大学物理简明教程第六章
《大学物理简明教程》总复习课件
《大学物理简明教程》总复习课件第一部分：力学一、力学基本概念1. 力：物体间的相互作用，具有大小、方向和作用点。
2. 质量：物体所含物质的多少，是物体惯性大小的度量。
3. 动量：物体的质量和速度的乘积，表示物体运动的强度。
4. 动能：物体由于运动而具有的能量，等于物体质量与速度平方的乘积的一半。
5. 势能：物体由于位置而具有的能量，如重力势能、弹性势能等。
6. 力学单位：国际单位制中，力的单位是牛顿（N），质量的单位是千克（kg），长度的单位是米（m），时间的单位是秒（s）。
二、牛顿运动定律1. 牛顿第一定律（惯性定律）：物体在没有外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 牛顿第二定律（加速度定律）：物体的加速度与作用在物体上的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力方向相同。
3. 牛顿第三定律（作用与反作用定律）：两个物体间的相互作用力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
三、功和能1. 功：力在物体上产生的位移所做的功，等于力与位移的乘积。
2. 功率：单位时间内做的功，等于功与时间的比值。
3. 能量守恒定律：在一个封闭系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
四、动量守恒定律在一个封闭系统中，物体间的相互作用力是内力，内力相互作用时，系统总动量保持不变。
五、刚体力学1. 刚体：形状和大小在受力后不发生改变的物体。
2. 刚体转动：刚体绕固定轴转动时，角速度与角加速度、转动惯量之间的关系遵循牛顿第二定律。
3. 转动惯量：刚体绕固定轴转动时，质量分布对转动的影响程度，等于质量与质量到转动轴的距离的平方的乘积。
4. 动力矩：力对物体转动轴的转动效果，等于力与力臂的乘积。
5. 动力矩守恒定律：在一个封闭系统中，物体间的相互作用力矩是内力矩，内力矩相互作用时，系统总动力矩保持不变。
六、流体力学1. 流体：具有流动性的物质，如气体、液体等。
2. 连续性方程：流体在流动过程中，质量守恒，即流入某一体积的流体质量等于流出该体积的流体质量。
2024版年度大学物理简明教程赵近芳
质点是具有质量而几何尺寸可以忽略不计的物体。
质点概念描述质点运动的数学表达式，包括位移、速度和加速度等物理量。
运动学方程质点沿一直线进行的运动，可分为匀速直线运动和变速直线运动。
直线运动质点沿一曲线进行的运动，其速度方向时刻在改变。
曲线运动质点运动学01牛顿第一定律又称惯性定律，表明物体在不受外力作用时，其运动状态不会发生改变。
02牛顿第二定律物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比，加速度方向与作用力方向相同。
03牛顿第三定律作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
牛顿运动定律03物体的质量和速度的乘积，表示物体运动的量度。
动量概念物体动量的改变等于作用力对时间的积累。
动量定理在封闭系统中，没有外力作用时，系统总动量保持不变。
动量守恒定律力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，表示力对物体所做的功。
功的概念物体由于位置而具有的能量，如重力势能和弹性势能等。
势能概念合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
动能定理在一个封闭系统中，没有外力做功时，系统总能量保持不变。
能量守恒定律分子运动论的基本概念物质由大量分子组成，分子在永不停息地做无规则运动，分子之间存在着相互作用力。
气体压强大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生了气体的压强，压强的大小与分子的平均动能和分子的密集程度有关。
温度的微观意义温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大。
能量均分定理在热平衡状态下，气体分子的平均动能与温度成正比，且每个自由度上的平均动能都相等。
气体动理论01020304热力学系统内部所有分子的动能和势能之和称为内能，它是一个状态量。
热力学系统的内能热量是系统与外界之间由于温度差而传递的能量，功是系统与外界之间由于力而产生的能量传递。
热量和功热力学系统内能的增量等于外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和。
热力学第一定律的表述可以求解各种热力学过程中的功、热量和内能变化等问题。
热力学第一定律的应用热力学第一定律克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述，分别揭示了热量传递和功转变为热的方向性。
物理学简明教程 马文蔚等 高教出版社
x
1 dl er 2 4π 0 r
19
z
大学 物理
q R
y dq dl r
o
q ( ) 2π R
6-1
电场强度
x
P
dE
x
1 dl er 2 4π 0 r
各电荷元在 P 点dE方向不同，分布于一个圆锥面上，
z
E dE
将 dE分解为平行于 x 轴的分量 dE// 和在垂直于 x 轴平面内的分量 dE
2 电荷守恒定律 （自然界的基本守恒定律之一）
不管系统中的电荷如何迁移，系统的电荷的代 数和保持不变.
