高等物理大二物理清华大学沈克教授课件
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2024版(推荐)《大学物理》ppt课件
(推荐)《大学物理》ppt课件
2024/1/27
1
目
CONTENCT
录
2024/1/27
• 课程介绍与教学目标 • 力学基础 • 热学基础 • 电磁学基础 • 近代物理初步 • 实验方法与技能培养 • 课程总结与展望
2
01
课程介绍与教学目标
2024/1/27
3
《大学物理》课程简介
课程性质
大学物理是理工科学生必修的一门基础课程，旨在培 养学生掌握物理学基本概念、原理和方法。
实验操作
熟练掌握实验仪器的使用方法和操作技巧，保证 实验的顺利进行。
数据处理和分析
对实验数据进行处理和分析，提取有用信息，得 出结论。
2024/1/27
36
典型实验案例分析与讨论
01
02
03
04
案例一
牛顿第二定律的验证。通过气 垫导轨上滑块的运动，验证牛 顿第二定律，加深对力和运动 关系的理解。
案例二
角动量守恒定律 内容、条件及应用
10
功和能
功的定义和计算
恒力做功、变力做功的计算方法
动能定理
内容、表达式、意义及应用
势能的概念和计算
重力势能、弹性势能等势能的计算方法
机械能守恒定律
内容、条件及应用
2024/1/27
11
03
热学基础
2024/1/27
12
温度与热量
温度的定义和单位
温度是表示物体冷热程度的物 理量，其单位是摄氏度（°C） 或华氏度（°F）。
加深对物理概念和规律的理解
通过实验现象的观察和分析，帮助学生加深对物理概念和规律的理解，提高物理素养。
2024/1/27
2024/1/27
1
目
CONTENCT
录
2024/1/27
• 课程介绍与教学目标 • 力学基础 • 热学基础 • 电磁学基础 • 近代物理初步 • 实验方法与技能培养 • 课程总结与展望
2
01
课程介绍与教学目标
2024/1/27
3
《大学物理》课程简介
课程性质
大学物理是理工科学生必修的一门基础课程，旨在培 养学生掌握物理学基本概念、原理和方法。
实验操作
熟练掌握实验仪器的使用方法和操作技巧，保证 实验的顺利进行。
数据处理和分析
对实验数据进行处理和分析，提取有用信息，得 出结论。
2024/1/27
36
典型实验案例分析与讨论
01
02
03
04
案例一
牛顿第二定律的验证。通过气 垫导轨上滑块的运动，验证牛 顿第二定律，加深对力和运动 关系的理解。
案例二
角动量守恒定律 内容、条件及应用
10
功和能
功的定义和计算
恒力做功、变力做功的计算方法
动能定理
内容、表达式、意义及应用
势能的概念和计算
重力势能、弹性势能等势能的计算方法
机械能守恒定律
内容、条件及应用
2024/1/27
11
03
热学基础
2024/1/27
12
温度与热量
温度的定义和单位
温度是表示物体冷热程度的物 理量，其单位是摄氏度（°C） 或华氏度（°F）。
加深对物理概念和规律的理解
通过实验现象的观察和分析，帮助学生加深对物理概念和规律的理解，提高物理素养。
2024/1/27
清华大学物理-习题课整理后课件
光的干涉 光的衍射
双缝干涉 薄膜干涉
1 双缝干涉条件 d ≪ D
2
条纹间隔
∆x
=
λD d
3 干涉条纹衬比度
清华大学物理系
大学物理讨论课 5
3 / 52
光的干涉 光的衍射
双缝干涉 薄膜干涉
1. 已知双缝：λ = 5500 Å，D = 3 m，d = 3.3 mm。求： 1 条纹间距；
2 S2 后插入厚 l、折射率为 n 的薄玻璃片，条纹如何移动？ 3 当插入薄玻璃片后，实验观察到从原点处移过 7 条亮纹，求该片
48.. 用劈尖干涉法可检测工件表面缺陷，当波长为 λ 的单色平行光垂直
入射，若观察到的干涉条纹如图所示，每一条纹弯曲部分的顶点恰好
与其左边条纹的直线部分的连线相切，则工件表面与条纹弯曲处对应
的部分应该如何变化？
清华大学物理系
大学物理讨论课 5
25 / 52
光的干涉 光的衍射
双缝干涉 薄膜干涉
解答：凹陷，且深度为 λ
的折射率。
清华大学物理系
大学物理讨论课 5
4 / 52
光的干涉 光的衍射
