大学物理学习指导
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大学物理学习指导
第一章 质点的运动
本章基本要求：
掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度等描述质点运动状态的物理量。能借助于直角坐标系计算质点在平面内运动时的速度、加速度。能计算质点作园周运动时的角速度、角加速度、切向加速度、法向加速度。理解运动的相对性。
本章重点：
1、已知速度和加速度及初始条件，求质点的运动方程；
2、已知质点运动方程，求质点的位移、速度、加速度等物理量；
3、匀变速直线运动、抛体运动的规律。
解题指导：
本章的习题一般分两大类：第一类是已知质点的运动方程，利用微分法求各物理量（速度、加速度等）；第二类是已知速度和加速度及初始条件利用积分法求运动方程。第二类问题及学会用速度合成定理处理运动的矢量性和相对性问题是本章的难点。
质点运动学问题的一般解题顺序为：
a. 审清题意，确定研究对象，分析研究对象的运动情况。
b. 建立适当的坐标系。
c. 根据所求物理量的定义列式并求解。或根据运动的特点和题设条件列方程求解。
d. 必要时进行分析讨论。
第二章 牛顿运动方程
本章基本要求：
掌握牛顿三定律及适用条件，掌握运用微积分方法求解一维变力作用下质点的动力学问题。
本章重点：
1、质量和力的概念以及力学中常见的三种力——万有引力、弹性力和摩擦力的特点。
2、牛顿运动定律及其适用条件。
3、练运用隔离法分析物体受力，正确列出物体受力方程，求解简单的质点动力学问题。
解题指导：
（一）物体的受力分析
画物体受力图的步骤：
a. 隔离出研究对象，并画出已知力；
b. 画重力；
c. 考察并画出研究对象与周围物体相接触处的弹性力和摩擦力。
d. 应注意：每画出一力必须能找出该力的施力物体。
（二）牛顿运动定律的应用
牛顿运动定律主要解决二类问题：
1、 1、 已知运动求力，即已知物体的运动现象或规律（运动方程trrr = r(t)），求作用于物体的外力。一般可先求得a后再求力。
2、 2、 已知力求力运动，即求物体的加速度、速度和运动方程，这可用积分法得。
应用牛顿运动定律的解题顺序：
a. 审清题意，选取对象；
b. 分析受力，画受力图；
c. 建立坐标，列出方程；
d. 求解方程，分析讨论。
若问题中有几个物体互相联系，必要时根据题设条件、几何关系或相对加速度关系列出辅助方程。 第三章 运动的守恒定律
本章基本要求：
掌握力的作功的概念，计算变力的功；掌握保守力做功的特点及势能的概念，计算重力、弹性力、万有引力的功及系统的势能；掌握力的时间积累量—— 动量的概念，理解平面内运动质点的角动量和角动量守恒定律。掌握质点的动量守恒、机械能守恒定律。
掌握完全弹性碰撞和非完全弹性碰撞的基本概念、碰撞问题的实际应用。
本章重点：
1、解决变力作功问题；
2、熟练应用功能关系解决一些实际的简单问题。
3、熟练应用动量原理和动量守恒定律。
解题指导：
（一）计算变力作功的步骤；
a. 审清题意，确定研究对象；
b. 画出研究对象在力的作用过程中任一位置的受力图；
c. 写出该变力随位置变化的函数关系；
d. 在作功过程中任一位置处取一位移元ds，写出功的表达式 dsFdAcos
e. 根据功的定义式，并正确定出积分上下限后计算。
（二）应用动能定理解题的步骤
a. 审清题意，明确过程，确定对象；
b. 分析研究对象在外力作功过程中任一位置时的受力，画出受力图；
c. 确定物体在外力作功过程中的始末位置时速度大小；
d. 按动能定理列方程，并求解。
（三）应用功能原理解题的步骤：
a. 审清题意，明确过程，确定研究对象（系统）；
b. 分析系统的受力情况，画出外力和非保守内力；
c. 规定势能零点的位置，确定系统始末状态的动能和势能；
d. 按功能原理列方程，并求解。
（四）应用机械能守恒定律解题的步骤：
应用机械能守恒定律解题的顺序与功能原理的解题顺序基本相似，但应用该定律解题时必须注意它的适用条件，是否满足0非保、内外AA。该条件包括三种情况：（1）在系统状态变化过程中，没有外力和非保守内力作用；（2）虽有外力和非保守内力作用，但都不作功；（3）外力和非保守内力均作功，但在任一位移元中，它们所作功之和始终为零。