第六章 静电场
3
大学 物理
6-1
电场强度
库仑 (C.A.Coulomb
1736 1806）
法国物理学家， 1785年通过扭秤实验创 立库仑定律, 使电磁学 的研究从定性进入定量 阶段. 电荷的单位库仑 以他的姓氏命名.
第六章 静电场
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E
E
y
yB
大学 物理
6-1
电场强度
例1 正电荷q均匀分布在半径为R的圆环上.计算在 环的轴线上任一点P的电场强度.
电荷连续分布 找电荷元 得到元电场强度 dE 分析 dE
解：
q R
y dq dl r
o
q ( ) 2π R
x
第六章
P
dE
静电场
6-1
电场强度
静电场：相对于观察者静止的带电体周围的电场 (1) 场中任何带电体都受电场力作用
—— 动量传递
(2) 带电体在电场中移动时，场对带电体做功
用
E 、U
——能量传递
物理学简明教程 马文蔚等 高教出版社
1 4πε0
Qq0 r2
er
E
+-
6-1 电场强度
EF 1 q0 4πε0
rQ2 er
E 1 Q 4 πε0 r2
r q0
F E
P
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思考 r 0,E ?
第六章 静电场
11
大学
6-1 电场强度
物理4 电场强度叠加原理
点电荷q i 对q 0 的作用力
Fi
1
4π 0
qiq0 ri3
ri
q1
q2 q3
第六章 静电场
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大学
6-1 电场强度
物理
q 1 er
r
q2
F v4π 1ε0qr1q 22e vr 4π 1ε0qr1q 32rvevr
rv r
大小：
F
1 4πε0
q1q2 r2
方向： q1和q2 同号相斥，异号相吸.
说明
1、v<<c. 2、牛顿第二、三定律都适用
第六章 静电场
6
大学
6-1 电场强度
物理
例 在氢原子内,电子和质子的间距为 5.31011m.
求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.
解 me9.11031kg e1.611 0C 9
mp1.671027kg G 6 .6 7 1 1 0 N 1m 2k 2 g
Fe 4π10
e2 r2
8.1106N
Fe 2.271039
x E E r 0E E 44ππ 1q002x(r0x 3q2i 2x r0204r4π)120i 2xp3
第六章 静电场
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大学
6-1 电场强度
物（理 2）电偶极子轴线的中垂线上一点的电场强度
大学物理简明教程课后习题加答案
大学物理简明教程习题解答习题一1-1 ｜r ∆｜与r ∆有无不同t d d r 和t d d r 有无不同 t d d v 和t d d v有无不同其不同在哪里试举例说明．解：（1）r ∆是位移的模，∆r 是位矢的模的增量，即r ∆12r r -=，12r r r-=∆；（2）t d d r 是速度的模，即t d d r ==v t sd d .t rd d 只是速度在径向上的分量.∵有r r ˆr =（式中r ˆ叫做单位矢），则t ˆr ˆt r t d d d d d d r rr += 式中t rd d 就是速度径向上的分量，∴t r t d d d d 与r 不同如题1-1图所示.题1-1图(3)t d d v 表示加速度的模，即t v a d d =，t v d d 是加速度a 在切向上的分量. ∵有ττ(v =v 表轨道节线方向单位矢），所以t v t v t v d d d d d d ττ+=式中dt dv就是加速度的切向分量.