双缝干涉 薄膜干涉
解：
(1)
条纹间距为
∆x
=
D d
λ
=
0.5
mm
(2) 插玻璃片后，观察 0 级 (光程差为 0 的位置）条纹的移动，下缝光线
的光程增大，则上缝的光线路径必须长，故条纹向下移动。
清华大学物理系
大学物理讨论课 5
2
L
d = Lλ = 0.1178 mm 2l
清华大学物理系
大学物理讨论课 5
10 / 52
光的干涉 光的衍射
2024年2020年高考物理必修二全册精彩课件全套完整版
2024年2020年高考物理必修二全册精彩课件全套完整版一、教学内容本课件依据2024年2020年高考物理必修二全册教材，详细内容包括：1. 力学：第一章运动学，第二章动力学，第三章牛顿运动定律；2. 电磁学：第四章电场，第五章磁场，第六章电磁感应；3. 实验部分：第七章力学实验，第八章电磁学实验。
二、教学目标1. 让学生掌握物理基本概念，理解物理定律及其应用；2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力；3. 提高学生的实验操作能力和科学思维。
三、教学难点与重点1. 力学部分：牛顿运动定律的理解与应用，运动学公式的运用；2. 电磁学部分：电场、磁场概念的理解，电磁感应现象的分析；3. 实验部分：实验原理的理解，实验数据的处理。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件，实物模型，实验器材；2. 学具：笔记本，教材，实验报告册。
五、教学过程1. 引言：通过现实生活中的实例，引入力学、电磁学等物理概念；2. 知识讲解：详细讲解教材章节内容，结合PPT课件和实物模型；3. 例题讲解：针对每个知识点，选取典型例题进行讲解；4. 随堂练习：布置与知识点相关的练习题，巩固所学内容；六、板书设计1. 力学部分：牛顿运动定律，运动学公式；2. 电磁学部分：电场、磁场概念，电磁感应现象；3. 实验部分：实验原理，实验步骤。
七、作业设计1. 作业题目：（1）力学：计算题，分析题；（2）电磁学：选择题，计算题；（3）实验部分：实验报告。
2. 答案：见附录。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：针对课堂教学中出现的问题，进行原因分析，调整教学方法；2. 拓展延伸：推荐物理科普读物，鼓励学生参加科技活动，培养科学素养。
重点和难点解析1. 教学难点与重点的确定；2. 例题讲解的选取与深度；3. 实验教学的设计与实施；4. 作业设计的针对性与答案的详细性；5. 课后反思及拓展延伸的实际效果。
一、教学难点与重点的确定在制定教学计划时，应充分考虑学生的实际情况，结合物理学科特点，明确每个章节的难点和重点。
清华大学物理课件：量子物理
16
§6．1 光电效应
金属及其化合物在电磁辐射照射下发射电子的 现象称为光电效应，所发射的电子称为光电子。
实验装置：
GD为光电管， 光通过石英窗口照射 阴极K，光电子从阴极 表面逸出。
光电子在电场加速下向 阳极A运动，形成光电流。
17
实验规律
（1）用光强一定的某种频率的光照射，得 到的饱和光电流强度im是一定的，光强越 大，饱和光电流强度也越大。
黑体的吸收本领最大，辐射本领也最大
7
研究热辐射本身的规律，应利用辐射本领 M 只与温度有关，而和材料及表面状态无关的 物体。
而黑体的热辐射正好与空腔的形状、材料及 ‘表面状态’ 都无关。
对各种具体物体的总辐出度，可以通过实验
定出的“黑度系数”(有“机电手册”可查)
来得出。
物体的黑度系数
热辐射的电磁波的能量对波长有一个分布。 温度不同，热辐射的电磁波的能量不同， 波长分布不同。
例如加热铁块，随着温度的升高: 开始不发光→ 暗红 → 橙色 → 黄白色
3
一.描述热辐射的物理量
1．单色辐出度M(T)
温度为T时,单位时间内从物体单位表面发出的
波长在 附近单位波长间隔内的电磁波的能量，
19
实验规律
Uc(V)
Cs Na Ca 电压 Uc与 入射光
频率 呈线性关系
Uc= K - U0
其中K 为普适常数
(1014Hz)
U0 与材料有关
直线与横坐标的交点 就是红限频率0.
