大学物理(上)知识点整理
大学物理上册知识点

大学物理上册知识点大学物理上册是物理学的基础课程,涵盖了众多重要的知识点,为后续的学习打下坚实的基础。
以下将为您详细介绍其中的关键内容。
首先是力学部分。
牛顿运动定律是力学的核心,包括牛顿第一定律(惯性定律)、牛顿第二定律(F = ma)和牛顿第三定律(作用力与反作用力定律)。
理解这些定律对于分析物体的运动状态至关重要。
例如,当一个物体不受外力或所受合外力为零时,它将保持静止或匀速直线运动状态,这是牛顿第一定律的体现;而当物体受到外力作用时,其加速度与所受合力成正比,与物体质量成反比,这就是牛顿第二定律。
功和能的概念也非常重要。
功是力在位移上的积累,其大小等于力与位移的点积。
动能定理表明,合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。
势能则包括重力势能、弹性势能等,机械能守恒定律指出,在只有重力或弹力做功的系统内,动能与势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变。
在运动学方面,我们需要掌握位移、速度、加速度等物理量的定义和计算。
匀变速直线运动的公式,如速度公式 v = v₀+ at、位移公式x = v₀t + 1/2at²等,在解决实际问题中经常用到。
此外,还有曲线运动,如平抛运动和圆周运动。
平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动;圆周运动中,线速度、角速度、向心加速度等概念以及向心力的计算公式 F =mω²r 或 F = mv²/r 都需要牢记。
接下来是热学部分。
热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的应用,它表明系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加与系统对外做功之和。
热力学第二定律则揭示了热现象的方向性,常见的表述有克劳修斯表述和开尔文表述。
气体动理论是热学的重要组成部分。
理想气体的状态方程 PV =nRT 描述了理想气体的压强、体积、温度和物质的量之间的关系。
同时,我们还需要了解气体分子的热运动规律,如平均平动动能与温度的关系等。
然后是振动和波动部分。
大学物理上期末知识点总结

大学物理上期末知识点总结关键信息:1、力学部分知识点质点运动学牛顿运动定律动量守恒定律和能量守恒定律刚体定轴转动2、热学部分知识点气体动理论热力学基础3、电磁学部分知识点静电场恒定磁场电磁感应电磁场和电磁波11 力学部分111 质点运动学位置矢量、位移、速度、加速度的定义和计算。
运动方程的表达式和求解。
曲线运动中的切向加速度和法向加速度。
相对运动的概念和计算。
112 牛顿运动定律牛顿第一定律、第二定律、第三定律的内容和应用。
常见力的分析,如重力、弹力、摩擦力等。
牛顿定律在质点和质点系中的应用。
113 动量守恒定律和能量守恒定律动量、冲量的定义和计算。
动量守恒定律的条件和应用。
功、功率的计算。
动能定理、势能的概念和计算。
机械能守恒定律的条件和应用。
114 刚体定轴转动刚体定轴转动的运动学描述,如角速度、角加速度等。
转动惯量的计算和影响因素。
刚体定轴转动定律的应用。
力矩的功、转动动能、机械能守恒在刚体定轴转动中的应用。
12 热学部分121 气体动理论理想气体的微观模型和假设。
理想气体压强和温度的微观解释。
能量均分定理和理想气体内能的计算。
麦克斯韦速率分布律。
122 热力学基础热力学第一定律的内容和应用。
热力学过程,如等容、等压、等温、绝热过程的特点和计算。
循环过程和热机效率。
热力学第二定律的两种表述和微观意义。
13 电磁学部分131 静电场库仑定律、电场强度的定义和计算。
电场强度的叠加原理。
电通量、高斯定理的应用。
静电场的环路定理、电势的定义和计算。
等势面、电场强度与电势的关系。
132 恒定磁场毕奥萨伐尔定律、磁感应强度的定义和计算。
磁感应强度的叠加原理。
磁通量、安培环路定理的应用。
安培力、洛伦兹力的计算。
133 电磁感应法拉第电磁感应定律的应用。
动生电动势和感生电动势的计算。
自感和互感的概念和计算。
磁场能量的计算。
134 电磁场和电磁波位移电流的概念。
麦克斯韦方程组的积分形式和微分形式。
电磁波的产生和传播特性。
大学物理学(上)复习提纲

dp F dt
惯性和力的概念,惯性系的定义 .
p mv
力学基本单位 m、 kg、 s 量纲:表示导出量是如何由基本量组成的关系式 .
