大学物理学(上)复习提纲

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大学物理学（上）复习,1,.,参考系,：描述物体运动时用作参考的其他物体和一套同步的钟.,2.,位矢和位移,一、运动的描述,运动方程,位移,注意,: 一般,3.,速度和速率,速度,速率,（速度合成）,3.,加速度,任意曲线运动都可以视为沿,x,，,y,，,z,轴的三个各自独立的直线运动的叠加（矢量加法）.,运动的独立性原理,或,运动叠加原理,.,二、匀加速运动,常矢量,初始条件:,匀加速,直线,运动,抛,体,运动,三、圆周运动,角速度,角加速度,速度,圆周运动,加速度,切向,加速度,法向,加速度,（指向圆心）,（沿切线方向）,力学的相对性原理,:,动力学定律在一切惯性系中都具有相同的数学形式,.,四 相对运动,伽利略速度变换,一、牛顿运动定律,第一定律,惯性和力的概念，惯性系的定义 .,第二定律,当 时，写作,第三定律,力的叠加原理,二,、,国际单位制,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 .,直角坐标表达形式,牛顿第二定律的数学表达式,一般的表达形式,自然坐标表达形式,（1）,万有引力,重力,三,、,几种常见的力,(,3,),摩擦力,滑动摩擦力,F,f,=,F,N,静摩擦力,0,F,f0,F,f0m,（2）,弹性力,弹簧弹力,（张力、正压力和支持力）,基本自然力,：万有引力、弱力、电磁力、强力,.,已统一,四、惯性系和非惯性系 惯性力,在平动加速参考系中,（,为非惯性系相对于惯性系的加速度）,在转动参考系中，惯性离心力,对某一特定物体惯性定律成立的参考系叫做惯性参考系,.,相对惯性系作加速运动的参考系为非惯性参考系,.,（,1,）,确定研究对象，,几个物体连在一起需作隔离体图，把内力视为外力；,（,2,）,进行,受力分析，画受力图,；,（,3,）,建立坐标系，列方程求解,(用分量式) ；,（,4,）,先用文字符号求解，后代入数据计算结果.,五、应用牛顿定律解题的基本思路,一、动量、冲量、动量定理,机械运动的量度,质点的动量,力的冲量,力对时间的累积,质点的动量定理,：质点所受合,外力的冲量等于质点在此时间内动量的增量 .,质点系的动量定理,：系统所受合,外力的冲量等于系统动量的增量 .,二、质点系动量守恒定律,(,2,),某一方向合外力为零，则该方向,(,3,),只适用于惯性系；,(,4,),比牛顿定律更普遍的最基本的定律.,说明,：,(,1,),守恒条件：合外力为零，或外力 内力；,质点系所受合外力为零，系统总动量守恒. 即,若 ，则 常矢量.,三、功、功率,功率反映力做功快慢,功描述力的,空间累积,效应,四、动能、动能定理,动能,动能定理：,合,外力对,质点,所作的功等于质点动能的,增量.,适用于,惯性系,.,五、保守力、非保守力、势能,势能,E,p,：,与物体间相互作用及相对位置有关的能量,.,（,2,）,势能具有,相对,性, 其,大小,与势能,零点,的选取,有关；,（,1,）,势能是,状态,函数 ；,（,3,）,势能是属于,系统,的 .,说明,保守力：力所作的功与路径无关,，仅决定于相互作用质点的,始末,相对,位置,.,非保守力：力所作的功与路径有关,.,力学中常见的势能,弹性,势能,引力,势能,重力,势能,六、功能原理、机械能守恒定律,质点系的功能原理：,质点系机械能的增量等于外力和非保守内力作功之和,.,当,时，,有,机械能守恒定律：,只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变,.,七、质心 质心运动定律,2 .,质心运动定律：,作用在系统上的合外力等于系统的总质量乘以质心的加速度.,1.,质心的位置（有,n,个质点组成的质点系）,一、刚体的定轴转动,匀变速转动,二、刚体的定轴转动定律,刚体定轴转动的角加速度与它所受的,合外力矩,成正比，与刚体的,转动惯量,成反比 .,刚体,转动惯量,刚体定轴转动的动能定理,三、 刚体定轴转动功和能,力矩的功,转动动能,重力势能,刚体的机械能守恒定律：若只有保守力作功时,则,常量 .,四、刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律,刚体对转轴的角动量：,角动量定理：,，则,若,角动量守恒定律,首先分析各物体所受力和力矩情况，然后根据已知条件和所求物理量判断应选用的规律，最后列方程求解.,五、定轴转动的动力学问题 