《东华大学物理》PPT课件

轨迹和位能
在动力学中，我们还关注物 体的轨迹和位能变化，它们 对物体的运动状态和作用力 起着重要作用。
力学中的平衡与运动
1
动力学平衡
2
当物体受到多个力的作用，且这些力产
生了一个非零的合力时，物体将会产生
加速度，即动力学平衡。
3
静力平衡
当物体受到多个力的作用，且这些力平 衡时，物体将保持静止或恒定速度的直 线运动。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙大规模结构、 演化和宇宙学重要参数的一门学 科。它在探索宇宙中的未知世界 方面做出了重要的贡献。
核聚变和未来能源
核聚变技术是人类未来能源发展 的重要方向，它有望成为最为可 靠、清洁的能源供应方式。
热泵和制冷
2
念，可以用来找出热流的最大效率、为 其他热机提供理论基础。
热泵和制冷是热力学的一大应用领域，
它们在人类生活和工业生产中都起到了
重要作用。
3
熵和热力学基本方程
熵在热力学中是非常重要的概念，我们 将了解如何计算熵值和熵变，并利用热 力学基本方程去解释一些实际现象。
物态方程和相变
物态方程
物态方程是描述物质状态的 基本关系式，我们将会学习 一些重要的物态方程及其应 用。
热机原理
热机是利用热量转化为其他形式 能量的机器。坎诺特循环解Байду номын сангаас了 热机的基本原理。
理想气体
理想气体是热学中的一个基本模 型，我们将了解理想气体的状态 方程、理想气体的工作循环、以 及理想气体的相变等基本概念。
热力学第一定律
内能和热容
内能和热容是研究物体温度 变化和热量传递的重要物理 量，它们是定义热力学第一 定律所必须的。
均衡力和运动状态

非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。

物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学。
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
现代物理学
以相对论、量子力学等为 代表，揭示了微观世界的 奥秘和宇宙大尺度的结构。
大学物理课程的目的和要求
1 2
掌握物理学的基本概念和原理
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
THANKS
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麦克斯韦-安培定律
将磁场的变化与电场联系起来，是电磁场理论的基础。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组 描述电磁场的基本规律，包括高 斯定律、高斯磁定律、法拉第电 磁感应定律和麦克斯韦-安培定律。
电磁波的应用 如无线电通信、雷达、微波炉等。
电磁波 由变化的电场和磁场相互激发而 产生的在空间中传播的电磁振荡。
大学物理ppt课件完 整版
目 录
• 绪论 • 力学 • 热学 • 电磁学 • 光学 • 近代物理学基础
01
绪论
物理学的研究对象
物质的基本结构和相互作用
研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包 括微观粒子和宏观物体之间的相互作用。
物质的运动和变化规律
研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程 以及相应的物理量之间的关系。
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其完全转换为有用的功而不产生其他影响。也就是说，热 机的效率不可能达到100%。
卡诺定理和热力学温标

现代物理学
以相对论和量子力学为代表，揭示了 微观世界和高速运动物体的规律。
经典物理学
以牛顿力学、热力学和电磁学为代表 ，建立了完整的经典物理理论体系。
大学物理学的课程目标
01
掌握物理学的基本概念和基本原理
通过学习大学物理课程，使学生掌握物理学的基本概念和基本原理，为
后续专业课程的学习打下基础。
02
气体动理论
气体分子运动论的基本假设
气体由大量分子组成，分子之间存在间隙；分子在永不停息地做无规则运动；分子之间存 在相互作用的引力和斥力。
气体压强与温度的微观解释
气体压强是由大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度是分子平均动能的标志。
气体动理论的应用
气体动理论可以解释许多宏观现象，如气体的扩散、热传导等。同时，它也为研究其他物 质的微观结构提供了重要的思路和方法。
物理学的研究方法
观察和实验
01
通过观察自然现象和进行实验研究，获取物理现象的数据和信
息。
数学建模
02
运用数学工具对物理现象进行描述和建模，以便更深入地理解
物理规律。
理论分析
03
通过逻辑推理和演绎，对物理现象进行深入分析，揭示其内在
规律。
物理学的发展历史
古代物理学
以自然哲学为主要形式，探讨宇宙的 本质和构成。
位置矢量的定义、位移的计算、路程与位移 的区别。
02
速度与加速度
平均速度与瞬时速度、平均加速度与瞬时加 速度、速度与加速度的矢量性。
04
03
01
牛顿运动定律
1 2
牛顿第一定律
惯性定律、力的概念、力的性质。
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律。

