2019高中物理竞赛课件
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2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0801
8.1 物质的微观模型 平衡态
一、物质的微观模型
1.宏观物体是由大量微观粒子----分子(原 子)组成的，分子间有间隙
阿伏伽德罗常数 N0＝6.022×1023mol-1 2.分子不停地作无规则运动，其剧烈程
度与温度有关 布朗运动 3.分子之间存在相互作用力。
引力 斥力 有效直径 d ～10-10 m
变; (4)忽略重力影响，分子数分布均匀。
2. 理想气体的状态方程(克拉珀龙方程）
pV M RT
p1V1 p2V2
T1
T2
讨论： 1.适用条件：一定量理想气体的平衡态 2.统一单位：推荐使用SI单位制
R=8.31 J·mol-1·K-1 R=0.082 atm ·l ·mol-1 ·K-1
压强P 单位P a , atm （力学参量）
温度T 单位K
（热力学参量）
• 注意单位：
SI制 m3、K、Pa
1atm=1.013×105Pa=760mmHg
四、理想气体的状态方程
1.理想气体的微观模型
(1)分子可当作质点(线度<<平均距离); (2)除碰撞的瞬间外,分子之间及分子与器壁
之间无相互作用,作直线运动; (3)碰撞是完全弹性的,与器壁碰撞时动能不
3.推论及理想气体的状态图
T 不变时，玻 - 马定律 等温线
P 不变时，盖 - 吕定律 等压线
V 不变时，查理定律
等容线
P 等温线 等体线
等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图 V
等温线 P
等体线 等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图
V
状态图上的一点，代表一个平衡态； 状态图上的一条曲线，代表一系列
一、物质的微观模型
1.宏观物体是由大量微观粒子----分子(原 子)组成的，分子间有间隙
阿伏伽德罗常数 N0＝6.022×1023mol-1 2.分子不停地作无规则运动，其剧烈程
度与温度有关 布朗运动 3.分子之间存在相互作用力。
引力 斥力 有效直径 d ～10-10 m
变; (4)忽略重力影响，分子数分布均匀。
2. 理想气体的状态方程(克拉珀龙方程）
pV M RT
p1V1 p2V2
T1
T2
讨论： 1.适用条件：一定量理想气体的平衡态 2.统一单位：推荐使用SI单位制
R=8.31 J·mol-1·K-1 R=0.082 atm ·l ·mol-1 ·K-1
压强P 单位P a , atm （力学参量）
温度T 单位K
（热力学参量）
• 注意单位：
SI制 m3、K、Pa
1atm=1.013×105Pa=760mmHg
四、理想气体的状态方程
1.理想气体的微观模型
(1)分子可当作质点(线度<<平均距离); (2)除碰撞的瞬间外,分子之间及分子与器壁
之间无相互作用,作直线运动; (3)碰撞是完全弹性的,与器壁碰撞时动能不
3.推论及理想气体的状态图
T 不变时，玻 - 马定律 等温线
P 不变时，盖 - 吕定律 等压线
V 不变时，查理定律
等容线
P 等温线 等体线
等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图 V
等温线 P
等体线 等压线
T2 T1
T1< T2
O
P-V 图
V
状态图上的一点，代表一个平衡态； 状态图上的一条曲线，代表一系列
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件第十五章电磁感应 (5)
t
B dS 0
全电流定律
S
H dl
L
I
dΦe dt
D
( j ) dS
S
t
16
q, 分别为高斯面内包围的自由电
荷及其电荷密度。 I , j 分别为穿过环路L所围曲面S的
传导电流及其电流密度。
应用这些方程组,加上边界条件和 初始条件,就可以解电磁场问题。
3.麦克斯韦方程组的微分形式
解为 q q0 cos( t)
固有频率: 1 LC
固有周期: T 2 LC
2.电磁波的产生和传播
理论证明:振荡电偶极子在单位时间
内辐射的能量正比于 4.
