普通物理学电子教案
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程守珠普通物理学六版电子教案1 1
arctg4
44
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（4）平均速度
v r x i y j 2 i 2 j t 0 ~ 2 s t t t
大小 vt 0 ~ 2 sv x vy 2 .8 2 (m /s)
(5)速度
vd rd xid yj 2 i 2 tj d t d t d t
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八、加速度
加速度—描述质点速度大小、方向变化快慢
加速度是描述质点速度的大小和方向随时间变化 快慢的物理量。
v(t)
z
P1
r(t)
o x
P2
r(tt)
v(tt) v
y
v(t)
v
v(tt)
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v(t)
z
P1
r(t)
o x
P2
v(tt)
r(tt)
y
v(t)
v
v(tt)
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七、速度
速度——描述质点运动的快慢和方向
粗平略均位描速移述度：：：t 时 r刻 ： vA ,r(t)rt t 时 刻 :B ,r ( t t ) t
A
r(t)
0
B r
r(t t)
在直角坐标系中
v r xi yj zk t t t t
即 vx x t， vy y t， vz z t
1.平均加速度
在Δt时间内，速度增量为 v ，v ( t t ) v ( t )
定义:平均加速度a
v
，方向与速度增量的方向相同。
t
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2.瞬时加速度
当△t趋于0时，P1点趋于P2点，平均加速度的极限表
示质a点在Δlittm时0 Δ刻Δvt通过dPd1vt点的dd瞬2t时2r 加速度与加简速称度加定速义度.
普通物理学电子教案
在外场作用下，每个分子中的所有电子都产生感应磁矩 Pm 则磁介质产生附加磁场 B ' B ' 与外场方向相反
顺磁质磁化 抗磁质磁化
结论：在外场作用下，电子产生附加的转动，从而形成附加
将顺磁质放入外场 B0
分子环流在外场作用下， 产生取向转动， 磁矩将转 向外场方向 —— 宏观上 产生附加磁场
磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线
对于任意闭合曲面S
S
B dS B0 dS B'dS 0
S S
SB dS 0 (含磁介质的磁高斯定理)
四. 有磁介质时的安培环路定理
1. 束缚电流
以无限长螺线管为例
定义：磁化强度
一定条件下，可用安培环路定理求解磁场强度，然后再求解 磁感应强度。
例 一无限长载流直导线，其外包围一层磁介质，相对磁导率
r 1
求 (1) 磁介质中的磁化强度和磁感应强度
I
R1 R2
(2) 介质内外界面上的束缚电流密度 解 根据磁介质的安培环路定理
H dl H 2r I
M dl I '( L内）
L
(普遍关系式)
(3) 对于各向同性介质，在外磁场不太强的情况下
M m H m —— 介质的磁化率 M H B μ 0 H μ 0 M (1 m )μ 0 H μ 0μ r B0 B μ 0μ r H μ H
B B0 B B0
减弱原场
如 锌、铜、水银、铅等
顺磁质 增强原场 如 锰、铬、铂、氧等 顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。
弱 磁 性 物 质
顺磁质磁化 抗磁质磁化
结论：在外场作用下，电子产生附加的转动，从而形成附加
将顺磁质放入外场 B0
分子环流在外场作用下， 产生取向转动， 磁矩将转 向外场方向 —— 宏观上 产生附加磁场
磁介质存在时，磁感应线仍是一系列无头无尾的闭合曲线
对于任意闭合曲面S
S
B dS B0 dS B'dS 0
S S
SB dS 0 (含磁介质的磁高斯定理)
四. 有磁介质时的安培环路定理
1. 束缚电流
以无限长螺线管为例
定义：磁化强度
一定条件下，可用安培环路定理求解磁场强度，然后再求解 磁感应强度。
例 一无限长载流直导线，其外包围一层磁介质，相对磁导率