牛 顿 第 二 定 律 的 数 学 表 达 式
一般的表达形式
dp F ma d t F Fxi Fy j Ft et Fn en
三、洛伦兹坐标变换式
x' ( x vt )
正 变 换
z' z v t ' (t 2 x)
c
y' y
逆 变 换
y y'
x ( x' vt ' )
z z' v t (t ' 2 x' )
c
v c
1 1 2
伽利略变换
v c 时,洛伦兹变换
(1) 求刚体转动某瞬间的角加速度,一般应用转动 定律求解. 如质点和刚体组成的系统,对质点列牛顿 运动方程,对刚体列转动定律方程,再列角量和线量 的关联方程,联立求解. (2) 刚体与质点的碰撞、打击问题,在有心力场作 用下绕力心转动的质点问题,考虑用角动量守恒定律.
(3) 在刚体所受的合外力矩不等于零时,比如木杆 摆动,受重力矩作用,一般应用刚体的转动动能定理 或机械能守恒定律求解. 另外,实际问题中常常有多个复杂过程,要分成几 个阶段进行分析,分别列出方程,进行求解.
W保 (Ep Ep0 ) Ep
力学中常见的势能
重力势能
1 2 弹性势能 E p kx 2
Ep mgz
六、功能原理、机械能守恒定律
m' m 引力势能 Ep G r
大学物理大一知识点总结笔记手写

大学物理大一知识点总结笔记手写笔记一:力学1. 牛顿运动定律- 第一定律:物体保持静止或匀速直线运动的状态,除非有外力作用。
- 第二定律:物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。
- 第三定律:作用力与反作用力大小相等,方向相反,且作用在两个不同的物体上。
2. 运动学- 位移:物体从初始位置到最终位置的变化矢量。
- 速度:单位时间内物体位移的大小,是矢量量。
- 加速度:单位时间内速度的变化量,是矢量量。
- 匀速直线运动:速度恒定,加速度为零。
- 自由落体运动:物体仅受重力作用下落,加速度为重力加速度。
3. 力的分解与合成- 重力分解:将一个斜面上的重力分解成垂直分力和平行分力。
- 合力:多个力合成的结果,可通过合力的矢量和来求解。
笔记二:热学1. 热量与温度- 热量:物体之间因温度差而传递的能量。
- 温度:物体分子热运动的强弱程度,可用摄氏度或开尔文度来表示。
2. 热传递- 热传导:物体内部分子间的能量传递,沿温度梯度从高温区向低温区传导。
- 热辐射:热量通过电磁波的辐射进行传递,无需介质。
- 热对流:在液体或气体中,因流体分子热运动引起的热传递。
3. 热容与热容量- 热容:物体单位温度升高所吸收的热量,常见单位为焦/开尔文。
- 热容量:物体所含热能的大小,等于热容与温度变化的乘积。
笔记三:电磁学1. 静电学- 电荷:描述物体带有正电或负电性质,同性相斥、异性相吸。
- 库仑定律:两点电荷间的相互作用力与电荷间的距离成反比,与电荷量成正比。
- 电场:电荷周围所产生的物理场,描述了电荷受力的情况。
2. 电路基础- 电流:单位时间内电荷通过导体的数量。
- 电阻:导体抵抗电流流动的能力。
- 电压:单位电荷在电路中所具有的势能差。
3. 磁场与电磁感应- 磁场:由磁体产生的物理场,描述磁力作用的情况。
- 安培环路定理:磁场环路上的磁场线积分等于通过环路的总电流。
- 法拉第电磁感应定律:变化磁场可以诱发电流。
大学物理(上)复习要点及重点试题