为了有效地辐射电磁能量,振荡电路应
具备以下条件:
C S
•电路必须开放；
d
•辐射频率必须够高。 L n V2 23
从LC振荡电路过渡到
L
恒定磁场的高斯定理:
B1
----保守场
dS 0
S ----无源场
恒定磁场的安培环路定理:Βιβλιοθήκη H1dlI
L
----非保守场 13
对各向同 性介质:
D(1) E (1) ,
B1
H
1
麦克斯韦提出两个假设: (1)有旋电场 : E (2)
(2)位移电流: I d
在一般情况下 :
E E (1) E (2)
r 当 足够大时, 球面波==>平面波：
E
E0
cos
(t
r u
)
结论适用于任 何做加速运动
H
H0
cos (t
r) u
的电荷所辐射 的电磁波。 29
3.电磁波的性质 (离场源足够远的 区域) (1)电磁波是横波。 EK，HK.
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0201
d (mv) F m d v ma
dt
dt
• 讨论: 第 II 定律的内涵 • 定义了: 惯性质量----物体惯性大小的
度(质量的本义: 物体内所含物质的多 少)
• 给出了: 力与质量、加速度的瞬时、 定量的关系(1N=1kgm/s2)
三、牛顿第 III 定律(作用与反作用定
两物体之间的作用力与反作用力 沿同一直线, 大小相等, 方向相反, 分别 作用在这两个物体上.
照系.
2、惯性参照系与非惯性参照系
(1)一个参照系是否为惯性系, 要由实验观察来判断.
(2)由运动的相对性原理可知, 相对于已知惯性系静止或匀速直线 运动的参照系, 也是惯性参照系.
(3)绝对的惯性系至今尚未找到, 近似的惯性参照系有: 日心参照系, 地心参照系, 地面参照系.
二、牛顿第 II 定律(运动定律)
F F
说明： 1.二力同生、同灭； 2.作用在不同物体上，不能相抵消； 3.二力性质相同
四、关于三定律之间的关系
F 0, a 0 牛顿第 I 定律(惯性定律)----------------公理
F ma 牛顿第 II 定律(运动定律)---------------核心
2.1 牛顿运动定律
一、 牛顿第 I 定律(惯性定律)
任何物体都将保持其静止或匀速直线运动 状态, 直到其他物体对它的作用力迫使它改变 这种状态为止.
讨论: 1、第 I 定律的内涵
定义了: 力-------物质(体)之间的相互作用 指明了: 力是改变物体(质点)运动状态,
即产 生加速度的原因. 定义了: 惯性参照系-----第 I 定律成立的参
牛顿第 III 定律(作用与反作用定律)--补充
dt
dt
• 讨论: 第 II 定律的内涵 • 定义了: 惯性质量----物体惯性大小的
度(质量的本义: 物体内所含物质的多 少)
• 给出了: 力与质量、加速度的瞬时、 定量的关系(1N=1kgm/s2)
三、牛顿第 III 定律(作用与反作用定
两物体之间的作用力与反作用力 沿同一直线, 大小相等, 方向相反, 分别 作用在这两个物体上.
照系.
2、惯性参照系与非惯性参照系
(1)一个参照系是否为惯性系, 要由实验观察来判断.
(2)由运动的相对性原理可知, 相对于已知惯性系静止或匀速直线 运动的参照系, 也是惯性参照系.
(3)绝对的惯性系至今尚未找到, 近似的惯性参照系有: 日心参照系, 地心参照系, 地面参照系.
二、牛顿第 II 定律(运动定律)
F F
说明： 1.二力同生、同灭； 2.作用在不同物体上，不能相抵消； 3.二力性质相同
四、关于三定律之间的关系
F 0, a 0 牛顿第 I 定律(惯性定律)----------------公理
F ma 牛顿第 II 定律(运动定律)---------------核心
2.1 牛顿运动定律
一、 牛顿第 I 定律(惯性定律)
任何物体都将保持其静止或匀速直线运动 状态, 直到其他物体对它的作用力迫使它改变 这种状态为止.