r 1
求 (1) 磁介质中的磁化强度和磁感应强度
I
R1 R2
(2) 介质内外界面上的束缚电流密度 解 根据磁介质的安培环路定理
H dl H 2r I
M dl I '( L内）
L
(普遍关系式)
(3) 对于各向同性介质，在外磁场不太强的情况下
M m H m —— 介质的磁化率 M H B μ 0 H μ 0 M (1 m )μ 0 H μ 0μ r B0 B μ 0μ r H μ H
B B0 B B0
减弱原场
如 锌、铜、水银、铅等
顺磁质 增强原场 如 锰、铬、铂、氧等 顺磁质和抗磁质的相对磁导率都非常接近于1。
弱 磁 性 物 质
程守珠普通物理学六版电子教案
质点与刚体运动学
质点运动学
描述质点位置、速度和加速度等运动学量，以及它们之间的关系。
刚体运动学
研究刚体绕定点转动时的角速度、角加速度等运动学量，以及刚体内各点的速度和加速度分布。
牛顿运动定律及应用
牛顿第一定律
阐述物体在不受外力作用时的运动状态，即惯性定律。
牛顿第二定律
描述物体受到外力作用时的加速度与外力及物体质量之间的关系， 即F=ma。
3
基尔霍夫定律
电路分析的基本定律，包括电流定律和电压定律 。
磁场基本性质与规律
磁感应强度
描述磁场的力的性质，反映磁场中某点的磁 场强弱和方向。
磁通量
描述磁场的能的性质，反映磁场中某区域的 磁通量大小。
磁场的基本规律
包括安培定律、毕奥-萨伐尔定律和磁高斯 定理，是研究磁场问题的基础。
电磁波产生、传播和接收原理
课程安排与时间表
课程安排
本课程共分为五个部分，分别为力学 、热学、电磁学、光学和近代物理。 每个部分包括多个章节，每个章节都 有明确的教学目标和要求。
时间表
本课程共36学时，每周3学时，共12 周。具体上课时间和地点由学校安排 。建议学生在课前预习相关章节，课 后及时复习并完成作业。
02
力学基础
02
粒子加速器和对撞机
粒子加速器的原理和应用，高能物理实验的重要工具。
03
宇宙学基本概念
大爆炸理论、宇宙膨胀、暗物质和暗能量等概念，以及宇宙演化的基本
规律。
THANK 和实例，帮助学生更好 地理解和掌握物理知识 。
教学目标与要求
教学目标
通过本课程的学习，使学生掌握经典 物理学的基本理论和方法，具备运用 物理知识分析问题和解决问题的能力 。
第八章 气体分子运动论
电气信息工程学院精品课程
《普通物理学》电子教案
第八章
气体动理论
第八章 气体动理论
一、本章要求：
1. 2. 掌握理想气体状态方程，并能熟练的加以应用。 理解理想气体的温度公式和压强公式，了解系统的宏观性质是微观运动的 统计表现。 3. 理解自由度概念， 掌握能量按自由度均分定理， 并能熟练用于理想气体 内能的计算。 4. 理解速率分布函数和速率分布曲线的物理意义， 会计算理想气体平衡态 下的三种特征速率（最概然速率，平均速率，方均根速率）。 5. 理解气体分子平均碰撞频率和平均自由程。
1 2 2 2 根据统计假设，有 v x = vy = v z2 ， v x = v 2 ，应用这一关系，从前面的压强 p 的 3
6
电气信息工程学院精品课程
《普通物理学》电子教案
第八章
气体动理论
关系式得到理想气体的压强公式：
1 2 1 2 p = nmv 2 或 p = n( mv 2 ) = nε 3 3 2 3
状态方程:
pv = M
统计平均量：
RT
µ
统计规律
压强公式
p =
2 3
nω
p = nkT
温度公式 T = 速率分布函数：
f (v) = dN Ndv
2ω 3k
能量按自由度均分定 理：
3 2
平均平动动能 ω =
1 2
mv
2
麦克斯韦速率分布律：
f ( v ) = 4π ( m 2πkT )
2
v e
− mv 2
二、知识系统图：
微观模型： 1） 分子视为质点 2） 分子自由运动 3） 分子碰撞是完全弹性的 4） 遵从经典力学规律 宏观量是微观量 的统计平均值
《普通物理学》电子教案
第八章
气体动理论
第八章 气体动理论
一、本章要求：
1. 2. 掌握理想气体状态方程，并能熟练的加以应用。 理解理想气体的温度公式和压强公式，了解系统的宏观性质是微观运动的 统计表现。 3. 理解自由度概念， 掌握能量按自由度均分定理， 并能熟练用于理想气体 内能的计算。 4. 理解速率分布函数和速率分布曲线的物理意义， 会计算理想气体平衡态 下的三种特征速率（最概然速率，平均速率，方均根速率）。 5. 理解气体分子平均碰撞频率和平均自由程。
