大学物理上知识结构总结.ppt
大学物理上知识结构图
基 础
转动定律： M
J 力矩产生角加速度，使刚体转动。 F ex m' d vC m' aC dt
质点系：质心运动定律：数学表达式：
文字表述：作用于系统的和外力等于系统的总质量乘以系统质心的加速度。 静 力 学 基 础 1.定义：力的时间累积效果用冲量来描述，是过程量。定义：等于力乘以力 的作用时间，用 I 表示，是矢量。 对于质点：
在给定时刻，v 为定值，故 a
v2
en
dv e dt
大小和方向均可确定
3-1 圆周运动的角量描述：角坐标、角位移、角速度、角加速度 3-2 运动方程：
(t )
dS Rd ，线速度大小 v dS / dt
3-3 线量和角量的关系： 圆周运动存在弧长 S R
dS d 证明： v dt R dt R d 2S d 2 R R a 2 dt dt 2 2 2 2 R a v R 2 n R R
直角坐标系分量式： F ( S )
b b
Fx i Fy j Fz k ， s ( S ) dxi dy j dz k
b b a a
大 学 物 理 上
力 学
动 力 学 和 静 力 学 功 空 间 累 积 ↓ 率 P
W F ( S ) d S Fdxx Fy dy Fz dz
M rF sin (r , F ) ，方向：右手螺旋定则。单位( m N )(米·牛顿) j y Fy k z Fz
M
i 直角坐标系： r F x Fx
一个力对质点和刚体产生的作用效果：牛顿运动定律和转动定律 牛顿运动定律： 0, v 常量，匀速直线运动，惯性定律 F m a , 产生加速度，瞬时作用 定律，是质点（系）运动学与动力学的联系纽带 F12 F21相互作用定律，物体间力的作用是相互的
大学物理说课ppt课件
加速度：a 角动量定理 角加速度：β
质F量t =：mmv1 – mv0
Mt转=动Jω惯1 量– J：ω0J
质量：F
角动量守恒 力矩：M
动力学方程
当外力F=0时，
当外力矩M=0时，
p =Fm=vm=a常量
L = JMω == J常β 量
牛顿第二定律
转动定理
四. 章节举例 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
——说 课 环 节——
一. 课程总述 二. 教材教法
三. 课程设计 四. 章节举例
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
三. 课程设计
教学内容与学时分配：
序号
1 2 3 4 5 6 7 8
章节目录
质点运动学 质点动力学 刚体力学基础
四. 章节举例 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
难点剖析：
三. 角动量守恒定律
对于形变物体， 转速与转动惯量成反比
跳水运动员
花滑运动员
四. 章节举例 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
——说 课 环 节——
一. 课程总述 二. 教材教法
三. 课程设计 四. 章节举例
二. 教材教法 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确
说教材：
• 《新编基础物理学 （上册）》王少杰、 顾牡主编，科学出 版社，2009年1月
大学物理教程ppt课件
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的动量定理、 变力作用下的动量定理
万有引力定律
万有引力定律的表述、引力常量的测定 、万有引力定律的应用
9
动量定理和动量守恒定律
2024/1/26
动量定理
01
冲量的定义、动量定理的表述、动量定理的推导
动量守恒定律
02
系统不受外力或所受外力之和为零的条件下的动量守恒、两体
2024/1/26
16
2024/1/26
04
电磁学
17
静电场
库仑定律
描述点电荷之间的相互作用力，是静电场的 基本定律。
电场强度
反映电场对电荷的作用力大小，是矢量场。
电势和电势差
描述电场中某点的电势能和电势差，是标量 场。
2024/1/26
静电场中的导体和电介质
探讨导体和电介质在静电场中的性质和行为 。
黑体辐射和光电效应
黑体辐射定律，光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程。
康普顿效应
康普顿散射实验和康普顿效应的意义。
波粒二象性
德布罗意波，电子衍射实验，波粒二象性的统一。
量子力学基础
测不准原理，薛定谔方程，原子结构和光谱。
2024/1/26
26
06
近代物理学基础
2024/1/26
27
狭义相对论基础
洛伦兹变换
推导及物理意义
相对论动力学基础
动量、能量及力的变换
2024/1/26
狭义相对论的时空观
时间膨胀与长度收缩
质能关系
爱因斯坦质能方程及其意义