刚体复习重点(一)要点质点运动位置矢量(运动方程) r = r (t ) = x (t )i + y (t )j + z (t )k ,速度v = d r/d t = (d x /d t )i +(d y /d t )j + (d z /d t )k ,动量 P=m v加速度 a=d v/d t=(d v x /d t )i +(d v y /d t )j +(d v z /d t )k曲线运动切向加速度 a t = d v /d t , 法向加速度 a n = v 2/r .圆周运动及刚体定轴转动的角量描述 θ=θ(t ), ω=d θ/d t , β= d ω/d t =d 2θ/d t 2,角量与线量的关系 △l=r △θ, v=r ω (v= ω×r ),a t =r β, a n =r ω2力矩 M r F 转动惯量 2i i J r m =∆∑, 2d mJ r m =⎰ 转动定律 t d L M =M J α= 角动量: 质点p r L ⨯= 刚体L=J ω;角动量定理 ⎰tt 0d M =L -L 0角动量守恒 M=0时, L=恒量; 转动动能2k E J ω= (二) 试题一 选择题(每题3分)1.一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M 的定滑轮,绳的两端分别悬有质量为m 1和m 2的物体(m 1<m 2),如图.绳与轮之间无相对滑动.若某时刻滑轮沿逆时针方向转动,则绳中的张力(答案:C )(A) 处处相等. (B) 左边大于右边.(C) 右边大于左边. (D) 哪边大无法判断. 2.将细绳绕在一个具有水平光滑轴的飞轮边缘上,现在在绳端挂一质量为m 的重物,飞轮的角加速度为β.如果以拉力2mg 代替重物拉绳时,飞轮的角加速度将 (答案:C )(A) 小于β. (B) 大于β,小于2 β. (C) 大于2 β. (D) 等于2 β.3. 均匀细棒OA 可绕通过其一端O 而与棒垂直的水平固定光滑轴转动,如图所示,今使棒从水平位置由静止开始自由下落,在棒摆动到竖立位置的过程中,下述说法哪一种是正确的?(A) 角速度从小到大,角加速度从大到小. (答案:A )(B) 角速度从小到大,角加速度从小到大.(C) 角速度从大到小,角加速度从大到小.(D) 角速度从大到小,角加速度从小到大.4. 关于刚体对轴的转动惯量,下列说法中正确的是(答案:C )(A) 只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关.(B) 取决于刚体的质量和质量的空间分布,与轴的位置无关.(C) 取决于刚体的质量,质量的空间分布和轴的位置.(D) 只取决于转轴的位置,与刚体的质量和质量的空间分布无关.5. 花样滑冰运动员绕通过自身的竖直轴转动,开始时两臂伸开,转动惯量为J 0,角速度为ω0.然后她将两臂收回,使转动惯量减少为J 0/3.这时她转动的角速度变为(答案:D )(A) ω0/3. (B) ()3/1 ω0. (C) 3 ω0. (D) 3ω0.二、填空题1.(本题4分)一飞轮作匀减速运动,在5s 内角速度由40π rad/s 减少到10π rad/s ,则飞轮在这5s内总共转过了 圈,飞轮再经 的时间才能停止转动。
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o 第2章 质点动力学一、质点:是物体的理想模型。
它只有质量而没有大小。
平动物体可作为质点运动来处理,或物体的形状大小对物体运动状态的影响可忽略不计是也可近似为质点。
二、力:是物体间的相互作用。
分为接触作用与场作用。
在经典力学中,场作用主要为万有引力(重力),接触作用主要为弹性力与摩擦力。
1、弹性力:(为形变量)2、摩擦力:摩擦力的方向永远与相对运动方向(或趋势)相反。
固体间的静摩擦力: (最大值)固体间的滑动摩擦力:3、流体阻力: 或。
4、万有引力:特例:在地球引力场中,在地球表面附近:。
式中R 为地球半径,M 为地球质量。
在地球上方(较大),。
在地球内部(),。
三、惯性参考系中的力学规律 牛顿三定律牛顿第一定律:时,。
牛顿第一定律阐明了惯性与力的概念,定义了惯性系。
牛顿第二定律:普遍形式:;h经典形式: (为恒量)牛顿第三定律:。
牛顿运动定律是物体低速运动()时所遵循的动力学基本规律,是经典力学的基础。
四、非惯性参考系中的力学规律1、惯性力:惯性力没有施力物体,因此它也不存在反作用力。