0
U0 K
20
（3）不论光强多大， 只有当入射光频率 大于一定的红限频率 0 时，才会产
生光电流。 （这与 经典电磁波的概念也完全不同）
§6．1 光电效应
金属及其化合物在电磁辐射照射下发射电子的 现象称为光电效应，所发射的电子称为光电子。
实验装置：
GD为光电管， 光通过石英窗口照射 阴极K，光电子从阴极 表面逸出。
光电子在电场加速下向 阳极A运动，形成光电流。
17
实验规律
（1）用光强一定的某种频率的光照射，得 到的饱和光电流强度im是一定的，光强越 大，饱和光电流强度也越大。
黑体的吸收本领最大，辐射本领也最大
7
研究热辐射本身的规律，应利用辐射本领 M 只与温度有关，而和材料及表面状态无关的 物体。
而黑体的热辐射正好与空腔的形状、材料及 ‘表面状态’ 都无关。
对各种具体物体的总辐出度，可以通过实验
定出的“黑度系数”(有“机电手册”可查)
来得出。
物体的黑度系数
热辐射的电磁波的能量对波长有一个分布。 温度不同，热辐射的电磁波的能量不同， 波长分布不同。
例如加热铁块，随着温度的升高: 开始不发光→ 暗红 → 橙色 → 黄白色
3
一.描述热辐射的物理量
1．单色辐出度M(T)
温度为T时,单位时间内从物体单位表面发出的
波长在 附近单位波长间隔内的电磁波的能量，
19
实验规律
Uc(V)
Cs Na Ca 电压 Uc与 入射光
频率 呈线性关系
Uc= K - U0
其中K 为普适常数
(1014Hz)
U0 与材料有关
直线与横坐标的交点 就是红限频率0.
0
U0 K
20
（3）不论光强多大， 只有当入射光频率 大于一定的红限频率 0 时，才会产
生光电流。 （这与 经典电磁波的概念也完全不同）
清华大学物理课件力学3
2. 合外力沿某一方向为零； 3. 只适用于惯性系；
pi const.
i
4. 比牛顿定律更普遍的最基本的定律。
§3.4 质心
N个粒子系统，可定义质量中心
z
rc
mi
NN
rc
mi ri
i 1 N
mi ri
i 1
m
mi
i 1
ri
x
N
mi xi
y
xc
i 1
m
同理对 y 和 z 分量
对连续分布的物质，可以将其分为N个小质元
方向用右手螺旋法规定
§3.8 角动量守恒定律
M 0 ----->
L
常矢量
L
v
r
r m
L mvr sin m r r sin
t
开普勒第二定律 行星受力方向与矢径在一条
2m
1 2
rr
sin
2m
S
t
t
直线（中心力），故角动量守恒。
质点系
M i ri (Fi f ij )
i j
Fi
i
i
ri
pi
rc
pi
Li
rc
i P
i
i
rc
P
0
M
L
rc
F
质心系
M
L'
z
绕固定轴的力矩和角动量
vi ri mi
设固定轴为 z 轴
M iz Liz
Lz m( xv y yv x ) M z xFy yFx
绕固定轴的力矩为 0， 则绕该轴的角动量守恒。
脉冲星自转周期不变，绕固定轴角动量守恒， 转速太快，应为中子星（密度太小则被离心力撕裂）。
清华大学本科物理PPT课件
=
mv
y
pz
p4
mvz
icm
mvz iE c
或写成
P=pp4=imcm v=imE vc
16
一、质能关系 由 p4=ic= m iEc得质能关系
E=m2c
一定的能量相当于一定的质量，只差因子c2.
称 m0c2 为粒子的静能量。 粒子的静质量一般用静能量表示
电子 0.510 999 06 Mev/c2
（粒子运动引起）
6
二、方程的形式 在S 系中，假定方程为
fx
px
f f
y z
=
d dt
p p
y z
f 4
p 4
其中 dt 为原时，[px,py,pz,p4]T代表动量矢量，
[fx, fy, fz, f4]T代表力矢量。 形式上满足
力矢量＝动量矢量的时间变化率
如何保证具有洛仑兹变换协变对称性？ 7
2、满足爱因斯坦相对性原理 在不同惯性系中方程形式相同。 方程在洛仑兹变换下形式不变，具有洛仑
兹变换协变对称性。
5
S 参考系和粒子参考系：
v
m0
dr
r1(t1)
r2(t2)
S参考系
静质量 m0是不变量
测时 dt = t2 - t1
m0
粒子参考系
原时是不变量
dt =t 2- t 1
dt
=
dt 0
0=1 1-v2 c2
对于v c情况
Ek
1 2
m0v
2
.