(t t r d ˆd d ˆd τ 与的运算较复杂，超出教材规定，故不予讨论)1-2 设质点的运动方程为x =x (t )，y =y (t )，在计算质点的速度和加速度时，有人先求出r ＝22y x +，然后根据v =t rd d ，及a ＝22d d t r 而求得结果；又有人先计算速度和加速度的分量，再合成求得结果，即v =22d d d d ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x 及a =222222d d d d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛t y t x 你认为两种方法哪一种正确为什么两者差别何在解：后一种方法正确.因为速度与加速度都是矢量，在平面直角坐标系中，有j y i x r+=，jt y i t x t r a jt y i t x t r v222222d d d d d d d d d d d d +==+==∴故它们的模即为222222222222d d d d d d d d ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=+=t y t x a a a t y t x v v v y x y x而前一种方法的错误可能有两点，其一是概念上的错误，即误把速度、加速度定义作22d d d d t r a tr v ==其二，可能是将22d d d d t r t r 与误作速度与加速度的模。
物理学简明教程第二版知识点总结
物理学简明教程第二版知识点总结物理学是自然科学的一门重要学科，研究物质的本质、性质和运动规律。
物理学简明教程第二版是一本系统介绍物理学基础知识的教材。
本文将对该教材的知识点进行总结，以帮助读者更好地理解和学习物理学。
第一章：物理学的基本概念和原理本章主要介绍了物理学的定义、研究对象、基本概念和基本原理。
物理学是研究物质、能量和它们之间相互作用的科学，它包括经典物理学和现代物理学两个方面。
第二章：运动学运动学是物理学的一个重要分支，研究物体的运动规律。
本章介绍了运动的基本概念，如位移、速度、加速度等，并讨论了匀速直线运动、变速直线运动和曲线运动等不同类型的运动。
第三章：力学力学是研究物体运动的原因和规律的学科。
本章介绍了力的概念和性质，讨论了牛顿三定律以及万有引力定律等重要的力学原理。
第四章：能量能量是物理学中的重要概念，用于描述物体的运动和变化。
本章介绍了能量的种类和转化，包括动能、势能、机械能等，并讨论了能量守恒定律和功与能量的关系。
第五章：振动与波动振动与波动是物理学中的重要现象，涉及到物体的周期性运动和波的传播。
本章介绍了简谐振动的特点和性质，以及波的传播和干涉等基本原理。
第六章：热学热学是研究物体热现象和热力学规律的学科。
本章介绍了温度、热量和热平衡的概念，讨论了热传导、热辐射和热膨胀等热学现象。
第七章：电学电学是研究电荷、电场和电流等现象和规律的学科。
本章介绍了电荷、电场和电势的概念，讨论了静电场、电流和电阻等重要的电学原理。
第八章：磁学磁学是研究磁场和磁性物质的学科。
本章介绍了磁场的产生和性质，讨论了磁感应强度、磁力和电磁感应等基本原理。
第九章：光学光学是研究光的传播和光现象的学科。
本章介绍了光的波动性和粒子性，讨论了光的反射、折射和干涉等基本原理。
第十章：相对论相对论是研究物体在高速运动时的规律的学科。
本章介绍了狭义相对论和广义相对论的基本概念和原理，讨论了时空的相对性和引力的本质。
大学物理第六章-PPT课件
P P2 P1 O V II A=0 I V
等体过程的内能： 气体吸热全部用于增加 mi m i 内能。 R ( T T ) Q E RT ( 6 . 1 1 ) 2 1
