下载文档原格式
《大学物理AI》课程教学大纲2016年5月制定 2016年 5 月第 0 次修订制定人：王志萍一、课程名称及代码课程名称：大学物理AI课程代码：BAA012001二、适用教育层次及专业教育层次：高职本科适用专业：机械设计制造及其自动化、机械电子工程、电气工程及其自动化、物联网工程、软件工程三、学分、学时学分数：3.5 学时数：56四、课程类型课程性质：公共课课程类别：纯理论课五、先修课程名称及代码高等数学AI（BAA011001）六、教学目标《大学物理》课程是我院高职本科工科各专业的一门必修的重要公共基础课。
通过这门课程的学习，将为工科各专业课及其技术基础课打好基础，传授必需通用的物理基础知识，培养科学思维和利用物理规律解决实际问题的初步能力。
为学生学习专业理论和专业技术打好必要的物理基础。
由于物理学在自然科学中的基础地位和与社会科学的联系，以及物理科学对人的思维训练和能力形成有很大的影响，因而它在人才培养中起着十分重要和独特的作用，对培养高级工程技术人才起至关重要的作用，必须引起充分的重视。
1．知识目标1）掌握描述质点运动的物理量。
掌握牛顿三定律及其适用条件。
掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法。
2）理解刚体绕定轴转动的转动定律和刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒定律。
3）通过把力学的研究对象抽象为三个理想模型，质点、刚体和理想流体，学会建立模型的科学研究方法。
4）注意学习矢量运算、微积分运算等方法在物理学中的应用。
5）掌握描述简谐振动和简谐波的各物理量（特别是相位）及各量间的关系。
6）掌握线性运动叠加原理，通过在周期性外力作用下阻尼摆的混沌现象分析了解非线性问题的特征。
7）理解气体动理论和热力学基础的基本概念及基本规律。
8）通过理想气体的压强和气体分子平均自由程等公式的建立，进一步理解科学研究的建模方法。
9）理解和掌握熵增加原理是自然界（包括自然科学和社会科学）最为普遍实用的定律之一。
10）了解物理学原理在现代工程技术中的应用。
第一类永动机展开全文某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功，这叫“第一类永动机”。
这种机器不消耗任何能量，却可以源源不断的对外做功。
案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。
以往热的单位是cal（卡），功以erg（尔格）为单位，焦耳的实验结果为1cal=4．184×10^7erg，这就是著名的热功当量。
能量守恒转换定律的建立，对制造永动机的幻想作了最后的判决，因而热力学第一定律的另一种表述为：“不可能制造出第一类永动机”。
基本信息•中文名：第一类永动机•类别：永动机•释义：不吸热而向外放热或作功•定位：机器相关推荐•第二类永动机•反重力原理•视错觉•热力学第二定律•热力学三大定律•紫外灾难•热寂•熵增原理•比荷•硝烟反应•姆潘巴现象•电功•等离子态•理想流体•氦闪•玫瑰线•热力学第一定律•克拉伯龙方程•波义耳定律•熵增加原理简介某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功，这叫“第一类永动机”。
这种机器正在加载查看图片集不消耗任何能量,却可以源源不断的对外做功。
发展历史欧洲，早期最著名的一个永动机设计方案是十三世纪时一个叫亨内考的法国人提出来的。
正在加载查看图片集如图所示：轮子中央有一个转动轴，轮子边缘安装着12个可活动的短杆，每个短杆的一端装有一个铁球。
方案的设计者认为，右边的球比左边的球离轴远些，因此，右边的球产生的转动力矩要比左边的球产生的转动力矩大。
这样轮子就会永无休止地沿着箭头所指的方向转动下去，并且带动机器转动。
这个设计被不少人以不同的形式复制出来，但从未实现不停息的转动。
仔细分析一下就会发现，虽然右边每个球产生的力矩大，但是球的个数少，左边每个球产生的力矩虽小，但是球的个数多。
于是，轮子不会持续转动下去而对外做功，只会摆动几下，便停在右图中所画的位置上。