28
量子力学基础
德布罗意波
物质波的提出及实验验证
大学物理PPT完整全套教学课件pptx
非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。
大学物理第2章_质点动力学_知识框架图和解题指导和习题
第2章 质点动力学一、基本要求1．理解冲量、动量，功和能等基本概念；2．会用微积分方法计算变力做功，理解保守力作功的特点；3．掌握运用动量守恒定律和机械能守恒定律分析简单系统在平面内运动的力学问题的思想和方法.二、基本内容（一）本章重点和难点：重点：动量守恒定律和能量守恒定律的条件审核、综合性力学问题的分析求解。
难点:微积分方法求解变力做功. （二）知识网络结构图:⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎩⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧公式只有保守内力做功条件能量守恒定律公式合外力为条件动量守恒定律守恒定律动能定理动量定理基本定理能功冲量动量基本物理量)()0(（三）容易混淆的概念： 1。
动量和冲量动量是质点的质量与速度的乘积;冲量是合外力随时间的累积效应，合外力的冲量等于动量增量。
2。
保守力和非保守力保守力是做功只与始末位置有关而与具体路径无关的力,沿闭合路径运动一周保守力做功为0;非保守力是做功与具体路径有关的力.(四)主要内容： 1．动量、冲量 动量：p mv = 冲量：⎰⋅=21t t dt F I2．动量定理:质点动量定理：⎰∆=-=⋅=2112t t v m P P dt F I质点系动量定理：dtPd F=3．动量守恒定律：当系统所受合外力为零时，即0=ex F时，或inex F F系统的总动量保持不变，即：∑===n i i i C v m P 14．变力做功：dr F r d F W BAB A⎰⎰=⋅=θcos （θ为)之间夹角与r d F直角坐标系中：)d d d ( z F y F x F W z y BAx ++=⎰5．动能定理：（1）质点动能定理：k1k221222121E E mv mv W -=-=(质点所受合外力做功等于质点动能增量。
）(2)质点系动能定理:∑∑==-=+ni n i E E W W1kio1ki inex(质点系所受外力做功和内力做功之和等于质点系动能增量。
大学物理静电场ppt课件
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中的电荷分布与电势 • 静电感应与电容器 • 静电场中的能量与动量 • 静电场与物质相互作用 • 总结回顾与拓展延伸
01
静电场基本概念与性质
电荷与电场
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中 的其他电荷有力的作用。
典型问题解析
电荷在电场中的受力与运动
根据库仑定律和牛顿第二定律分析电 荷在电场中的受力与运动情况。
电场强度与电势的关系
通过电场强度与电势的微分关系，分 析电场强度与电势的变化规律。
电容器与电容
分析平行板电容器、圆柱形电容器等 典型电容器的电容、电量、电压等物 理量的关系。
静电场的能量
计算静电场中电荷系统的电势能、电 场能量等物理量，分析静电场的能量 转化与守恒问题。
某些晶体在受到外力作用时，内部产生电极化现象，从而在晶体表面产生电荷的现象。 压电效应具有可逆性，即外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。
热电效应
温差引起的电荷分布和电流现象。包括塞贝克效应（温差产生电压）和帕尔贴效应（电 流产生温差）。
压电效应和热电效应的应用
在传感器、换能器、制冷技术等领域有广泛应用。
静电场能量密度及总能量计算
静电场能量密度定义
01
单位体积内静电场所具有的能量。
计算公式
02
能量密度 = 1/2 * 电场强度平方 * 电介质常数。
静电场总能量计算
03
对能量密度在整个空间进行积分。
带电粒子在静电场中运动规律
运动方程
根据牛顿第二定律和库仑定律建立带电粒子在静 电场中的运动方程。
大学物理知识点总结
第一章 质点运动学本章提要1、 参照系：描述物体运动时作参考的其他物体。
2、 运动函数：表示质点位置随时间变化的函数。