但惯性力同样能改变物体相对于参考系的运动状态,这体现了惯性力就是参考系的加速度效应。
2、引入惯性力后,非惯性系中力学规律:五、求解动力学问题的主要步骤恒力作用下的连接体约束运动:选取研究对象,分析运动趋势,画出隔离体示力图,列出分量式的运动方程。
变力作用下的单质点运动:分析力函数,选取坐标系,列运动方程,用积分法求解。
第3章 机械能和功一、功1、功能的定义式:恒力的功:变力的功:2、保守力若某力所作的功仅取决于始末位置而与经历的路径无关,则该力称保守力。
或满足下述i关系的力称保守力:3、几种常见的保守力的功:(1)重力的功:(2)万有引力的功:(3)弹性力的功:4、功率二、势能保守力的功只取决于相对位置的改变而与路径无关。
由相对位置决定系统所具有的能量称之为势能。
1、常见的势能有(1)重力势能(2)万有引力势能(3)弹性势能2、势能与保守力的关系(1)保守力的功等于势能的减少(2)保守力为势能函数的梯度负值。
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(完整word版)大学物理(上)知识总结,推荐文档一质点运动学知识点: 1.参考系为了确定物体的位置而选作参考的物体称为参考系。
要作定量描述,还应在参考系上建立坐标系。
2.位置矢量与运动方程位置矢量(位矢):是从坐标原点引向质点所在的有向线段,用矢量r 表示。
位矢用于确定质点在空间的位置。
位矢与时间t 的函数关系:k ?)t (z j ?)t (y i)t (x )t (r r ++==??称为运动方程。
位移矢量:是质点在时间△t内的位置改变,即位移:)t (r )t t (r r -+=??轨道方程:质点运动轨迹的曲线方程。
3.速度与加速度平均速度定义为单位时间内的位移,即:t r v =速度,是质点位矢对时间的变化率:dtr d v ?=平均速率定义为单位时间内的路程:tsv ??=速率,是质点路程对时间的变化率:ds dtυ=加速度,是质点速度对时间的变化率:dtv d a ??=4.法向加速度与切向加速度加速度τ?a n ?a dtvd a t n +==??法向加速度ρ=2n v a ,方向沿半径指向曲率中心(圆心),反映速度方向的变化。
切向加速度dtdv a t =,方向沿轨道切线,反映速度大小的变化。
在圆周运动中,角量定义如下:角速度dt d θ=ω 角加速度 dtd ω=β 而R v ω=,22n R R v a ω==,β==R dtdv a t 5.相对运动对于两个相互作平动的参考系,有'kk 'pk pk r r r +=,'kk 'pk pk v v v +=,'kk 'pk pk a a a ?+=重点:1. 掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量,明确它们的相对性、瞬时性和矢量性。
2. 确切理解法向加速度和切向加速度的物理意义;掌握圆周运动的角量和线量的关系,并能灵活运用计算问题。
大学物理大一知识点

大学物理大一知识点物理是一门研究自然界运动和物质基本规律的科学,它贯穿于我们生活的方方面面。
作为大学物理的大一学生,我们需要掌握一些重要的知识点,这些知识点将为我们今后的学习提供坚实的基础。
在本文中,我将向大家介绍大学物理大一的一些重要知识点。
1. 牛顿运动定律牛顿运动定律是经典力学的基础,它包括第一定律、第二定律和第三定律。
- 第一定律,也被称为惯性定律,指出物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
- 第二定律,描述了物体受力和加速度之间的关系,它的数学表达式为F=ma,其中F表示作用力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
- 第三定律,也称为作用-反作用定律,指出任何作用力都将有一个与之大小相等、方向相反的反作用力存在。