d E m i R d T M2 内能仅与始末态温度有关，与过程无关。 等体过程的热量： 定义等体摩尔热容量： C V i R 2 m C dT dQ （微小） 则 V V M m （有限） Q C T T ) V V( 2 1 M 系统吸收的热量全部增加气体的内能。
2019/3/15
吉林大学 物理教学中心
6.1.2 内能、热量、功 一、内能 分子热运动的动能(平动、转动、振动)和
分子间相互作用势能的总和。内能是状态
＝ E E 的单值函数。 E ki pi 内
i i
对于理想气体，忽略分子间的作用 ，则 E E ＝ E ( T ) 理 k
平衡态下理想气体内能：
式中Q , dE , A 单位均用焦耳(J )表示。
2019/3/15 吉林大学 物理教学中心
符号规则
符号
Q
系统吸热 系统放热
A
系统做正功 系统做负功
E
增加
减少
＋ －
热力学系统。 （1） 适用范围 初、末态为平衡态的过程。 （ 2 ）第一定律包括热现象的能量守恒与转换定 律，指出第一类永动机不可能制造。 （ 3 ）功与热的转换不能直接进行，只能通过物 质系统的能量改变来实现。
过程的中间状态都无限接近于平衡态，这样的过 程可以用系统的一组状态参量的变化来描述，这样的 过程称为准静态过程（quasi-static process）。
是一种理想的热力学过程，优点在于对过程变化的 描述和讨论都比较方便和简捷，并可进行数学处理。实 际过程大多可以近似看成是准静态过程，所以该过程有 很强的实际意义。
2023年大学_物理化学简明教程(邵谦著)课后答案下载
2023年物理化学简明教程（邵谦著）课后答案下载2023年物理化学简明教程（邵谦著）课后答案下载绪论0.1 物理化学的研究对象及其重要意义0.2 物理化学的研究方法0.3 学习物理化学的方法第一章热力学第一定律(一)热力学概论1.1 热力学的研究对象1.2 几个基本概念(二)热力学第一定律1.3 能量守恒--热力学第一定律1.4 体积功1.5 定容及定压下的热1.6 理想气体的热力学能和焓1.7 热容1.8 理想气体的绝热过程1.9 实际气体的节流膨胀(三)热化学1.10 化学反应的热效应1.11 生成焓及燃烧焓1.12 反应焓与温度的关系--基尔霍夫方程思考题第二章热力学第二定律2.1 自发过程的共同特征2.2 热力学第二定律的经典表述2.3 卡诺循环与卡诺定理2.4 熵的概念2.5 熵变的计算及其应用2.6 熵的物理意义及规定熵的计算2.7 亥姆霍兹函数与吉布斯函数2.8 热力学函数的?些重要关系式2.9 厶C的计算__2.10 非平衡态热力学简介思考题第三章化学势3.1 偏摩尔量3.2 化学势3.3 气体物质的化学势3.4 理想液态混合物中物质的化学势 3.5 理想稀溶液中物质的化学势3.6 不挥发性溶质理想稀溶液的依数性 3.7 非理想多组分系统中物质的化学势思考题第四章化学平衡4.1 化学反应的方向和限度4.2 反应的标准吉布斯函数变化4.3 平衡常数的各种表示法4.4 平衡常数的实验测定4.5 温度对平衡常数的影响4.6 其他因素对化学平衡的影响思考题第五章多相平衡5.1 相律(一)单组分系统5.2 克劳修斯一克拉佩龙方程5.3 水的相图(二)二组分系统5.4 完全互溶的双液系统__5.5 部分互溶的双液系统__5.6 完全不互溶的双液系统5.7 简单低共熔混合物的固一液系统 5.8 有化合物生成的固一液系统__5.9 有固溶体生成的固一液系统(三)三组分系统5.10 三角坐标图组成表示法__5.11 二盐一水系统__5.12 部分互溶的三组分系统思考题第六章统计热力学初步6.1 引言6.2 玻耳兹曼分布6.3 分子配分函数6.4 分子配分函数的求算及应用第七章电化学(一)电解质溶液7.1 离子的迁移7.2 电解质溶液的电导7.3 电导测定的应用示例7.4 强电解质的活度和活度系数__7.5 强电解质溶液理论简介(二)可逆电池电动势7.6 可逆电池7.7 可逆电池热力学7.8 电极电势7.9 由电极电势计算电池电动势7.10 电极电势及电池电动势的应用(三)不可逆电极过程7.11 电极的.