大学物理课件 (14)
大学物理第十四章相对论习题解答
§14.1 ～14. 314.1 狭义相对论的两条基本原理为相对性原理；光速不变原理。
14.2 s ′系相对s 系以速率v=0.8c ( c 为真空中的光速）作匀速直线运动，在S 中观测一事件发生在m x s t 8103,1×==处，在s ′系中测得该事件的时空坐标分别为t =′x 1×108 m 。
分析：洛伦兹变换公式：)t x (x v −=′γ，)x ct (t 2v −=′γ其中γ=，v =β。
14.3 两个电子沿相反方向飞离一个放射性样品，每个电子相对于样品的速度大小为0.67c ， 则两个电子的相对速度大小为：【C 】（A ）0.67c （B ）1.34c （C ）0.92c （D ）c分析：设两电子分别为a 、b ，如图所示：令样品为相对静止参考系S ， 则电子a 相对于S 系的速度为v a = -0.67c （注意负号）。
令电子b 的参考系为动系S '（电子b 相对于参考系S '静止），则S '系相对于S 系的速度v =0.67c 。
求两个电子的相对速度即为求S '系中观察电子a 的速度v'a 的大小。
根据洛伦兹速度变换公式可以得到：a a a v cv v 21v v −−=′，代入已知量可求v'a ，取|v'a |得答案C 。
本题主要考察两个惯性系的选取，并注意速度的方向（正负）。
本题还可选择电子a 为相对静止参考系S ，令样品为动系S '（此时，电子b 相对于参考系S '的速度为v'b = 0.67c ）。
那么S '系相对于S 系的速度v =0.67c ，求两个电子的相对速度即为求S 系中观察电子b 的速度v b 的大小。
14.4 两个惯性系存在接近光速的相对运动，相对速率为u （其中u 为正值），根据狭义相对论，在相对运动方向上的坐标满足洛仑兹变换，下列不可能的是：【D 】（A ）221c u/)ut x (x −−=′； （B ）221cu/)ut x (x −+=′ （C ）221c u /)t u x (x −′+′=； （D ）ut x x +=′ 分析：既然坐标满足洛仑兹变换（接近光速的运动），则公式中必然含有2211cv −=γ，很明显答案A 、B 、C 均为洛仑兹坐标变换的公式，答案D 为伽利略变换的公式。
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03
热力学第二定律的数 学表达式
对于可逆过程，dS = δQ/T；对于不 可逆过程，dS > δQ/T。其中S表示 系统的熵，δQ表示系统吸收的微小热 量，T表示系统的温度。
热力学在工程技术中的应用
光的色散
复色光分解为单色光的现象，牛顿的棱镜实 验。
D
量子光学基础
黑体辐射和普朗克量子假设
黑体辐射的实验规律和普朗克的量子假设，解释 黑体辐射现象。
康普顿效应
康普顿散射实验和德布罗意波的概念，证实光子 具有动量。
ABCD
光电效应和爱因斯坦光子假设
光电效应的实验规律和爱因斯坦的光子假设，解 释光电效应现象。
光从一种介质斜射入另 一种介质时，传播方向 发生改变的现象。
透镜成像
透镜对光线的作用及成 像原理，包括凸透镜和 凹透镜。
波动光学
A
光的干涉
两列或几列光波在空间某些区域相遇时相互加 强或相互削弱的现象。
光的衍射
光在传播过程中遇到障碍物或小孔时，偏 离直线传播的现象。
B
C
光的偏振
光波是横波，其振动方向垂直于传播方向， 偏振现象说明光波是横波。
03
时空结构和宇宙演化
研究时空的基本性质、宇宙的起源、演化和结构，包括 相对论、宇宙学等。
物理学的研究方法
观察和实验
通过观察和实验手段获取物理现象的数据，验证物理理论和假设 。
数学建模和理论分析
运用数学工具建立物理模型，进行理论分析和推导，解释和预测物 理现象。
计算机模拟和数值计算
利用计算机进行物理过程的模拟和数值计算，辅助理论分析和实验 设计。
2024版大学物理热学完整ppt课件
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术，如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术，如磁制冷、声制冷等，并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标， 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护（如 减少温室气体排放）和可持续 发展方面的应用前景，讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
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06
热学实验方法与技巧分享
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温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理，使测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物理量。
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热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的 热量，W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
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2024/1/30
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contents
目录
2024/1/30
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享