热力学发展初期，热和机械能的相互转化是人们研究的主题。
永动机原理引言永动机是指一种可以永远运转而不需要任何外部能源的理论机器。
虽然科学界普遍认为永动机是不可能存在的，但是人们对于制造一个真正的永动机一直有着浓厚的兴趣和探索的动力。
在本文中，我们将探讨永动机的原理以及为何永动机是不可能实现的。
永动机的定义永动机是指一种能够自行产生足够能量来推动自身运转的机器。
这个概念最早出现在18世纪，当时许多人认为永动机的发明将会对工业革命产生巨大的影响，甚至会改变整个世界。
第一类永动机：违反能量守恒定律第一类永动机是指那些违反能量守恒定律的设备。
这些设备声称可以从一种能源中提取能量，然后将其完全转化为另一种形式的能量，并将多余的能量输出。
然而，这种设备违背了能量守恒定律，即能量不能被创造或者毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
因此，第一类永动机是不可能存在的。
第二类永动机：违反热力学第二定律第二类永动机是指那些违反热力学第二定律的设备。
热力学第二定律规定，任何一个孤立系统内熵的增加是不可逆的，即系统中的有序性会趋向于无序性的增加。
这个定律也被称为熵增原理。
第二类永动机声称可以将热能完全转化为机械能，并且不会产生任何的熵增。
然而，这也是不可能的，因为热力学第二定律的适用性是普遍的。
永动机的研究和探索尽管永动机被认为是不可能实现的，但是对于制造永动机的探索和研究一直在进行。
一些人坚信自己可以打破现有的物理定律，创造出真正的永动机。
然而，每一次实验和研究都遵循了能量守恒定律和热力学第二定律，结果都证明了永动机的不可能性。
结论综上所述，永动机是一种根据能量守恒定律和热力学第二定律判断不可能存在的设备。
无论是违反能量守恒定律还是违反热力学第二定律，永动机的原理都是行不通的。
虽然人们对制造一个真正的永动机充满了无限的憧憬，但是现有的科学定律和原理一致地认为永动机是不可能实现的。
如果你想了解更多关于永动机的信息，推荐阅读热力学、能量守恒定律相关的书籍和论文，以深入理解这个领域的基本原理和现有的科学知识。
第三类永动机别莱利曼在《趣味物理学》中写了不少关于永动机的故事。
有一个人生城建成了永动机，呼吁专家去鉴定。
后来真的去了一伙人参观，那人抬出来一个看起来挺复杂的装置，费了几个牛的力气,把机器发动起来。
遗憾的是，只转了一小会儿,就停了下来。
那人接着折腾，折腾到最后，很不好意思地对大家说：它总是发脾气。
（别莱利曼，1979）第一类永动机和第二类永动机永动机是人类的一个梦想,而且是建立在科学之上的梦想——虽然现在被看成是伪科学了——因为所有的永动机探索者在涉及他们的机器时，依据的都是某种科学的原理，而不是神秘的超自然力.最初，这些科学爱好者是想造出“东东1”：一个循环系统，能够实现自循环，并且在每一次的循环中,除了产生维持其自身运转的能量，还多少有点富裕.这样,就可以源源不断地向系统之外输出能量，不光是人，那些大牲口，什么骡子啊，马啊，都可以歇歇了.这个东东将给野外科考队员提供极大的方便，无论走到哪里,帐篷支起来，把东东1一架,所有的灯都亮了，比电池方便多了,而且环保。
当然了,在家也可以用啊，无论是水电站还是核电站，都不用建了！梦想固然很好，不过，已经创造了很多奇迹的科学，这回不灵了。
永动机爱好者几乎尝试了所有的科学的现象,什么电啊、磁啊、毛细现象啊;什么杠杆啊、滑轮啊、斜面啊,没有一个成功的。
再到后来，物理学家给出了一个能量守恒定律,这个定律宣判：东东1造不出来。
能量守恒定律现在也叫做热力学第一定律——可见热力学不只有一个定律—-我们简称它热一律吧！刚开始的时候，总有人不相信它——到现在还有人步信,所以接着试，屡战屡败,屡败屡战，总有人不甘心.不管怎么说，永动机是个多么美好的梦想啊！王力雄在小说《永动机患者》中就写了一个执着的农民，他就是要造出永动机，他相信，永动机开转之日,就是家乡人民脱贫之时!美好的梦想要靠科学来实现，于是又有人想出“东东2",它能够吸收空气（或者海水，或者别的东西）中的热量，转化成电能（或者其他可用的能量），转化出来的灯与吸收过来的，所以不违背热一律。