2. 动能与动能守恒定律动能是物体运动时所具有的能量,它由物体的质量和速度决定。
动能守恒定律指出,在没有外力做功和能量损耗的情况下,系统的总动能保持不变。
3. 动量与动量守恒定律动量是物体运动过程中的物理量,它等于物体质量乘以速度。
根据动量守恒定律,一个封闭系统中各个物体的动量之和在时间上保持不变。
4. 万有引力定律与重力万有引力定律是由牛顿提出的用来描述天体之间相互作用的定律。
根据该定律,两个物体之间的引力与它们的质量成正比,与它们的距离平方成反比。
重力是地球对物体的吸引力,它是万有引力在地球表面上的表现。
重力的大小与物体的质量有关,与物体的重量成正比。
5. 力学中的功与功率功是力对物体运动所做的机械能转移,它等于作用力与物体位移之积。
功率则是功在单位时间内转移的能量,它等于所做功的大小除以所需的时间。
6. 力与运动学力与运动学是物理中两个重要的分支,它们相互关联且相互影响。
运动学研究物体的运动规律,力学研究力对物体的影响。
7. 牛顿万有引力与行星运动牛顿万有引力定律的应用之一是解释行星运动。
根据牛顿引力定律,行星绕太阳运动的轨道是椭圆形。
8. 物体静电学静电学研究物体之间的电荷分布以及由此产生的相互作用。
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第2章质点动力学一、质点:是物体的理想模型。
它只有质量而没有大小。
平动物体可作为质点运动来处理,或物体的形状大小对物体运动状态的影响可忽略不计是也可近似为质点。
二、力:是物体间的相互作用。
分为接触作用与场作用。
在经典力学中,场作用主要为万有引力(重力),接触作用主要为弹性力与摩擦力。
1、弹性力:(为形变量)2、摩擦力:摩擦力的方向永远与相对运动方向(或趋势)相反。
固体间的静摩擦力:(最大值)固体间的滑动摩擦力:3、流体阻力:或。
4、万有引力:特例:在地球引力场中,在地球表面附近:。
式中R为地球半径,M为地球质量。
在地球上方(较大),。
在地球内部(),。
三、惯性参考系中的力学规律牛顿三定律牛顿第一定律:时,。
牛顿第一定律阐明了惯性与力的概念,定义了惯性系。
牛顿第二定律:普遍形式:;经典形式:(为恒量)牛顿第三定律:。
牛顿运动定律是物体低速运动()时所遵循的动力学基本规律,是经典力学的基础。
四、非惯性参考系中的力学规律1、惯性力:惯性力没有施力物体,因此它也不存在反作用力。
但惯性力同样能改变物体相对于参考系的运动状态,这体现了惯性力就是参考系的加速度效应。
2、引入惯性力后,非惯性系中力学规律:五、求解动力学问题的主要步骤恒力作用下的连接体约束运动:选取研究对象,分析运动趋势,画出隔离体示力图,列出分量式的运动方程。
变力作用下的单质点运动:分析力函数,选取坐标系,列运动方程,用积分法求解。
第3章机械能和功一、功1、功能的定义式:恒力的功:变力的功:2、保守力若某力所作的功仅取决于始末位置而与经历的路径无关,则该力称保守力。
或满足下述关系的力称保守力:3、几种常见的保守力的功:(1)重力的功:(2)万有引力的功:(3)弹性力的功:4、功率二、势能保守力的功只取决于相对位置的改变而与路径无关。
由相对位置决定系统所具有的能量称之为势能。
1、常见的势能有(1)重力势能(2)万有引力势能(3)弹性势能2、势能与保守力的关系(1)保守力的功等于势能的减少(2)保守力为势能函数的梯度负值。
(3)势能曲线势能曲线能很直观地表述一维运动的主要特征,如运动范围,平衡位置,保守力随位置的变化情况,动能与势能的相互转换等。
三、动能定理、功能原理、机械能守恒定律功可分为:外力的功、保守内力的功、和非保守内力的功1、质点动能定理:2、质点系动能定理:3、功能原理:4、机械能守恒定律:,时,第4章动量和角动量一、动量定理1、动量和均为描述机械运动的状态量,但两者有重要区别:是物体之间传递机械运动的量度;是物体的机械运动形式与其他运动形式相互转换的一种量度。
2、冲量:冲量是力对时间的累积,导致机械运动的传递。