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在静电场中，电势是一个相对量，它的大小与参考点的选择有关。在同一个静电场中，不 同位置的电势不同，但任意两点间的电势差是一定的。
磁场与电流
01 02 03
磁场
磁场是由磁体或电流所产生的物理场，可以用磁感应强度 和磁场强度来描述。磁感应强度是矢量，其方向与小磁针 静止时北极所指的方向相同，其大小可以用磁通密度来衡 量。磁场强度也是一个矢量，其方向与磁感应强度的方向 垂直。
几何光学的历史
几何光学的发展可以追溯到古代，当 时人们已经开始利用光的直线传播和 反射性质。
光速与相对论
光速的定义
光速是光在真空中传播的速度，约为每秒299,792,458米。
光速的测量
光速的测量可以追溯到17世纪，当时科学家们开始尝试测量光速 。
光速与相对论的关系
相对论是由爱因斯坦提出的，它解释了光速在不同介质中的变化以 及光速对时间的影响。
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目录
CONTENTS
• 力学部分 • 电磁学部分 • 光学部分 • 量子物理部分 • 实验物理部分
01
力学部分
牛顿运动定律
牛顿第一定律
物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它 上面的力迫使它改变这种状态。
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。
牛顿第三定律
经典实验重现及解析
经典实验选择
选择一些经典的物理实验进行重现及解析， 例如牛顿第二定律、胡克定律等，需要了解 这些实验的背景和意义。
实验装置与操作
根据选择的经典实验，准备相应的实验装置和器材 ，掌握实验操作流程和数据采集方法。
结果分析与讨论
对实验结果进行分析和讨论，理解实验原理 和结论，并与理论进行比较和验证。
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电磁感应和电磁波
电磁感应定律
阐述法拉第电磁感应定律和楞 次定律的内容，分析感应电动
势的产生条件和计算方计算方法，分析它们在电路 中的作用。
电磁波的产生和传播
阐述电磁波的产生原理和传播 特点，探讨电磁波在真空和介 质中的传播规律。
电磁波的发射和接收
介绍电磁波的发射和接收过程 ，分析天线的工作原理和性能
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 ，即F=ma。
牛顿第三定律
作用力和反作用力大小相 等、方向相反，且作用在 同一直线上。
动量定理与动量守恒
动量定理
物体所受合外力的冲量等于物体动量 的变化，即Ft=mv2-mv1。
动量守恒
在不受外力或所受合外力为零的系统 中，系统总动量保持不变。
恒定电流和恒定磁场
电流与电源
欧姆定律
介绍电流的定义、方向和单位，电源的电 动势和内阻等概念。
阐述欧姆定律的表达式及其适用条件，分 析电阻的串联和并联问题。
磁场与磁感应强度
安培环路定律与磁场中的物质
定义磁场和磁感应强度的概念，探讨磁场 线的分布特点，以及磁感应强度的计算方 法。
介绍安培环路定律的表达式及其意义，分析 磁场对电流的作用力，以及磁场中的磁介质 问题。
03
电磁学
静电场
电荷与电场
介绍电荷的基本性质，电场的定义和性 质，以及电场线与等势面的概念。
电场强度与电势
定义电场强度和电势的概念，分析它 们的物理意义和计算方法，探讨电场
强度与电势的关系。
库仑定律
阐述库仑定律的表达式及其适用条件 ，通过实例分析点电荷之间的作用力 。
静电场中的导体和电介质
介绍导体在静电场中的平衡条件，电 介质的极化现象，以及静电场中的能 量问题。
大学物理(机械工业出版社)第14章课后答案
第十四章 波动#14－1 如本题图所示，一平面简谐波沿ox 轴正向传播，波速大小为u ，若P 处质点振动方程为)cos(ϕ+ω=t A y P ，求：（1）O 处质点的振动方程；（2）该波的波动方程；（3）与P 处质点振动状态相同质点的位置。
解：（1）O 处质点振动方程：y 0 = A cos [ ω（t + L / u ）+φ] （2）波动方程y 0 = A cos { ω[t - （x - L ）/ u +φ} （3）质点位置x = L ± k 2πu / ω （k = 0 , 1, 2, 3……）14－2 一简谐波，振动周期T =1/2s ，波长λ＝10m ，振幅A =0.1m ，当t =0时刻，波源振动的位移恰好为正方向的最大值，若坐标原点和波源重合，且波沿ox 轴正方向传播，求：（1）此波的表达式；（2）t 1＝T/4时刻，x 1=λ/4处质点的位移；（3）t 2 ＝T/2时刻，x 1=λ/4处质点的振动速度。
解：（1） y = 0.1 cos ( 4πt - 2πx / 10 )= 0.1 cos 4π（t - x / 20 ） (SI) （2） 当 t 1 = T / 4 = 1 / 8 ( s ) , x 1 = λ/ 4 = 10 / 4 m 处质点的位移y 1 = 0.1cos 4π（T / 4 - λ/ 80 ）= 0.1 cos 4π(1 / 8 - 1 / 8 ) = 0.1 m （3） 振速 )20/(4sin 4.0x t tyv --=∂∂=ππ t 2 = T / 2 = 1 / 4 (S) ,在x 1 = λ/ 4 = 10 / 4( m ) 处质点的振速v 2 = -0.4πsin (π-π/ 2 ) = - 1.26 m / s14－3 一简谐波沿x 轴负方向传播，圆频率为ω，波速为u 。
设4Tt =时刻的波形如本题图所示，求该波的表达式。
解：由图可看出，在t=0时，原点处质点位移y 0＝－A ，说明原点处质点的振动初相πϕ=0，因而波动方程为])(cos[πω++=uxt A y14－4 本题图表示一平面余弦波在t ＝0时刻与t ＝2s 时刻的波形图，求： (1) 坐标原点处介质质点的振动方程；(2) 该波的波方程。