讨论: 1、第 I 定律的内涵
定义了: 力-------物质(体)之间的相互作用 指明了: 力是改变物体(质点)运动状态,
即产 生加速度的原因. 定义了: 惯性参照系-----第 I 定律成立的参
牛顿第 III 定律(作用与反作用定律)--补充
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0804
dN f (x)dx N
Q是x的函数，ƒ(x)为物理量Q的分 布函数，dx为微小统计间隔
一、速率分布函数
分子总数
N
～ ＋d dN
dN =N ƒ()
dN f ()d
N
f () dN Nd
物理意义： 在一定温度的
平衡态，速率 附
近单位速率区间内 的分子数占总分子 数的百分比.
p 的物理意义
4.曲线下面积
归一化条件
O
f ()d 1
d p 1 2
0
例1-1.请说明下列式子
的物理意义.
(1)
2
f ()d
1
dN f ()d N
(2) 1 f ()d 0
(3) 2 N f ()d 1
例1-2.试用速率分布函数写出v1-v2区间内 的分子的平均速率.
m
3 方均根速率 2 3kT
m
(系数=1.60)
(系数=1.73)
物理意义：1.速率分布基本特征；
2.平动的平均效果
3.平均平动动能有关。
大小比较： p 2
p 2 ƒ()
任何气体在平衡态时， 三种速率的比值相同。
思考：
如何利用分布律计算
物理量的平均值？
例2 设N个分子的速率分布如图所示 1)由N和0 求a的值
2)在速率0 /2到30 /2间隔内的分子数 3)平均速率
4)分子的平均平动动能
Nƒ()
a
O
0
Байду номын сангаас
20 30
三、三种统计速率
1 最概然速率 p
2kT m
2RT 1.41 RT
2019年最新高中物理竞赛辅导全套课件第7节刚体运动 转动定律 (共22张PPT)
第3章 刚体力学基础
定轴转动即转轴固定不动的转 动.
3. 平面平行运动: 刚体上每一 点都在与某固定平面相平行的 平面内运动. 自由度为3.
4. 定点转动: 刚体只绕其上 某一固定点转动. 自由度为3.
5. 一般运动: 刚体的一般运动 可以看作刚体随自身某点(如 质心)的移动 + 绕该点的转动. 自由度为6.
M ji
结论: 刚体内各质点间的作用力
对转轴的合内力矩为零.
M
Mij 0
P.11/34
3.2.2 定轴转动定律 转动惯量
第3章 刚体力学基础
1. 定轴转动定律 转动惯量
Fit (mi )ait
M i ri Fit ri (mi )ait
ait ri
Mi (mi )ri2
JO JC md 2
质量为 m , 长为 L 的细棒绕其一 端的转动惯量:
J
JC
m(
L)2 2
1 12
mL2
1 4
mL2
1 3
mL2
第3章 刚体力学基础
d
C mO
O1
O1’
d=L/2
O2
O2’
P.19/34
几何形状不规则的刚体的转 动惯量，由实验测定.
几种常见刚体转动惯量
r
r
圆环转轴通过中 心与环面垂直
第3章 刚体力学基础
例3-4. 求质量 m , 半径 R 的均 匀圆盘对中心垂直轴的转动惯 量.