以 为半l 径的半圆路径。A,B两处各放有一点电荷，
电荷分别为 和q 。把q 另一电荷为 的点Q电荷从D
点沿路径DCO 移到O点，电场力所作的功？
C
l
AO
B
q 2l
q
UD
q
4 0l
q
40 (3l)
q
6 0l
D
UO
q
4 0l
q
4 0l
0
ADO Q(U D UO )
4个重要结论 A.点电荷的电势
U
UP
AB
r
已知外筒电势： U B
Bv r
U AB
Edr
A
ur E:
内筒的贡献+外筒的贡献
0
E
2 0 r
A
r Ur ?
Bv r
U A UB
E dr
A
B
RB dr ln RB
RA 20r
20 RA
UA UB 20 ln RB
RA
U A Ur
r dr ln r
RA 20r
20 RA
U P
dq
4 0 r
r : dq 到P点的距离
思考：真空中有一点电荷Q，在与它相距为 r 的a 处
有一试验电荷 q从 a 点沿半圆弧轨道运动到 b点， 电场力对 q做功为？
Ua
Q
4 0 r
Ub
Q
4 0 r
b Q ra
Aab 0
Aab q0 (Ua Ub )
思考：A点与B点间的距离为 2l ，OCD是以B为中心，
R2
图示为一个均匀带电球层，其电荷体密度为 ，球层内表面半径为 R1 ，外表面半径为 R2 。设无穷远处为电势零点，求空腔内任一

16
x
K
方法一
tE
S v
4 .5 年
t0 t E
v 1 0 .2 年 c
2
地球
K '
v
星
x
K
方法二：在飞船上测量，两者之间的距离小于S
v S1 S 1 c
2
t0
S1 v

S v
v 1 c
2
0 .2 年
3.相对论质速关系和质能关系
2
在 K' 中 的观察者
K'
K
在K中的 观察者
K'
v
o
l0
L
B
v
K
o
L
l
y'
v
y
水平方向长度收缩
v S a a 1 c
2
x
x'
--------时间的延缓
固有时间 t 0 ：相对于过程发生地点为静止的参考系中 测得的时间间隔，固有时间最短
t
t0 1 (v c )
相对论质速关系 m
相对论质能关系
m0 1 v / c
2 2
E mc
2
相对论动能
E
k

mc
2
m 0c
2
E K mc m 0 c 4 m 0 c
2 2
2
4
2
时间延缓效应 固有时间 0
0
v 1 c
2
S
S'
固有时间
0
0
l l0
v
事件 1和2 固有长度 l 0
半人马星座 星是距离太阳系最近的恒星，它距离地 球 S 4.3 10 m ，设有一宇宙飞船自地球飞到 星，若 宇宙飞船相对于地球的速度为 v 0.999 c ，按地球上的时 钟计算要多少年的时间？以飞船上的时钟计算，所需 的时间又为多少年？ 地球 K ' 星 v

磁感应线 电流
8–2 磁感强度 稳恒磁场的高斯定理
第八章
磁感应线的性质 与电流套连 闭合曲线(磁单极子不存在)
互不相交 方向与电流成右手螺旋关系 四 磁通量 磁场的高斯定理
S B
磁场中某点处垂直B 矢量 的单位面积上通过的磁感 线数目等于该点 B的数值.
N B S
8–2 磁感强度 稳恒磁场的高斯定理
8–2 磁感强度 稳恒磁场的高斯定理
第八章
带电粒子在磁场中沿 其他方向运动时 F 垂直 于 v 与特定直线所组成 的平面. 当带电粒子在磁场中 垂直于此特定直线运动时 受力最大 .
Fmax qv
时，受力 Fmax 将 Fmax v 方 大小与 q, v 无关
向定义为该点的 B 的方向.
8–2 磁感强度 稳恒磁场的高斯定理
第八章
三 磁感应线 规定：曲线上每一点的切线方向就是该点的磁感 强度 B 的方向，曲线的疏密程度表示该点的磁感强度 B 的大小.
I I I
8–2 磁感强度 稳恒磁场的高斯定理
第八章 I S N
I
S
N
磁感应线的性质 磁感线的分布能形象地反映磁场的方向和大小特征。
地球磁场约 5×10-5T。 超导磁体能 激发高达25T磁 场；原子核附 近可达104T；脉 大型电磁铁 冲星表面高达 磁场可大于2T 108T
8–2 磁感强度 稳恒磁场的高斯定理
第八章
三 磁感应线
(a) Magnetic field pattern surrounding a bar magnet as displayed with iron filings. (b) Magnetic field pattern between opposite poles (N–S) of two bar magnets.(c) Magnetic field pattern between like poles (N–N) of two bar magnets.

