
最一般情形： d m ρr
dV
常用质量
密度 为
常量：
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它们的静电能之间的关系是[ ]。
.A 球体的静电能等于球面的静电能 .B 球体的静电能大于球面的静电能 .C 球体的静电能小于面的静电能
.D 球体内的静电能大于球面内的静电能，球体外的静电能小于球面外的静电能 答案：【B 】
解：设带电量为Q 、半径为R ，球体的电荷体密度为ρ。
由高斯定理，可以求得两种电荷分布的电场强度分布
02
2επQ E r S d E S
==⋅⎰⎰
，2
002r Q E επ=
对于球体电荷分布：
03223402
03
1>==ερεπρ
πr r
r E ，（R r <）；2022r Q E επ=，（R r >）。
对于球壳电荷分布：
0/1=E ，（R r <）；2
0/
22r
Q E επ=
，（R r >）。
可见，球外：两种电荷分布下，电场强度相等；球内：球体电荷分布，有电场，球壳电荷分
布无电场。
静电场能量密度202
1
E εω=
两球外面的场强相同，分布区域相同，故外面静电能相同；而球体(并不是导体)内部也有电荷分布，也是场分布，故也有静电能。
所以球体电荷分布时，球内的静电场能量，大于球面电荷分布时，球内的静电场能量；球体电荷分布时，球外的静电场能量，等于球面电荷分布时，球外的静电场能量。
2．1C 和2C 两空气电容器串联起来接上电源充电，然后将电源断开，再把一电介质板插入1C 中，如图6-1所示，则[ ]。
.A 1C 两端电势差减少，2C 两端电势差增大
.B 1C 两端电势差减少，2C 两端电势差不变 .C 1C 两端电势差增大，2C 两端电势差减小 .D 1C 两端电势差增大，2C 两端电势差不变
答案：【B 】
解：电源接通时，给两个串联的电容器充电。
充电量是相同的，是为Q 。
则两个电容器的电压分别为
11C Q U =
，2
2C Q U = 电源断开后，1C 插入电介质，两个电容器的电量不变，仍然都是Q 。
但1C 的电容增大，因此1C 两端的电压降低；而2C 不变，因此，2C 两端的电压不变。
3．一平行板电容器，板间相距d ，两板间电势差为U ，一个质量为m ，电荷为e -的电子，从负极板由静止开始向正极板运动，它所需的时间为[ ]。
.A
2md eU .B 2md eU .C 22md eU .D 答案：【D 】 解：两极间的电场d U E =
，电子受力d
eU m F a d eU eE F 2==∴-=-= 由eU
md t at d 2
2221=∴=
4．将半径为10cm 的金属球接上电源充电到3000V ，则电场能量W = 。
答案：)(1055
J -⨯
解：孤立导体球的电容为：R C 04πε=，所以，充电到V U 3000=时，
)(10530001.01085.814.3242
1
215212202J RU CU W --⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯==πε
5．A 、B 为两个电容值都等于C 的电容器，已知A 带电量为Q ，B 带电量为2Q ，现将A 、B 关联在一起后，则系统的能量变化W ∆= 。
答案：C
Q 42
-
解：未并联前，两电容器储存的总能量为：C
Q C Q C Q W 252)2(22
22=+= 当并联后，总电容为：C C C C 2/
=+=，总电量不变：Q Q Q Q 32/=+=，
则并联后，总电压为：C Q
C
Q U 23///
==
并联后，储存的总能量为：C
Q C Q C U C W 49)23(22121222///
=⋅⋅==
系统的能量变化为：C
Q C Q C Q W W W 42549222/
-=-=-=∆ 6．一平行板电容器电容为0C ，将其两板与一电源两极相连，电源电动势为ε，则每一极板
上带电量为 。
若在不切断电源的情况下将两极板距离拉至原来的两倍，则电容器内电场能量改变为 。
答案：ε0C ，204
1
εC -
解：（1）ε00C U C Q == 。
电容器储存的静电场能量为20202
1
21εC U C W == （2）当增大两极板的距离时，平行板电容器电容为0/
2
1
C C =。
因为电源未切断，故电容两端电压ε==U U /
不变，则电容器储存的静电场能量为
202///4
1
21εC U C W ==
电容器储存的静电场能量的变化为：20/
4
1
εC W W W -
=-=∆ 7．两层相对介电常数分别为1r ε和2r ε的介质，充满圆柱形电容器之间，如图6-2示。
内外圆筒（电容器的两极）单位长度带电量分别为λ和λ-，求：()1两层介质中的场强和电位移矢量；()2此电容器单位长度的电容。
答案：同作业5中第6题的计算。
8．充满均匀电介质的平行板电容器，充电到板间电压1000U V =时断开电源。
若把电介质从两板间抽出，测得板间电压03000U V =，求：()1电介质的相对介电系数r ε；()2若有
介质时的电容3
1 2.010C F μ-=⨯，抽出介质后的电容0C 为多少？()3抽出电介质时外力所
做的功。
解：(1)有电介质和无电介质时，电容器的电容间的关系：0C C r ε=，切断电源，电容器带电量不变，00000 U C U C U C CU r ==∴ε， ，3U
U 0
r ==∴ε (2) F 106.7C
C 4-r
0με⨯==
(3) J 101213-2⨯==CU W ,J 1032
13
-2000⨯==U C W J 102W -A -30⨯==W 外
9．有一导体球与一同心导体球壳组成的带电系统，球的半径1 2.0R cm =，球壳的内、外半
径分别为2 4.0R cm =，3 5.0R cm =，其间充以空气介质，内球带电量8
3.010Q C -=⨯时，
求：()1带电系统所存储的静电能；()2用导线将球与球壳相连，系统的静电能为多少？ 解：(1)由导体的静电平衡条件和电荷守恒定律、高斯定理，可分析得：导体球上所带电量在球面，电量为Q +；球壳内表面带电量为Q -，外表面带电量为Q + 。
由高斯定理可得各个区域的电场分布：
)
(010R r E <=，)(4212
01R r R r Q
E <<=
πε，
)(0322R r R E <<=，)(432
03R r r
Q
E >=πε 带电系统所储存的能量为：
)111(82)4(212)4(212121212121212
1
3
2102220022002
302102
3022021002002032
13
213
322
11
R R R Q rdr r Q rdr r Q dV
E dV E dV
E dV E dV E dV E dV
E dW W R R R R R R R R R R R R e e +-=+=+=+++===⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰⎰∞
∞
∞
πεππεεππεεεεεεεεε
(2) 当内球与球壳连在一起时，由于球与球壳是等势体，在球与球壳之间没有电场，01=E ；在两面上的电量中和，只有球壳外表面带Q +电量，电场只分布在3R r >区域，可求得：
30222
002302082)4(2121213
3R Q rdr r Q dV E dV E dW W R R e e πεππεεεε=====⎰⎰⎰⎰∞
∞。