R dr r
OO
解: 圆盘上取半径为r宽度dr的
圆环作为质量元dm
J环 mR2 d J r2 d m dm dS m 2πrdr
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0302
•等价定义:若对任意的闭合路径 l , 有:
F dr F dr F dr
l
l1
l2
F dr F dr
l1
l2
F d r 0 a l1
l
则称力F 为保守力
b l2
同理 F d r 0 称力F 为非保守力
三、势能
因为功是能量变化的量度, 而在保
Aab
b a
G
Mm r3
r
d
r
raF
r
dr rb
b a
G
Mm r2 dr
(G
Mm rb
)
(G
Mm ra
)
4.摩擦力-----做功与路径有关
f
a
b
b
b
Aab
a F ds
fds
a
f s
二、保守力与非保守力 定义:
若质点由点 a 沿任意路径运动 到点 b 时, 力 F 对质点所做的功 都相同, 即“做功与路径无关”, 则称力F 为保守力.对应力场为保守 力场.否则则称力F(r)为非保守力， 对应力场为非保守力场
Ep mgy
Ep
1 2
kx2
GMm
Ep
必须注意：
r
1.势能大小是相对的，与零势面选取有关
2.零势面选取是任意的。
3.势能是系统共有。
守力场中, 质点位置的改变(ab), 对应一
定的能量的变化,则 定义: 保守力场中与系统位置相关的能量
称为系统的势能 EP (r).
b
Aab a F 保 d r EPa EPb
F dr F dr F dr
l
l1
l2
F dr F dr
l1
l2
F d r 0 a l1
l
则称力F 为保守力
b l2
同理 F d r 0 称力F 为非保守力
三、势能
因为功是能量变化的量度, 而在保
Aab
b a
G
Mm r3
r
d
r
raF
r
dr rb
b a
G
Mm r2 dr
(G
Mm rb
)
(G
Mm ra
)
4.摩擦力-----做功与路径有关
f
a
b
b
b
Aab
a F ds
fds
a
f s
二、保守力与非保守力 定义:
若质点由点 a 沿任意路径运动 到点 b 时, 力 F 对质点所做的功 都相同, 即“做功与路径无关”, 则称力F 为保守力.对应力场为保守 力场.否则则称力F(r)为非保守力， 对应力场为非保守力场
Ep mgy
Ep
1 2
kx2
GMm
Ep
必须注意：
r
1.势能大小是相对的，与零势面选取有关
2.零势面选取是任意的。
3.势能是系统共有。
守力场中, 质点位置的改变(ab), 对应一
定的能量的变化,则 定义: 保守力场中与系统位置相关的能量
称为系统的势能 EP (r).
b
Aab a F 保 d r EPa EPb
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0502
动量 : Δm11, m22 ,... mii ,...
动能 :
1 2
Δm112
,...
1 2
mii2
,
...
fi i
Δmi i
Fi
图3-3 • mi的运动方程
F i f i mi ai
法向？ 切向？
定轴转动
法向: (Fi cosi fi cosi ) miain miri2
12
0 质心轴
J
Jc
1 ml 2 12
(2)
d
l 2 端点轴 J
1 ml 2 3
结论：J 与转轴位置有关。
例2.求质量为m, 内半径为R1,外半径为R2 厚度为h 的空心圆盘绕过其圆心的垂直轴的转动惯量J.
答案:
ds 2rdr
J
m 2
(R12
R22 )
讨 实心 (2) R1 R2 R 细圆环
（2）竖直位置的角速度
解：（1）M z
1 2
mgl
J
1 3
ml
2
mg mg
Mz 3g J 2l
（2）
Mz J
3g 2l
cos
3g
l
例6.(p103-例5)如图，已知 m1、m2、m3、R，且m2>m1。 求：物体的加速度和各段绳子
的张力。
OR
m3
m2
m1
例7.(p121-题12)如图，
m
m0
m'
3 4
m0
m0
4 3
m
2019年新版高中物理竞赛教学指导全套课件：p0703
A
2
1 2
u A02 2e2 x
A A0e x
I
e2 x
0
流密度.又称为波的强度,用 I
S
表示.
I P wu 1 A2 2u
S
2
or : I wu (1 A2 2 )u
2 单位: 瓦/米2 (W.m-2)
三、波的吸收 一般地,如图:
A0
A A+dA
X
O x x+dx
dA Adx I 1 u A22
dA x
sin
2 [ (t
x) u
0]
dEk
质元的动能等于势能
dE dEK dEP
(
dV
)
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
4.波的能量密度
w
dE dV
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
•平均能量密度
w 1 T
T 0
A2
2
sin
2[
(t
x u
)
A2
2
sin 2
(t
x u
)
0
由: F G dy 得 k GS
S dx
dx
dEP
1 2
GS dx
(dy)2
1 GdV ( dy )2
2
dx
因为: y x
A
2
1 2
u A02 2e2 x
A A0e x
I
e2 x
0
流密度.又称为波的强度,用 I
S
表示.