位置矢量：k t z j t y i t x t r r)()()()(++==位置矢量：)()(t r t t r r-∆+=∆ 一般情况下：r r∆≠∆3、速度和加速度： dt r d v= ； 22dt rd dt v d a ==4、匀加速运动： =a 常矢量 ； t a v v +=0 2210t a t v r+= 5、一维匀加速运动：at v v +=0 ； 2210at t v x += ax v v 2202=-6、抛体运动： 0=x a ； g a y -=θcos 0v v x = ； gt v v y -=θsin 0t v x θcos 0= ； 2210sin gtt v y -=θ 7、圆周运动：t n a a a+=法向加速度：22ωR R v a n == 切向加速度：dtdv a t = 8、伽利略速度变换式：u v v+'=第二章 质点力学（牛顿运动定律）本章提要1、牛顿运动定律牛顿第一定律 o F =时 =v常矢量牛顿第二定律 k ma i ma i ma a m F z y x++==牛顿第三定律 'F F -=2、技术中常见的几种力：重力 g m P= 弹簧的弹力 kx f -= 压力和张力滑动摩擦力 N f k k μ= 静摩擦力 N f s s μ≤3、基本自然力：万有引力、弱力、电磁力、强力。
4、用牛顿运动定律解题的基本思路：认物体→看运动→查受力（画示力图）→列方程 5、国际单位制（SI ）量纲：表示导出量是如何由基本量组成的幂次式。
6、功：r d F dW⋅=⎰⎰⎰⎰++==⋅==BAB ABAz y x dz f dy f dx F dr F r d F dW W )(cos θ7、动能定理：21212221mvmv W -= 8、保守力与非保守力： ⎰=⋅=Lr d F W 0 保 ⎰≠⋅=Lr d F W 0非9、势能：对保守内力可以引入势能概念 万有引力势能：rm m GE p 21-=以两质点无穷远分离为势能零点。
大物全部知识点总结
大物全部知识点总结大物，又称大学物理，是大学阶段的物理学课程。
它包括了经典力学、电磁学、热学、光学、近代物理等内容。
通过学习大物课程，学生可以了解物质的结构和运动规律，掌握物理实验方法，培养科学思维和动手能力。
经典力学是大物课程中的重要部分，它是研究宏观物体受力和运动规律的学科。
经典力学包括牛顿运动定律、动量和动量定理、角动量和角动量定理、能量和能量守恒定律等内容。
学生需要掌握力学定律的应用，能够解决物体的运动和碰撞问题。
电磁学是研究电荷和电磁场相互作用规律的学科。
大物课程中的电磁学包括了库仑定律、电场和电势、电流和电磁场、电磁感应和法拉第定律等内容。
学生需要了解电磁学的基本理论，掌握电场和磁场的计算方法，能够分析电路和电磁现象。
热学是研究物体热力学性质和热传导规律的学科。
大物课程中的热学包括了热力学定律、热力学过程、热力学循环等内容。
学生需要了解热力学的概念和基本定律，掌握热力学系统的分析方法，能够解决热传导和热力学循环问题。
光学是研究光的传播规律和光学器件原理的学科。
大物课程中的光学包括了几何光学、物理光学和光波导论等内容。
学生需要掌握光的反射和折射规律，了解光的干涉和衍射现象，能够分析光学器件的工作原理。
近代物理是研究微观世界和基本粒子性质的学科。
大物课程中的近代物理包括了光的波粒二象性、原子物理、原子核物理和量子物理等内容。
学生需要了解微粒的波粒二象性，掌握原子和原子核的结构特性，能够解释量子物理现象。
总的来说，大物课程涵盖了物理学的基础知识和理论方法，是理工科学生必修的一门重要课程。
通过学习大物，学生可以发展科学思维和动手能力，为未来的专业学习和科研工作打下坚实基础。
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3. 质点的动量定理
质点在运动过程中，所受合外力的冲量等于质点动量的增量
.
I
p
4. 质点系的动量定理
作用于系统的合外力的冲量等于系统动量的增量.
I p p0
5. 动量守恒定律
当系统所受合外力为零时，系统的总动量保持不变.
F ex 0
n
miv i
恒矢量
i 1
11
6. 功
W
的能量是可以相互转换的，但是无论如何转换，能量既不能产
生，也不能消灭.
14
刚体力学基础——知识框架结构
刚体 运动
平动：质点(心)运动 运动学 角量 线量
角量与线量的关系
刚体定 轴转动
刚体角动量
刚体定轴转动 角动量定理
刚体定轴转动 角动量守恒定律
动力学
力矩 转动惯量
转动动能
刚体定轴转动定律
力矩的功
定轴转动 动能定理
3
知 识点
位置矢量(位矢):
rv
v xi
v yj
v zk
位移: 质点的运动方程:
rv
rv
rvB vrvA x(t)i
y(t)
v j
v z(t)k
x x(t)
质点运动的轨迹方程 （消去t）:
y
y(t)
f
(x,
y, z)
0
z z(t)
速度v 加速度
lim t 0
av
rv t
lim
drv dt
内力 外力
(质心)运动定理
能量守恒定律
机械能守恒定律
9
1. 牛顿运动定律
第一定律
v Fi
0
vr
const
第二定律
F
dp
dt
第三定律 F F'
2. 牛顿运动定律的应用
(1) 确定研究对象, 画出隔离图，明确运动状态、方向/趋势; (2) 进行受力分析, 画出示力图; (3) 建立坐标系; (4) 对各隔离体建立牛顿运动方程(矢量式---分量式); (5) 解方程, 进行文字运算，然后代入数据求解.