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一、电荷
电这个词来源于希腊语elektron，意思是琥珀。 对电的最早认识：摩擦起电和雷电
生活经验： 当你从干衣机里拿出化纤的外衣或衬衫时或许已经经历过静电。 当你在车椅上滑过或走过一段尼龙毯后去碰触金属门把，或许有过被电击的经历。
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两种电荷：正电荷和负电荷
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例21-6 计算距Q = - 3.0 ×10-6C点电荷右边30cm 的点P处的电场大小和方向。
（a）负电荷Q（b）正电荷Q
Q (9.0 10 9 N. m 2 /C 2 )(3.0 10- 6 C) 5 Ek 2 3.0 10 N/C 2 r (0.30m )
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(a) P点的电场为Q1和Q2产生的电场的矢量和。由负电荷Q1产 生的场指向Q1，而负电荷Q2产生的场背离Q2。两个电场都指 向左边。 Q1 Q1 Q2 Q2 E = k 2 + k 2 k 2 + 2 r1 r2 r r 1 2
-6 -6 25 10 C 50 10 C =( 9.0 10 9 N m 2 /C 2 ) -2 2 -2 2 (2.0 10 m) (8.0 10 m) 6.3 108 N / C
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例21-8 计算由电荷Q1和Q2在点A及点B所产生的电场。
解：（a）电荷Q 1和Q 2在A点产生的 电场大小由式E = kQ/r 2给出，因此，
(9.0 10 9 N m 2 /C 2 )(50 10- 6C) EA1 1.25 10 6 N/C 2 (0.60 m)
+
F Eq
F Eq

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恒定电流的电场和磁场
恒定电流的产生与性质
由恒定电场产生的电流称为恒定 电流，其大小和方向均不随时间 变化。
01
02
恒定电流的磁场
03
恒定电流周围会产生恒定磁场， 其方向由右手螺旋定则确定。
04
恒定电流的电场
恒定电场是一种无旋场，可以用 电势来描述。
磁感应强度与磁通量
描述恒定磁场的两个重要物理量， 磁感应强度反映磁场力的性质， 磁通量反映磁场在空间中的分布。
匀速直线运动、匀变速直线运动；
曲线运动
抛体运动、圆周运动；
相对运动
参考系的选择、相对速度、相对 加速度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律
惯性定律，定义了力和运动的关系；
牛顿第三定律
作用力和反作用力，大小相等、方向 相反。
牛顿第二定律
F=ma，阐述了力、质量和加速度之 间的关系；
动量守恒定律
动量的定义和计算
固体和液体的热性质
固体的热性质
固体具有一定的形状和体积，其 热膨胀系数较小，热传导性能较
好。
液体的热性质
液体没有确定的形状，但有一定的 体积，其热膨胀系数较大，热传导 性能较差。
相变现象
物质从一种相转变为另一种相的过 程，如熔化、凝固、汽化、液化等， 相变过程中伴随着热量的吸收或释 放。
04
电磁学
机械波的产生和传播
机械波的产生
机械波是由振源产生的，振源做周期性振动时，会使周围的介 质产生相应的振动，从而形成机械波。
机械波的传播
机械波在介质中以波的形式传播，传播方向与介质中质点的振 动方向垂直。在传播过程中，机械波会携带能量和信息。

温标的选择
在热力学中，常用的温标有摄氏 温标、华氏温标和热力学温标。 其中，热力学温标以绝对零度为 起点，与热量传递的方向无关， 因此更为科学。
热力学第一定律
01
热力学第一定律的表述
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。
02
质点运动的描述
01 位置矢量与位移
02
位置矢量描述质点在空间中的位置，位移是质点位置
的变化量
03
位移是矢量，具有大小和方向，其方向与从初位置指
向末位置的有向线段一致
质点运动的描述
速度与加速度 速度是质点运动的快慢程度，加速度是速度变化的快慢程度 速度和加速度都是矢量，具有大小和方向
圆周运动
圆周运动的描述
能量守恒定律
能量守恒定律的表述
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从 一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
能量守恒定律的适用范围
无论是宏观世界还是微观世界，无论是低速运动还是高速运动，能量守恒定律都适用。
能量守恒定律的数学表达式
ΔE = W + Q，其中ΔE表示系统内能的增量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸 收的热量。
通过牛顿运动定律可以预测物体 在受力后的运动状态，为物理学 研究提供基础。
非惯性系中的力学问题
01
非惯性系定义
02
惯性力概念
相对于地面做加速或减速运动的参考 系称为非惯性系。
在非惯性系中，为了解释物体的运动 ，需要引入一种假想的力，即惯性力 。
03
非惯性系中牛顿运动 定律的应用
在非惯性系中，牛顿运动定律仍然适 用，但需要考虑惯性力的影响。例如 ，在旋转的参考系中，物体受到的惯 性力会导致其偏离原来的运动轨迹。