22
测时间 t
Ek =eV v =8.4 t 作 v2 ~ Ek 曲线
贝托齐电子极限速率实验（1962）
清华大学物理课件：波动光学衍射
在
0处，
0
sin
1
I
I0
Imax
此时所有子波的振幅矢量同相叠加 。
（与半波带法的结果相同）
(2) 极小（暗纹）位置：
令 sin=0I=0，
即 k，k 1,2,3时，sin 0 I 0
24
此时由 a sin k 得 a sin k
3
二、惠更斯——菲涅耳原理：
（Huygens—Fresnel principle）
惠——菲原理：波传到的任何一点都是 子波的波源，各子波在空间某点的相干 叠加，就决定了该点波的强度。
※该原理的 数学表达式如下：
dE( p)
a(Q) K ( )
r
dS
4
0，K Kmax
K ( ) ：方向因子 K( )
11
到什么时候光强降为零呢? 或者说,第一暗纹的是多大呢?
当 光程差 = a sin = 2×/2 时,
我们说将缝分为了 两个“半波带”：
光线1与1’在P点的 相位差为，
光线2与2’在P点的
相位差为 ，
------
12
所以两个“半波带”上发的光在P处干涉相消， 形成第一暗纹。 当再 ，=3/2时，可将缝分成三个 “半波带”，其中两个相邻的半波带发的光 在 P 处干涉相消，剩一个“半波带”发的光在 P 处合成，P 处即为中央亮纹旁边的那条 亮纹的中心。
13
当=2 时，可将缝分成四个“半波带” 它们发的光在P处两两相消，又形成暗纹……
14
一般情况：
a sin 0
——中央明纹(中心)
a sin k，k 1,2,3… ——暗纹(中心)
第13章静电场电势 清华大学版大学物理
第13章 电势 章
功能问题是物理学的各个研究领域的 重要关注点， 重要关注点， 本章将讨论电场力做功的 性质，给出静电场的环路定理， 性质，给出静电场的环路定理，揭示静电 场有势性，并进一步讨论静电场的能量。 场有势性，并进一步讨论静电场的能量。
第13章 电势 章
13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 静电场的保守性 电势差和电势 电势叠加原理 电势梯度 电荷在外电场中的静电势能 电荷系的静电能 静电场的能量
二、 静电场环路定理
L1 P2 L2
A = ∫ Fdr = ∫ q Edr 12
0
P1
=∫
p2 p1 ( L ) 1
p2 p1 ( L ) 1
v r p1 q0 E ⋅ dr + ∫
p2 ( L2 )
v r q0 E ⋅ dr
=∫
v r p2 q0 E ⋅ dr − ∫
p2 ( L2 )
v r q0 E ⋅ dr = 0
O
q
当静电场是由点电荷产生的 当静电场是由点电荷产生的
A12 = ∫
( p2 ) ( p1 )
r 1
v r
P1
v dr
q0 L dr
θ
v E
q0 E ds cosθ =
∫
r2 r1
q0qd r 4πε 0 r 2
cosθds = dr
q0 q 1 1 ( − ) = 4πε 0 r1 r2
只与P 位置有关， 只与 1、P2位置有关， 而与路径L无关 而与路径 无关
在点电荷系q 产生的电场中， 在点电荷系 1、q2、… 、qn产生的电场中， 移动q 移动 0，电场力做功 v r p2 v r p2 A12 = ∫ F ⋅ dr = ∫ q0 E ⋅ dr
功能问题是物理学的各个研究领域的 重要关注点， 重要关注点， 本章将讨论电场力做功的 性质，给出静电场的环路定理， 性质，给出静电场的环路定理，揭示静电 场有势性，并进一步讨论静电场的能量。 场有势性，并进一步讨论静电场的能量。
第13章 电势 章
13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 静电场的保守性 电势差和电势 电势叠加原理 电势梯度 电荷在外电场中的静电势能 电荷系的静电能 静电场的能量
二、 静电场环路定理
L1 P2 L2
A = ∫ Fdr = ∫ q Edr 12
0
P1
=∫
p2 p1 ( L ) 1
p2 p1 ( L ) 1
v r p1 q0 E ⋅ dr + ∫
p2 ( L2 )
v r q0 E ⋅ dr
=∫
v r p2 q0 E ⋅ dr − ∫
p2 ( L2 )
v r q0 E ⋅ dr = 0
O
q
当静电场是由点电荷产生的 当静电场是由点电荷产生的
A12 = ∫
( p2 ) ( p1 )
r 1
v r
P1
v dr
q0 L dr
θ
v E
q0 E ds cosθ =
∫
r2 r1
q0qd r 4πε 0 r 2
cosθds = dr
q0 q 1 1 ( − ) = 4πε 0 r1 r2
只与P 位置有关， 只与 1、P2位置有关， 而与路径L无关 而与路径 无关
在点电荷系q 产生的电场中， 在点电荷系 1、q2、… 、qn产生的电场中， 移动q 移动 0，电场力做功 v r p2 v r p2 A12 = ∫ F ⋅ dr = ∫ q0 E ⋅ dr