一、永动机的界定永动机是一类不需外界输入能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械。
不消耗能量而能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，故称为“第一类永动机”。
在没有温度差的情况下，从自然界中的海水或空气中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律，故称为“第二类永动机”。
这两类永动机是违反当前客观科学规律的概念，是不能够被制造出来的。
综上可知永动机就是能够创造能量或热量的机器，热量也是能量的一种，想100%利用热量是不可能的，就如能量的转化是有条件的，不可能100%的。
第一类永动机是想创造能量，第二类永动机是想100%转化能量，事实证明这是不可能的。
创造能量就如创造宇宙，在现有的物理基础和哲学基础都是不可能完成的事。
二、为什么永动机无法制成1.1第一类永动机最古老的永动机概念，这一类永动机试图以机械的手段在不获取能源的前提下使体系持续地向外界输出能量。
历史上最著名的第一类永动机是法国人亨内考在十三世纪提出的“魔轮”，魔轮通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，向下行方向的悬臂在重力作用下会向下落下，远离转轮中心，使得下行方向力矩加大，而上行方向的悬臂在重力作用下靠近转轮中心，力矩减小，力矩的不平衡驱动魔轮的转动。
十五世纪，著名学者达芬奇也曾经设计了一个相同原理的类似装置，1667年曾有人将达芬奇的设计付诸实践，制造了一部直径5米的庞大机械，但是这些装置经过试验均以失败告终。
创造量子都难，更别说创造能量除了利用力矩变化的魔轮，还有利用浮力、水力等原理的永动机问世，但是经过试验，已确认这些永动机方案失败或仅只是骗局，无一成功。
1842年荷兰科学家迈尔提出能量守恒和转化定律；1843年英国科学家詹姆斯·焦耳提出热力学第一定律，他们从理论上证明了能够凭空制造能量的第一类永动机是不能实现的。
热力学第一定律的表述方式之一就是：第一类永动机不可能实现。
第一类永动机说到第一类永动机，我们就不能不提到热力学第一定律，即能量守恒定律。
热力学第一定律可表述为：自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中，能量的数量不变。
其数学描述为：U2-U1=Q+W，其中的Q和W分别表示在状态变化过程中系统与外界交换的热量以及系统对外界所做的功，U2-U1表示能量的增量。
接下来让我们看一下第一类永动机的定义，即某物质循环一周回复到初始状态，不吸热而向外放热或作功，这叫“第一类永动机”，这种机器不需要外界提供能量，却可以源源不断的对外做功。
显然，第一类永动机违反热力学第一定律。
任何定律从提出开始就会受到人们不断的质疑和挑战。
所以从热力学第一定律提出之后，人们提出了种种第一类永动机的设计方案。
以下我将介绍一下几种第一类永动机的设计方案。
（1）奥恩库尔的永动机13世纪有一个叫奥恩库尔的法国人，他在一个轮子的边缘上等间隔地安装了12根可活动的锤杆。
他设想一旦轮子被启动,由于轮子右边的各个重锤距轮轴更远些,就会驱动轮子按箭头方向永不停息地转动下去。
分析：设想该机器置于真空当中，即运行时不受到空气阻力，但我们知道轮轴与转盘的接触面不可能绝对光滑，运行时势必会产生摩擦阻力，此时机械能转化成摩擦热能，机器将会慢慢停止。
此方案不可行。
（2）滚珠永动机滚珠永动机是利用格板的特殊形状，使一边重球滚到比另一边的距离轮心远些的地方。
设计者以为在两边重球的作用下轮子会失去平衡而转动不息。
分析：滚珠式永动机的设计原理与奥恩库尔的永动机是相同的，都利用了轮新左右两边力矩不相等使轮轴不断转动。
该设想也同样无法解决摩察阻力的问题，且在运转时，可能会出现一个正好使得轴心左右两端力矩相等的位置，这是如果轮轴的角速度正好为零，则机器停止转动。
该设计也是失败的。
（3）软臂永动机1570年，意大利的泰斯尼尔斯，提出用磁石的吸力可以实现永动机。