解题基本步骤,(,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,.,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.,(,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.,质点运动与刚体定轴转动描述的对照,质点的平动,刚体的定轴转动,速度,加速度,角速度,角加速度,质量,m,转动惯量,动量,角动量,力,力矩,质点运动规律与刚体定轴转动的规律对照,运动定律,转动定律,质点的平动,刚体的定轴转动,动量定理,角动量定理,动量守恒定律,角动量守恒定律,力的功,力矩的功,动能,转动动能,质点运动规律与刚体定轴转动的规律对照,质点的平动,刚体的定轴转动,动能定理,动能定理,重力势能,重力势能,机械能守恒,只有保守力作功时,机械能守恒,只有保守力作功时,一、,经典力学的相对性原理 经典力学的时空观,对于任何惯性参照系,牛顿力学的规律都具有相同的形式 。,时间和空间的量度和参考系无关,长度和时间的测量是绝对的。,二 狭义相对论基本原理,爱因斯坦相对性原理：物理定律在,所有,的惯性系中都具有相同的表达形式,。,光速不变原理：真空中的光速是常量，它与光源或观察者的运动无关，即不依赖于惯性系的选择。,三、洛伦兹坐标变换式,时，洛伦兹变换,伽利略变换,正,变换,逆,变 换,四,、,狭义相对论时空观,同时的相对性,若,则,若,则,此结果反之亦然。,时间延缓：,运动的钟走得慢 。,固有时间,长度收缩：运动物体在运动方向上长度收缩。,固有,长度,若,五、狭义相对论动力学的基础,质量与速度的关系,动力学的基本方程,质量与能量的关系,动量与能量的关系,二 反映静电场性质的两条基本定理,无旋场,高斯定理,有源场,环路定理,高斯定理和环路定理由库仑定律和场的叠加原理导出，反映了静电场是,有源无旋（保守）,场.,一 、静电场的理论基础 两条基本定律,库仑定律,电场强度的叠加原理,电场强度的求解方法,（,1,）利用场强叠加原理,使用条件：原则上适用于任何情况.,三、 电场强度和电势,定义,（,2,）利用高斯定理,使用条件：电场分布具有特殊对称性.,电势的求解方法,（,1,）利用电势叠加原理,使用条件：,有限大,带电体且选,无限远,处为电势零点.,（,3,）利用电势梯度关系求解场强,使用条件：对不能用高斯定理求解的情况，可先由,电势叠加原理求电势分布，再由梯度关系求解场强.,（,2,）利用电势的定义,使用条件：场强分布已知或很容易确定.,考试题型,一、填空题(每题3分，共计18分),1、已知质点的运动方程的矢量形式为： ，则质点在第2s内的位移为,2、任意时刻,a,t,=0的运动是,运动；任意时刻,a,n,=0的运动是,运动；任意时刻,a,=0的运动是,运动；任意时刻,a,t,=0,a,n,=常量的运动是,运动.（,a,t,为切向加速度，,a,n,为法向加速度）,3、,一艘飞船和一颗慧星相对地面分别以0.8c和0.8c(c表示真空中光速)的速度相向而行，则在飞船上看，慧星的的速度为,。,二、,选择题（每题2分，共计20分）,1、当重物减速下降时，合外力对它做的功( ),（A）为正值。（B）为负值。（C）为零。（D）无法确定。,2、已知高斯面是闭合曲面，当高斯面上的电通量为零时，则（ ）,（A）高斯面内必无电荷（B）高斯面外必无电荷,（C）高斯面内的电荷代数和必为零（D）高斯面外的电荷代数和必为零,3、刚体的转动惯量的大小与以下哪个物理量无关（ ）,（A）刚体的密度 （B）刚体的几何形状,（C）刚体转动的角速度 （D）转轴的位置,三、说理题（每题10分，共计20分）,1、对于物体的曲线运动有下面两种说法：,（1）物体作曲线运动时，必有加速度，加速度的法向分量一定不等于零；,（2）物体作曲线运动时速度方向一定在运动轨道的切线方向，法向分速度恒等于零，因此其法向加速度也一定等于零。,2、什么叫参考系？哪些物体（或系统）可以选为参考系？描述物体的运动，可以选取几个参考系？怎样选取参考系为宜？试举例说明之。,3、什么叫惯性？为什么说物体的惯性是物体自身的一种性质？,4、何谓作用力和反作用力？它们之间有何关系？这种关系反映了物体世界的一种什么样的普遍性质？,5、机械运动有哪两种量度？它们有何区别？,四、计算题（共计32分）,1、设有一均匀带电直线段长度为L，总电荷量为q，求其延长线上一点P的电场强度,2 一质点的运动方程为 ，式中r，t，分别以m、s为单位试求：,(1)它的速度与加速度；(2)它的轨迹方程,3、如图所示，设两重物的质量分别为,m,1=2kg 和,m,2=1kg。定滑轮的半径为,r,=0.2m， 对转轴的转动惯量为,J=,0.1kgm,2,，轻绳与滑轮间无滑动，滑轮轴上摩擦不计设开始时系统静止，试求：（1） 绳中张力 （2） t=2s 时刻滑轮的角速度,五、证明题,（共 10分）,预祝大家考出理想的成绩！,元旦快乐！寒假愉快！,