3、动量定理:质点:。
质点系:二、动量守恒定律矢量式:;分量式:利用某一方向上的动量守恒分量式常可简捷地解决力学问题。
三、碰撞问题满足动量守恒定律:满足牛顿规则(沿碰撞方向);。
恢复系数四、火箭飞行问题箭体运动方程:。
火箭飞行速度:五、质心:质心是质点系中运动特别简单,能代表质点系整体运动的特殊点。
1、质心位置或。
2、质点系动量3、质心运动定理六、质点角动量及其规律1、角动量:角动量是与各质点动量和参考点位置有关的状态量。
(1)质点:。
(2)质点系:2、角动量规律(1)转动动力学方程:。
(2)角动量定理:(3)角动量守恒定律:。
第5章刚体力学基础一、刚体定轴转动的运动学描述角位移,角速度,角加速度在匀变速转动条件下,即角加速度为常数时有:;;角速度是矢量,在定轴转动中其方向沿着轴向,它与刚体中r处点的线速度的矢量关系:角速度是矢量,在定轴转动中其方向沿着轴向,它与刚体中r处点的线加速度关系:其中:为切向加速度:为法向加速度。
二、转动定律1、力矩力矩一般说来是一空间矢量,在定轴转动中,角速度方向已经确定,沿转动轴方向,刚体转动状态的改变只与力矩在这一方向上的分量有关。
在定轴转动中,力矩可简化为代数量。
其量值:2、转动惯量 J转动惯量是表示物体转动惯性的物理量,它与物体的质量大小、质量的分布及转轴位置都有关系,是转动问题中的一个重要的物理量:(1)定义式:不连续分布的质点系:质量连续分布的物体:(2)平行轴定理:任意物体绕某固定轴O的转动惯量为,绕通过质心C而平行于固定轴O的转动惯量为,O轴与C轴间距为d,转动物体的总质量为m,那么:(3)垂直轴定理:在平面上,有一薄形板,薄板饶轴的转动惯量为,薄板饶轴的转动惯量为,那么,薄板饶通过轴的交点O垂直于平面的轴的转动惯量:。
转动惯量除上述的计算方法,对于匀质简单形状的几何体可查表查得它的转动惯量,对于非匀质或不规则的物体我们可以经过实验方法来测定。
3、转动定律:一般形式为:在刚体定轴转动中:转动定律是转动问题中的基本规律,它的地位与质点动力学牛顿第二定律相当。
用转动定律的解题步骤也与牛顿第二定律类同。
仍为分析研究对象,画出隔离体受力图,选取合适坐标,列出相应方程,和求解讨论。
因注意到、、相对同一轴而言,是个代数式。
三、角动量原理1、刚体定轴转动角动量:2、角动量原理:一般形式:刚体定轴转动:3、角动量守恒定律:系统(质点系或物体组)受到的合外矩为零,则系统的角动量守恒。
恒矢量物体组绕z轴做定轴转动时:恒量应用角动量守恒定律时应注意:(1)合外力矩为零的条件而不是合外力为零的条件(2)适用于惯性参照系(或质心参照系),对同一转轴而言(3)适用于刚体也适用于非刚体(4)适用于宏观也适用于微观四、转动中的功能关系1、力矩的功:2、刚体的转动动能:3、功能定理:式中是指内力、外力、内力矩、外力矩的总功,而动能和是质心的平动动能与刚体或非刚体绕质心转动动能的总和。
4、机械能守恒非保守内力、内力矩、非保守外力和外力矩不作功时系统的总机能保持不变。
恒量五、刚体的平面运动刚体中某一平面,被限制在一固定平面内运动,有三个自由度,处理刚体平面运动有如下的方法:方法一,刚体平面运动可以分解为以质心运动为代表的平动和绕过质心的垂直轴的转动。
质心运动服从质心运动规律。
绕质心轴转动服从质心系转动定律和动能定理方法二,刚体平面运动可视为饶瞬时转轴P作纯转动。
对瞬轴的动能定理;式中但对瞬轴的转动定律,只有在是个常数的条件下才能成立,例如圆柱体和球作纯滚动时,,则对瞬时轴的转动定律才成立。
六、刚体的进动进动是刚体的一种非定点运动,绕自转轴转动的回转仪在重力矩作用下,非但不会倾倒;而且自转轴还会旋转。
1、回转仪进动的物理实质(在转动参照系中观察)重力矩作用使回转仪倾倒;回转仪倾倒而产生垂直于自转轴的惯性力矩,使回转仪进动;回转仪进动又产生与重力矩平衡的惯性力矩,使回转仪不再倾倒,继续进动。