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第四版
绪论
• 一 、物理学简介 • 二 、为什么学？ • 三 、学什么？ • 四 、怎么学？
一、物理学简介
1. 什么是物理学 物理学是研究物质结构、相互 作用和运动形态的基本规律的科学。
2. 物理学的基本理论
经典力学 （17世纪），牛顿
经
典 物
热学
（18~19世纪），卡诺、焦耳、克劳修斯、 麦克斯韦、玻耳兹曼等
理 电磁学 （19世纪），库仑、安培、奥斯特、
法拉第、麦克斯韦等
近 代
相对论
（20世纪初），爱因斯坦
物 理 量子力学 （20世纪），玻尔、普朗克、德布罗意、
海森伯、薛定谔等
3. 物理学的研究对象
空间尺度：
质子 （10-15 m） 基本粒子
哈勃半径 超星系团
1027
星系团
原子核
10-15
1024
银河系
和谐统一
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四、怎样学习大学物理
一、与中学的物理课比较
1. 是物理学的又一次更深的循环
概念深化 知识扩展 理论性增强
ü物理模型。如：质点、刚体…… ü物理条件。如：守衡条件 ü文字解与结果分析。
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2. 高等数学的运用
矢量与标量； 矢积与标积； 坐标分解； 微分；微元； 线积分……
2. 物理框架： 知识结构、知识的来龙去脉、知识的相 互联系
3. 物理思路： 如何观察、分析、思考、研究、处理问题
4. 物理方法： 科学就是一种方法
5. 体会和欣赏物理学中的真、善、美
★ 物理学之美
• 物理学的本质是真－客观规律、真理 • 物理学的价值是善－能够造福人类 • 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称，
大学物理第三版B版张三慧编所有课件力学与电磁学共34页
15、机会是不守纪律的。——雨果
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
大学物理第三版B版张三慧编 所有课件力学与电磁学
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。
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光的量子性
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。
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近代物理学基础
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
热力学第一定律可以应用于各种热力学过程和现象的分析，如热机的效
率、制冷机的性能、热传导和热辐射等。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。换句话说，热力学过程总是 伴随着一些不可逆的损失。
熵和熵增加原理
熵是表示系统无序程度的物理量，熵增加原理则指出，在孤立系统中发生的任何过程，总是向着熵增加的方向进行。这意 味着自然界中的过程总是向着更加无序的方向发展。
热量的定义和性质 热量是物体之间由于温度差异而进行的能量转移。热量总 是从高温物体流向低温物体，直到两者温度相等。
热传导、热对流和热辐射 热传导是物体内部或物体之间直接接触时的热量传递方式； 热对流是流体中由于温度差异引起的热量传递；热辐射则 是通过电磁波传递热量的方式。
热力学第一定律
01
热力学第一定律的表述
热力学第一定律指出，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以
与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总量保持不
变。
02
内能、功和热量
内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之和；
功是力在力的方向上移动的距离的乘积；热量则是物体之间由于温度差
2024版大学物理学(全套课件下册)马文蔚
态的变化过程。
宇宙的基本规律和演化
03
研究宇宙的大尺度结构、天体演化、宇宙起源和演化等基本问
题。
物理学的研究方法和意义
实验方法 通过实验手段观测和测量物理现象， 验证物理规律和理论。
理论方法
通过数学和物理理论，建立物理模型 和理论框架，解释和预测物理现象。
计算方法
利用计算机进行数值模拟和计算，研 究复杂物理系统的性质和行为。
物理学的意义
物理学的研究不仅有助于人类认识自 然规律，也为其他科学和工程领域提 供了基础理论和技术支持。
大学物理学的课程内容和要求
课程内容
大学物理学通常包括力学、热学、 电磁学、光学、近代物理等基础 内容，以及一些拓展内容，如相 对论、量子力学等。
课程要求
学生需要掌握基本的物理概念、 原理和定律，具备分析和解决物 理问题的能力，同时培养实验技 能和科学思维方法。
利用几何光学原理设计的仪 器，如显微镜、望远镜、照
相机等。
利用全反射原理实现光信号 在光纤中的长距离传输，具 有传输容量大、抗干扰能力
强等优点。
利用受激辐射原理产生高强 度、高单色性、高方向性的 光束，广泛应用于工业加工、
医疗、科研等领域。
利用光学系统对信息进行变 换和处理，如全息照相、光
学计算机等。
02
03
磁感应强度
描述磁场强弱和方向的物 理量。
毕奥-萨伐尔定律
计算电流元在空间中产生 磁场的定律。
磁场对电流的作用
探讨磁场对通电导线的作 用力，即安培力。
电磁感应
1 2
法拉第电磁感应定律 描述磁场变化时会在导体中产生感应电动势的定 律。
楞次定律
判断感应电流方向的定律，即感应电流的磁场总 是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。