1 2 2 2 根据统计假设，有 v x = vy = v z2 ， v x = v 2 ，应用这一关系，从前面的压强 p 的 3
6
电气信息工程学院精品课程
《普通物理学》电子教案
第八章
气体动理论
关系式得到理想气体的压强公式：
1 2 1 2 p = nmv 2 或 p = n( mv 2 ) = nε 3 3 2 3
状态方程:
pv = M
统计平均量：
RT
µ
统计规律
压强公式
p =
2 3
nω
p = nkT
温度公式 T = 速率分布函数：
f (v) = dN Ndv
2ω 3k
能量按自由度均分定 理：
3 2
平均平动动能 ω =
1 2
mv
2
麦克斯韦速率分布律：
f ( v ) = 4π ( m 2πkT )
2
v e
− mv 2
二、知识系统图：
微观模型： 1） 分子视为质点 2） 分子自由运动 3） 分子碰撞是完全弹性的 4） 遵从经典力学规律 宏观量是微观量 的统计平均值
程守珠普通物理学六版电子教案9-4市公开课一等奖省赛课获奖PPT课件
对于一个任意形状回路，回路中因为电流改变 引发经过回路本身磁链数改变而出现感应电动势为
L
dN dt
dN d I L d I
dI dt
dt
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在上式中 L d N dI
自感系数：等于回路中电流改变为单位值时，在
回路本身所围面积内引发磁链数改变值。
假如回路几何形状保持不变，而且在它周围空 间没有铁磁性物质。
R
起始条件：t 0时I 0
I dI
tR
dt
0
I
0L
R
I
R
1
Rt
eL
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I
R
1
e
R L
t
这就是RL电路接通电源后电路中电流增加规律，能
够看出电路接通后电路中电流不是一下子就到达稳定
值
I0 Imax ， 而R 是由零逐步增大到这一最大值，
与无自感相比，有一个时间延迟。
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M 21 12
I1
I2
12
d
12
dt
M
d I2 dt
21
d 21 dt
M
d I1 dt
假如周围有铁磁性物质存在，则经过任一回路磁 链和另一回路中电流没有简单线性正比关系，此 时互感系数为
M d12 d21 dI2 dI1
12
d 12
dt
d
12
dI 2
经过螺绕环上各匝线圈磁通量等 于经过小线圈各匝磁通量，所以 ，经过N匝小线圈磁链为
S n
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n N N0nIs
依据互感定义可得螺绕环与小线圈间互感为
L
dN dt
dN d I L d I
dI dt
dt
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在上式中 L d N dI
自感系数：等于回路中电流改变为单位值时，在
回路本身所围面积内引发磁链数改变值。
假如回路几何形状保持不变，而且在它周围空 间没有铁磁性物质。
R
起始条件：t 0时I 0
I dI
tR
dt
0
I
0L
R
I
R
1
Rt
eL
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I
R
1
e
R L
t
这就是RL电路接通电源后电路中电流增加规律，能
够看出电路接通后电路中电流不是一下子就到达稳定
值
I0 Imax ， 而R 是由零逐步增大到这一最大值，
与无自感相比，有一个时间延迟。
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M 21 12
I1
I2
12
d
12
dt
M
d I2 dt
21
d 21 dt
M
d I1 dt
假如周围有铁磁性物质存在，则经过任一回路磁 链和另一回路中电流没有简单线性正比关系，此 时互感系数为
M d12 d21 dI2 dI1
12
d 12
dt
d
12
dI 2
经过螺绕环上各匝线圈磁通量等 于经过小线圈各匝磁通量，所以 ，经过N匝小线圈磁链为
S n
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n N N0nIs
依据互感定义可得螺绕环与小线圈间互感为