第一定律
基本 第二定律
定律 第三定律
牛 顿 运 动
万有引力定律 动量 冲量
变力冲量
动量变化 动量定理
t2
v Fdt
v P2 v
v dP
t1
vP1 v
P2 P1
(积分形式)
定
平均冲量
律
动力学 描述量
时间累积
力
引力、重力 弹力 摩擦力
v F
mav
dpv
dt
效应：加速度
空间累积
功 动能
动能定理 动能变化
功能原理
15
1. 匀变速转动的运动学公式
0 t
0
0
t
1 2
t2
2 02 2 ( 0 )
2. 角量和线量的关系
v r
v
r
at
dv dt
r
an r 2
16
3. 力矩 4. 转动定律
M
r
F
M J
5. 转动惯量 6. 质点的角动量
J r2dm L r p r mv
r rB rA
r rB rA rB rA
2
质点运动学－知识框架结构
运动描 述的 相对性
质 点 运 动
运动描 述的 矢量性
参考系
描述运 动的物 理量
坐标系 坐标变换
位矢 增量
位移
运动 消去t 轨迹
方程
方程
求积 导分
速度(率)
求导 积分
速度、加 速度变换
圆周 运动
加速度
法向 切向
自然 角－线 坐标 量转换
v
速率
dv d2rv
v
ds dt
t0 t dt dt 2
4
运动学中的两类问题
(1) 已知运动方程，求质点任意时刻的位置、速度以及
加速度.
r rt
v dr dt
a dv d2r dt dt 2
(2) 已知运动质点的速度函数（或加速度函数）以及初
始条件求质点的运动方程.
dr vdt ,
rr0dr
dW
B
F
dr
B
F cosdr
A
A
在直角坐标系中
常见力的功
W
B Fdr
A
（AB Fxdx Fydy Fzdz）
(1) 重力做功 (2) 弹性力做功 (3) 万有引力做功
W （mgy2 mgy1）
W
x2
k
xi
dxi
x1
x2 x1
kxdx
( 1 2
kx22
1 2
kx12
)
x
a(x)dx d
dt dx dt dx x0
0
6
圆周运动:
d
dt
d d2
dt dt2
r a
R evt
R 2evn
a
a2 t
a2 n
tan1 an（是ar与切向所成的角）
at
平面曲线运动:
av
dv dt
2
v2
2
,
tg an
at
相对运动: v20 v21 v10
7
牛顿运动定律——知识框架结构
t vdt
t0
dv adt ,
vv0 dv
t adt
t0
rv
av
v
5
由加速度a求速度v，根据加速度函数的具体形式，方法不同
t
a a(t) 直接积分， d a(t)dt
0
0
a a() 先分离变量再积分，a() d , dt
t
d
dt
0
0 a()
a a(x) 先换元再积分，
a(x) d d dx d ,
(积分形式)
A b md a
1 2
mb2
1 2
8
ma2
守恒定律——知识框架结构
动能 机械能
成对内力的功 功 保守力的功
基本
势能 引力、重力和弹性势能
概念
守
质点(系)动量
恒
质点(系)角动量的功与 势能的变化
功能 原理
基本 定律
动量守恒定律 质点(系)
i 1
i 1
i 1
13
9. 质点系的功能原理 外力和非保守内力做功之和等于质点系机械能的增量.
W ex
W in nc
E
E0
10. 机械能守恒定律 当作用于质点系的外力和非保守内力不做功时，质点系的
总机械能是守恒的.
W ex
W in nc
0
11. 能量守恒定律
E E0
对于一个与自然界无任何联系的系统来说，系统内各种形式
W r2 G mM d r GmM ( 1 1 )
r1
r2
r2 r1
12
7. 质点的动能定理 合外力对质点所做的功，等于质点动能的增量.
W
1 2
mv 2 2
1 2
mv1 2
Ek 2
Ek1
8. 质点系的动能定理
作用于质点系的合外力所做的功，等于该质点系的动能增量.
n
n
n
Wi Eki Eki0
知识结构、知识点总结归纳
补充
z
A
rA
r
rB
B
路程(path)：质点实际行程 的长度(正标量)称为路程 s
位移：是矢量，表示质点位置变化的净
O
效果，一般与质点运动轨迹无
y
关，只与始末点有关。
x
讨论
r? r
路程：是标量，是质点通过的实际路径 的长度，与质点运动轨迹有关。
r
rA
O
rB r
r s 何时取等号？
7. 质点的角动量定理
M
d
(r mv) d L
M dt dL
dt
dt
t2
t1
M
d
t
L2
L1
8.
质点的角动量守恒定律
M 0
L
r mv 恒矢量
17
9. 刚体定轴转动的角动量
L J
10. 刚体定轴转动的角动量定理 当转轴给定时，作用在物体上的冲量矩等于角动量的增量.