2、回转仪进动方向的规则回转仪的进动使其自转角速度的指向,具有向外加力矩指向靠拢的趋势。
3、回转仪进动角速度:对于给定刚体,进动角速度的大小,与外加力矩成正比,与刚体自转角速度成反比。
第6章振动力学基础一、产生谐振动的动力学条件物体受到的合外力或合外力矩为零的位置,我们称之为平衡位置。
当物体偏离平衡位置时,物体受到与位移成正比与位移方向相反的恢复力(),或受到与角位移成正比与角位移方向相反的恢复力矩()作用时物体将作谐振动。
1、弹簧振子(图6-1)这微分方程的解为:式中圆频率由此可得振动周期2、复摆(物理摆)式中b为支点到质心的距离,也常用表示。
这微分方程的解为:式中圆频率,由此可得振动周期3、其他类型简谐振动的一般求解步骤:(1)选取合适的坐标,找出平衡位置。
(2)写出在平衡位置处物体所受各力的平衡条件,(在此较简单的情况下这一步可省略)。
(3)给一微扰使物体偏离平衡位置,画出物体的受力图,找出回复力或回复力矩的表达式。
(4)列出动力学微分方程,与标准谐振动微分方程比较系数,可得谐振动的圆频率和周期。
二、谐振动的运动学描述有三种形式:1、解析式谐振动的运动方程为将此式分别对时间求一次,二次导数可相应得到振子的速度和加速度a随时间的函数表达式:事实上速度和加速度a还应是位移x的函数:,在运动方程中圆频率或周期T是由力学条件所确定的,而振幅A和初相位是由初始条件所确定的。
将代入位移和速度的表达式可得:由此可解出:,2、用旋转矢量(即参考圆)描述旋转矢量,以匀角速逆时针旋转,矢端M点在X轴上的投影P点的运动方程:却好是谐振动方程,且M点匀速圆周运动的速度和加速度在X 轴上的投影和也却好是P点在X轴上作谐振动的速度和加速度。
所以用参考圆来描述谐振动比较简单直观,容易记忆(如图6-3所示)。
3、用谐动图线描述谐振动的位移、速度和加速度随时间变化的曲线如图 4 所示。
一般要求看懂位移x和速度和加速度三条曲线的相位关系依次超前。
三、谐振动的能量弹性势能:动能:弹簧振子系统的总能量:四、谐振动的合成1、同方向同频率两个谐振动的合成设谐振动合成后的谐振动式中:;此关系式用旋转矢量图6-5则很容易理解和记忆。
当:则则2、同方向频率相近的谐振动合成合成后的圆频率为其平均圆频率或其频率,合成后产生的拍频。
3、互相垂直的谐振动合成两个相互垂直的同频率谐振动合成的质点运动轨迹一般为椭圆,在一定条件下也可能为圆或直线。
轨迹的形状决定于两振动的相位差与振幅,当两个谐振动频率不相等,但有简单的整数比时,质点的运动轨迹为李萨如图形。
五、阻尼振动当弹簧振子在振动过程中受到的阻力与速度大小成正比与速度方向相反的阻力作用时,振子的动力学方程为:式中为阻尼系数。
若令,则上式可改写为:在小阻尼情况下,即的条件下其微分方程的解为:,其中;可得周期在大阻尼情况下(即)就不再是周期运动了。
六、有阻尼的受迫振动有阻尼的受迫振动的动力学方程为:式中H为强迫力的最大值,p为强迫力的圆频率。
若令;;上式可写为:该微分方程的解为:前项就是阻尼振动,随时间的增加而很快消失,后项是稳定的振动,其中振幅B由下式表示:由此式可知当强迫力频率与固有频率相差很大时强迫振动振幅就很小,而强迫力频率和固有频率接近时,强迫振动的振幅就很大,这种情况称之谓共振。
第7章狭义相对论基础一、狭义相对论基本假设1、狭义相对性原理:物理定律对一切惯性系等价。
2、光速不变原理:真空中光速与光源或观察者的运动无关。
二、时空相对性1、动钟变慢效应:2、动尺缩短效应:三、相对论运动学1、洛仑兹坐标变换式:;。
2、爱因斯坦速度变换式:;。
四、相对论动力学1、相对论质量:2、相对论动量:3、相对论动力学方程:五、相对论能量1、相对论能量:2、相对论动能:3、相对论静能:六、相对论能量与动量关系第8章热力学平衡态一、理想气体状态方程1、平衡态的概念系统与外界没有能量交换,系统内部也没有任何形式的能量转换,气体各部分具有相同的温度和压力,而且温度和压力也不随时间而变化的这种状态叫平衡态。