《普通物理学教程 力学(第二版》电子教案目录精编版
第八章 弹性体的应力和应变
§8.1 弹性体的拉伸和压缩 §8.2 弹性体的剪切形变 §8.3 弯曲和扭转
第九章 振 动
§9.1简谐振动的动力学特征 §9.2简谐振动的运动学 §9.3简谐振动的能量转换 §9.4简谐振动的合成 §9.5 振动的分解 §9.6 阻尼振动 §9.7 受迫振动 §9.8“不守规矩”的摆 混沌行为 §9.9 参数振动自激振动
漆安慎 杜婵英 著
普通物理学教程 力学（第二版）
电子教案
何丽珠 研制
高 等 教 育 出版社 高等教育电子音像出版社
第一章 物理学和力学
§1.1 发展着的物理学 §1.2 物理学研究的方法 §1.3 时间和长度的测量 §1.4 单位制和量纲 §1.5 数量级估计 §1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 §1.7 力学——学习物理学的开始
第十章 波动和声
§10.1 波的基本概念 §10.2 平面简谐波方程 §10.3 波动方程与波速 §10.4 平均能流密度·声强与声压 §10.5 波的叠加和干涉·驻波 §10.6 多普勒效应
第十一章 流体力学
§11.1 理想流体 §11.2 静止流体内的压强 §11.3 流体运动学的基本概念 §11.4 伯努利方程 §11.5 流体的动量和角动量 §11.6 黏性流体的运动 §11.7 固体在流体中受到的阻力 §11.8 机翼的升力
第二章 质点运动学
§ 2.1 质点的运动学方程 §2.2 瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量 §2.3 质点直线运动——从坐标到速度和加速度 §2.4质点直线运动——从加速度到速度和坐标 §2.5 平面直角坐标系·抛体运动 §2.6 自然坐标·切向和法向加速度 §2.7 极坐标系·径向速度与横向速度 §2.8 伽利略变换
普通物理学电子教案
N 个纵模
讨论 (1)使激光按单模输出，则其单色性由单模线宽决定。
氦
条件
频率(MHz)
氖 T=300K 辐射线宽
激 P=1~2mmHg 1300
光
腔长
纵模间隔
器 L=100cm
150
参 数
L=100cm 反射率 98%
单模线宽 <1
(2)若输出光是多模的，其单色性 和普通光源一样由辐射线宽决 定。
辐射线宽
vc
N 个纵模
二. 横模 (光束横截面上的光强的稳定分布)
激光束横截面上几种光斑图形
§19.9 激光的纵模和横模
一. 纵模（振荡频率）
vk
光在谐振腔内来回反射，相 干叠加，只有形成驻波的光
单模线宽vc
才能振荡
L k k k = 1, 2, 3, …
2
振荡纵模 k
c
k
k
c 2nL
纵模间隔
k
k1 k
c 2nL
纵模个数
N k
vk vk+1 辐射线宽
讨论 (1)使激光按单模输出，则其单色性由单模线宽决定。
氦
条件
频率(MHz)
氖 T=300K 辐射线宽
激 P=1~2mmHg 1300
光
腔长
纵模间隔
器 L=100cm
150
参 数
L=100cm 反射率 98%
单模线宽 <1
(2)若输出光是多模的，其单色性 和普通光源一样由辐射线宽决 定。
辐射线宽
vc
N 个纵模
二. 横模 (光束横截面上的光强的稳定分布)
激光束横截面上几种光斑图形
§19.9 激光的纵模和横模
一. 纵模（振荡频率）
vk
光在谐振腔内来回反射，相 干叠加，只有形成驻波的光
单模线宽vc
才能振荡
L k k k = 1, 2, 3, …
2
振荡纵模 k
c
k
k
c 2nL
纵模间隔
k
k1 k
c 2nL
纵模个数
N k
vk vk+1 辐射线宽
程守珠普通物理学六版电子教案9-2
en
o
b
vB
v
a
d o
Φ BS cos
dΦ d i N NBS sin dt dt
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t i NBS sin t 令NBS 0
表示当线圈平面平行于 磁场方向瞬时的电动势
v
c
o
b
vB
en
2
\
dΦ d ei = - N = N ( Bl 2 cos2p nt ) dt dt
= NBl 2p nsin2p nt
c
2
o
b
vB
en
（1）当 300
v
v
ei = NBl 2p nsin30 = 0.66V
2
o
vB
a
d o