极化7.12 电解时的电极反应7.13 金属的腐蚀与防护__7.14 化学?源简介第八章表面现象与分散系统(一)表面现象8.1 表面吉布斯函数与表面张力 8.2 纯液体的表面现象8.3 气体在固体表面上的吸附 8.4 溶液的表面吸附8.5 表面活性剂及其作用(二)分散系统8.6 分散系统的分类8.7 溶胶的光学及力学性质8.8 溶胶的电性质8.9 溶胶的聚沉和絮凝8.10 溶胶的制备与净化__8.11 高分子溶液思考题第九章化学动力学基本原理9.1 引言9.2 反应速率和速率方程9.3 简单级数反应的动力学规律9.4 反应级数的测定9.5 温度对反应速率的影响9.6 双分子反应的简单碰撞理论9.7 基元反应的过渡态理论大意__9.8 单分子反应理论简介思考题第十章复合反应动力学10.1 典型复合反应动力学10.2 复合反应近似处理方法10.3 链反应__10.4 反应机理的探索和确定示例10.5 催化反应10.6 光化学概要__10.7 快速反应与分子反应动力学研究方法简介思考题附录Ⅰ.某些单质、化合物的摩尔热容、标准摩尔生成焓、标准摩尔生成吉布斯函数及标准摩尔熵Ⅱ.某些有机化合物的标准摩尔燃烧焓(298K)Ⅲ.不同能量单位的换算关系Ⅳ.元素的相对原子质量表Ⅴ.常用数学公式Ⅵ.常见物理和化学常数物理化学简明教程（邵谦著）：内容简介本教材自8月出版以来,受到了广大读者,特别是相关高校师生的厚爱,并被许多高校选作教材。
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1.开尔文表述
在开尔文叙述中，“循环动作”、“单一热源”、 “不引起其他变化”是三个关键条件。应当指出， 在等温膨胀过程中，系统从单一热源吸收热量全 部用于对外做功，但在该过程中，体积膨胀了， 即引起了其他变化，而且它不是循环动作的热机。 而要使系统压缩回到原来的状态，必然要释放一 部分热量给其他物体，故这一循环对外界产生了 其他影响，与开尔文表述相矛盾。
1.自然过程的方向性
1)热传导过程的方向性。 2)功热转换过程的方向性。 3)气体自由膨胀过程的方向性。
图6-16 气体向真空自由膨胀
2.可逆过程与不可逆过程
•从前面的讨论可知，自然界与热现象有关的所 有宏观自然过程都具有方向性，为了进一步说明 方向性的问题，我们引入可逆过程与不可逆过程 的概念。
•在系统状态变化的过程中，如果逆过程能重复 正过程的每一状态，而且不引起其他变化，这样 的过程称为可逆过程；反之，在不引起其他变化 的情况下，不能使逆过程重复正过程的每一状态， 或者虽然重复但必然会引起其他变化，这样的过 程称为不可逆过程。
1.开尔文表述 2.克劳修斯表述 3.两种表述的等效性
二、热力学第二定律
三、卡诺循环
图6-14 卡诺正循环——热机 a)p������ -V图 b)工作示意图
三、卡诺循环
图6-15 卡诺逆循环——制冷机 a)p������ -V图 b)工作示意图
第五节 热力学第二定律
一、可逆过程与不可逆过程 二、热力学第二定律 三、卡诺定理
一、可逆过程与不可逆过程
1.自然过程的方向性 2.可逆过程与不可逆过程
三、等温过程
图6-6 等温过程
第三节 绝 热 过 程
一、绝热过程 二、绝热线与等温线
1.绝热过程方程 2.绝热过程的功和内能
一、绝热过程
一、绝热过程
图6-7 理想气体的绝热过程
1.绝热过程方程
2.绝热过程的功和内能
二、绝热线与等温线
图6-8 绝热线与等温线
第四节 循环过程 卡诺循环
一、循环过程 二、循环效率 三、卡诺循环
三、热力学第一定律
根据能量转换与守恒定律，在系统状态发生变化的过程中， 做功和热传递往往是同时存在的。假定系统从内能E1的状态 变化到内能为E2的状态的某一过程中，外界对系统热传递的 热量为Q，同时系统对外做功为A，根据能量转换守衡定律有 Q=(E2－E1)+A 即系统从外界吸收的热量一部分使系统内能 增加，另一部分用于对外做功。这就是热力学第一定律。显 然，热力学第一定律是包含热现象在内的能量守恒与转换定 律。