I P wu 1 A2 2u
S
2
or : I wu (1 A2 2 )u
2 单位: 瓦/米2 (W.m-2)
三、波的吸收 一般地,如图:
A0
A A+dA
X
O x x+dx
dA Adx I 1 u A22
dA x
sin
2 [ (t
x) u
0]
dEk
质元的动能等于势能
dE dEK dEP
(
dV
)
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
4.波的能量密度
w
dE dV
A2
2
sin
2
[
(t
x u
)
0
]
•平均能量密度
w 1 T
T 0
A2
2
sin
2[
(t
x u
)
A2
2
sin 2
(t
x u
)
0
由: F G dy 得 k GS
S dx
dx
dEP
1 2
GS dx
(dy)2
1 GdV ( dy )2
2
dx
因为: y x
A
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山米与白鹤
贝特西.贝尔斯
2019高中物理竞赛课件
知识回顾 ※ 力对物体做功的求解公式：
W=Flcosα F ——明确什么力做功 L ——明确该力作用物体(作用点）在哪一过
程位移
α ——明确该力方向与位移方向的夹角
有三台起重机在做功
第一台起重机在50秒内做功100000J. 第二台起重机在25秒内做功100000J 第三台起重机在25秒内做功60000J
关 汽车平直公路上高速行驶时为什么使用高速档 系
谢 谢！
间ｔ＝3 s，求： （1）力F在ｔ＝3 s内对物体所做的功. （2）力F在ｔ＝3 s内对物体所做功的平均功率.
（3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.
功
率 与 速
P ＝F v
度
的
关 系
在机动车启动和运行过程中，
发动机的功率P是指的牵引力
的功率还是合外力的功率?
功
率
与 对于公式 P = F v
速 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 度 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 的 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？ 关
1）力F所做的功： W Fl
2）力F的功率：P W t
P Fl t
而 W Fl v l
tБайду номын сангаас
P Fv
功
率 P Fv 只适用F,V方向相同
的
另 •当F,V有一定夹角时呢？ 一
种 表
F
达
α
v
式
P＝Fvcosα
例题：
质量ｍ＝3 kg的物体，在水平力F＝6 Ｎ的作用
下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时
思考一：起重机是通过什么力在做功． 思考二：哪一台做功最快，哪一台做功最慢
功 率
1、功跟完成这些功所用时间的比值----功率。
P＝ Wt
2、单位：在国际单位制中，功率的单位是 瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s
技术上常用千瓦（kW）作为功率的单 位，1kW＝1000W。
3、物理意义：反映力对物体做功的快慢, 即单位时间里所做的功。
实际功率：是指机器在工作中 实际输出的功率。
汽车在运动中实际功率是时刻变化的
讨论：P W 表示的是平均功率 t 还是瞬时功率？ ∵ t 表示一段时间时， ∴ 用公式 P W 求平均功率 t
t 当t很短很短时，P W 表示瞬时功率
t
问题
※ 一个物体在F的作用下，在时间t内 发生的位移为l ，已知作用力F的方向 和位移方向相同，求： l
系
功
率 与 速 度 的
对于公式 P = F v 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
关
汽车爬坡时为什么使用低速档
系
功
率 与 速 度 的
对于公式 P = F v 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
功率与生活、生产息息相关 从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多
思考：奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛， 100米
短跑运动员与5 000 米的长跑运动员相比 1、谁做的功多？ 2、谁的功率大?（ 1000w 、100W） 3、长跑运动员能否用100米短跑的速度来完 成5000 米的赛跑路程呢?为什么?
机器长时间超负荷做功会造成发动机熄火或烧毁.