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（2）当 sin 2nt 1
二、在磁场中转动的线圈内的感应电动势
设矩形线圈abcd 的匝数为N,面积为S，使 这线圈在匀强磁场中绕固 定的轴线OO '转动，磁感 应强度 B 与OO 轴垂直。 e 当 t 0时， n与 B之间的 夹角为零，经过 t 时间, 与en与B 之间的夹角 为 。
c
v
vB
在一般情况下，磁场可以不均匀,导线在磁场 r 中运动时各部分的速度也可以不同，v 、B 和 dl r 也可以不相互垂直，这时运动导线 dl 内的动生电 动势为
r r dei = Ek ?dl
r r r (v 醋B) dl
导线内总的动生电动势为
r r r ei = ò (v 醋B) d l
L
F ev B
o
b
vB
v
a
d o
Φ BS cos
dΦ d i N NBS sin dt dt
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t i NBS sin t 令NBS 0
表示当线圈平面平行于 磁场方向瞬时的电动势
v
c
o
b
vB
en
2
\
dΦ d ei = - N = N ( Bl 2 cos2p nt ) dt dt
= NBl 2p nsin2p nt
c
2
o
b
vB
en
（1）当 300
v
v
ei = NBl 2p nsin30 = 0.66V
2
o
vB
a
d o
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（2）当 sin 2nt 1
二、在磁场中转动的线圈内的感应电动势
设矩形线圈abcd 的匝数为N,面积为S，使 这线圈在匀强磁场中绕固 定的轴线OO '转动，磁感 应强度 B 与OO 轴垂直。 e 当 t 0时， n与 B之间的 夹角为零，经过 t 时间, 与en与B 之间的夹角 为 。
c
v
vB
在一般情况下，磁场可以不均匀,导线在磁场 r 中运动时各部分的速度也可以不同，v 、B 和 dl r 也可以不相互垂直，这时运动导线 dl 内的动生电 动势为
r r dei = Ek ?dl
r r r (v 醋B) dl
导线内总的动生电动势为
r r r ei = ò (v 醋B) d l
L
F ev B
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和 v 成 线 性 关 系 Ua
0
iS3
I3
U 遏止电压与频率关系曲线 伏安特性曲线
总结 • 只有光的频率 0 时，电子才会逸出。 • 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 • 逸出光电子的多少取决于光强 I 。 • 光电子即时发射，滞后时间不超过 10–9 秒。
二. 经典物理与实验规律的矛盾
2 h A 1 m v m 2
A 为逸出功
讨论 • 光频率 > A/h 时，电子吸收一个光子即可克服逸出功 A 逸出。 • 光电子最大初动能和光频率 成线性关系。 • 单位时间到达单位垂直面积的光子数为N，则光强 I = Nh .
I 越强 , 到阴极的光子越多, 则逸出的光电子越多。
• 电子在电磁波作用下作受迫振动，直到获得足够能量(与 光强 I 有关) 逸出，不应存在红限 0 。 • 光电子最大初动能取决于光强，和光的频率 无关。 • 当光强很小时，电子要逸出，必须经较长时间的能量积累。
三. 爱因斯坦光子假说
光电效应方程
光是光子流 ，每一光子能量为 h ，电子吸收一个光子
红外变像管 像增强器
红外辐射图像 微弱光学图像
→
可见光图像200 nm 极微弱光的功率
§16.2 光电效应 爱因斯坦光子假说
一. 光电效应的实验规律
饱和电流 iS i
K A
（I, v)
I ∝ iS ∝ 光电子数
遏止电压 Ua
1 2 2 mv m eU a
U
Ua i I1>I2>I3 iS1 iS2 I1 I2
光电子最大初动能和 成线性关系 截止频率 0 即时发射 迟滞时间不超过 10-9 秒
• 电子吸收一个光子即可逸出，不需要长时间的能量积累。
四. 光的波粒二象性
光子能量 光子质量
E m c 2 h
h h m 2 c c
h h p m c c
粒子性 波动性
光子动量
五. 光电效应的应用
光电成像器件能将可见或不可见的辐射图像转换或增强成
为可观察记录、传输、储存的图像。