1.内能
在上一章当中，我们从微观角度定义了系统的内 能。系统的内能是系统内分子无规则运动所具有 的动能和分子之间相互作用的势能的总和。对于 理想气体，分子间相互作用力可以忽略，理想气 体的内能仅是温度的单值函数。对于实际气体， 当实际气体的压强较大时，气体的内能还包括分 子间的势能，该势能与气体的体积有关，所以一 般地讲，实际气体的内能是状态的单值函数。
一、循环过程
图6-9 循环过程 a)正循环 b)逆循环
一、循环过程Βιβλιοθήκη 图6-11 热机循环的示意图
二、循环效率
在热机循环中，工作物质对外所做的功A与它吸 收的热量Q的比值，称为热机效率或循环效率
三、卡诺循环
19世纪初，蒸汽机在工业上的应用越来越广泛，但当时蒸汽机的 效率很低，只有3%～5%左右。因此,如何提高热机的效率，成为 当时科学家和工程师的重要课题。那时人们已经认识到，要使热 机有效地工作，必须具备至少两个温度不同的热源，那么，在两 个温度一定的热源之间工作的热机所能达到的最大效率是多少呢？ 1824年，年仅28岁的法国青年工程师卡诺发表了《关于火力动力 的见解》这篇著名的论文，从理论上回答了上述问题。他提出一 种理想的热机循环，证明了它的效率最大，从而指出了提高热机 效率的途径。这种热机的工作物质只与两个恒温热源接触(即温 度恒定的高温热源和温度恒定的低温热源)并交换能量，不存在 散热、漏气等因素，人们把这种理想热机称为卡诺热机，其循环 过程为卡诺循环。卡诺的研究工作不仅指明了提高热机效率的途 径，还为热力学第二定律的建立奠定了基础。
2.功 热量
实验证明，要改变一个热力学系统的状态，也即 改变其内能，有两种方式：做功和热传递。例如 一杯水，可以通过加热，即热传递的方法，从某 一温度升高到另一温度；也可通过搅拌做功的方 法，使该杯水的温度升高。两者虽然方式不同， 但都能导致内能增加，这表明做功和热传递是等 效的，因此，做功和热传递均可作为内能变化的 量度。
一、等体过程
图6-4 等体过程
二、等压过程
设想装有一定质量的理想气体的封闭气缸，与一 系列有微小温差的恒温热源连续接触。接触过程 中活塞上所加外力保持不变，接触结果，将有微 小的热量传给气体，使气体温度升高，压强也随 之较外界所施压强增加以微小量，于是推动活塞 对外做功，体积随之膨胀。体积膨胀反过来使气 体压强降低，从而保证气缸内外压强随时保持不 变，系统经历一准静态等压过程。
三、热力学第一定律
图6-2 气缸中气体膨胀时对外做功
第二节 理想气体的等值过程
一、等体过程 二、等压过程 三、等温过程
一、等体过程
等体过程可以这样实现：设封闭气缸内有一定质量的理 想气体，活塞保持固定不动，把气缸连续地与一系列有 微小温差的恒温热源相接触，让缸中气体经历一个准静 态升温过程，同时压强增大，且体积不变。
二、等压过程
图6-5 等压过程
二、等压过程
表6-1 几种气体摩尔热容的理论值和实验值
三、等温过程
设想一气缸，其四壁和活塞是绝对不导热的，而 底部绝对导热。今将汽缸底部与一恒温热源相接 触，当活塞上的外界压强无限缓慢地降低时，缸 内气体随之逐渐膨胀，对外做功，气体内能缓慢 减少，温度随之微微降低。此时，由于缸底部与 恒温热源相接触，当气体温度比热源温度稍低时， 就有微小的热量传给气体，使气体的温度维持原 值不变，气体经历一个准静态等温过程。
第六章 热力学基础
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
热力学第一定律 理想气体的等值过程 绝热过程 循环过程 卡诺循环 热力学第二定律 熵
第一节 热力学第一定律
一、热力学过程 二、内能 功 热量 三、热力学第一定律
一、热力学过程
图6-1 准静态过程
1.内能 2.功 热量
二、内能 功 热量