机器长时间超负荷做功会造成发动机熄火或烧毁.
抽水机铭牌
型号
8B13
扬程
流量
270m3/h 允许吸上真空高度
轴功率 效率
11.3kW 转速 83％
出厂编号
质量
12.7m 5m 1450 r/min
111kg
××水泵厂 出厂日期×年×月
轴功率 配套功率
额定功率：是指机器可以较长时间 工作时的最大输出功率.
贝特西.贝尔斯
2019高中物理竞赛课件
知识回顾 ※ 力对物体做功的求解公式：
W=Flcosα F ——明确什么力做功 L ——明确该力作用物体(作用点）在哪一过
程位移
α ——明确该力方向与位移方向的夹角
有三台起重机在做功
第一台起重机在50秒内做功100000J. 第二台起重机在25秒内做功100000J 第三台起重机在25秒内做功60000J
关 汽车平直公路上高速行驶时为什么使用高速档 系
谢 谢！
间ｔ＝3 s，求： （1）力F在ｔ＝3 s内对物体所做的功. （2）力F在ｔ＝3 s内对物体所做功的平均功率.
（3）在3 s末力F对物体做功的瞬时功率.
功
率 与 速
P ＝F v
度
的
关 系
在机动车启动和运行过程中，
发动机的功率P是指的牵引力
的功率还是合外力的功率?
功
率
与 对于公式 P = F v
速 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 度 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 的 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？ 关
1）力F所做的功： W Fl
2）力F的功率：P W t
P Fl t
而 W Fl v l
tБайду номын сангаас
P Fv
功
率 P Fv 只适用F,V方向相同
的
另 •当F,V有一定夹角时呢？ 一
种 表
F
达
α
v
式
P＝Fvcosα
例题：
质量ｍ＝3 kg的物体，在水平力F＝6 Ｎ的作用
下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时
思考一：起重机是通过什么力在做功． 思考二：哪一台做功最快，哪一台做功最慢
功 率
1、功跟完成这些功所用时间的比值----功率。
P＝ Wt
2、单位：在国际单位制中，功率的单位是 瓦特，简称瓦，符号是W，1W＝1J/s
技术上常用千瓦（kW）作为功率的单 位，1kW＝1000W。
3、物理意义：反映力对物体做功的快慢, 即单位时间里所做的功。
实际功率：是指机器在工作中 实际输出的功率。
汽车在运动中实际功率是时刻变化的
讨论：P W 表示的是平均功率 t 还是瞬时功率？ ∵ t 表示一段时间时， ∴ 用公式 P W 求平均功率 t
t 当t很短很短时，P W 表示瞬时功率
t
问题
※ 一个物体在F的作用下，在时间t内 发生的位移为l ，已知作用力F的方向 和位移方向相同，求： l
系
功
率 与 速 度 的
对于公式 P = F v 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
关
汽车爬坡时为什么使用低速档
系
功
率 与 速 度 的
对于公式 P = F v 1、当P 一定时，F 和 v 有什么关系？ 2、当F 一定时，P 和 v 有什么关系？ 3、当v 一定时，F 和 P 有什么关系？
功率与生活、生产息息相关 从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多
思考：奥运比赛是一种挑战运动极限的比赛， 100米
短跑运动员与5 000 米的长跑运动员相比 1、谁做的功多？ 2、谁的功率大?（ 1000w 、100W） 3、长跑运动员能否用100米短跑的速度来完 成5000 米的赛跑路程呢?为什么?
机器长时间超负荷做功会造成发动机熄火或烧毁.
机器长时间超负荷做功会造成发动机熄火或烧毁.
抽水机铭牌
型号
8B13
扬程
流量
270m3/h 允许吸上真空高度
轴功率 效率
11.3kW 转速 83％
出厂编号
质量
12.7m 5m 1450 r/min
111kg
××水泵厂 出厂日期×年×月
轴功率 配套功率
额定功率：是指机器可以较长时间 工作时的最大输出功率.