（五）动量原理的应用步骤：
a. 审清题意，根据问题的要求和计算方便，确定研究对象；；
b. 对研究对象进行守力分析，画出守力图；
c. 明确外力作用过程中的物体始末状态的速度；
d. 建立坐标系，根据动量原理立方程求解。
（六）动量守恒定律的应用步骤：
应用动量守恒定律的解题顺序与动量原理的解题顺序雷同，但应注意：
a. 系统的选择，分清系统的内力和外力；
b. 动量守恒定律的条件0外F，但有时在极短的时间内，系统所受的外力远小于系统内相互作用的内力，外力可忽略不计，此时系统仍当作动量守恒处理。在实际问题中0外F，但外F在某方向的分量为零，这种情况下，总动量在该方向的分量守恒。
第四章 刚体运动
本章基本要求：
理解刚体运动的一般特点，掌握对定轴转动的分析方法；掌握刚体所受力矩的概念；了解转动惯量的概念；理解刚体定轴转动定律，定轴转动的动能定理；定轴转动的角动量守恒定律。 本章重点：
1、定轴转动定理的应用；
2、角动量定理和角动量守恒定理的应用。
解题指导：
（一）、转动定理的解题步骤：
a. 分析研究对象的受力情况，画出受力图；
b. 审清题意，选取研究对象；
c. 平动物体按牛顿定律列出方程，定轴转动物体按转动定理列出方程；
d. 根据线量、角量关系列出相应方程并求解。
（二）角动量原理和角动量守恒定理的解题步骤：
a. 审清题意，选取研究对象；
b. 分析研究对象的受力情况，画出受力图；
c. 分析研究对象的始末状态；
d. 根据题意列出相应方程并求解。
第五章 狭义相对论
本章基本要求：
了解狭义相对论的两个基本假设；了解狭义相对论的数学基础（洛仑兹变换）；理解狭义相对论中高速运动物体的运动学及动力学基本内容；了解狭义相对论新的时空观即同时的相对性，长度收缩和时间膨胀的概念，以及与经典相对论的差异。理解质速，质能关系。
本章重点：
1、 1、 狭义相对论的两条基本原理、洛仑兹变换的关系式；
2、 2、 狭义相对论的时空观，长度收缩和时间膨胀公式；
3、 3、 狭义相对论的质—速、质—能、动量—能量关系。
第六章气体动理论
本章基本要求：
了解气体分子热运动图象，理解理想气体的压强公式，温度公式，从微观统计意义上去理解压强、温度、内能宏观量的微观意义以及理解其分析方法。了解麦克斯韦速度分布律，分布函数，分布曲线的物理意义，了解用统计方法计算气体分子热运动的算术平均速率，方均根速率和最可几速率；了解玻耳兹曼能量分布律；了解大量气体分子的平均能量分布定律；了解气体分子的平均碰撞频率及平均自由程概念。
本章重点：
1、压强、温度的概念和统计意义；
2、能量按自由度均分原理和理想气体内能公式；
3、气体分子速率分布的统计规律；
4、平均碰撞频率和平均自由程的公式。
第七章 热力学
本章基本要求：
掌握热力学系统功和热量的概念及准静态的概念；掌握热力学第一定律，并用其分析计算理想气体的等容、等温、等压、绝热及多方过程的功、热量、内能的变化量及各过程中的摩尔热容。掌握热力学第二定律及其统计意义，了解可逆和不可逆过程，可逆循环和不可逆循环的概念；计算简单的循环效率（特别是卡诺循环）；了解熵的概念及熵增加原理。
本章重点：
1、 1、 热力学第一定律及式各量的意义；
2、 2、 三个等值过程和绝热过程中的热量、功、内能变化量及相应的摩尔热容量的计算；
3、 3、 了解循环过程的特征并能熟练计算循环过程的净功、净热量和效率（特别是卡诺循环）；
4、 4、 了解热力学第二定律的两种叙述、统计意义和实质；
5、 5、 能判别热力学过程的可逆和不可逆性。 第八章 真空中的静电场
本章基本要求：
掌握静电场的电场强度和电势的概念，电场强度的叠加原理和电势的叠加原理；掌握计算简单问题中电场强度和电势的方法；了解电场的规律：高斯定理和环路定理；理解用高斯定理计算电场强度的条件和方法；了解电势梯度的概念和电势梯度与电场强度的关系；能计算电偶极子在均匀电场中所受的力和力矩；能分析点电荷在均匀电场中受力和运动。
本章重点：
1、 1、 电场强度的计算；
2、 2、 电势的计算。
解题指导：
（一）场强的计算
（1）利用场强叠加原理求场强
a. 建立适当的坐标系，在带电体上取电荷元dq；
b. 按点电荷场强写出电荷元dq的场强大小
204rdqdE
并在图上标出Ed的方向；
c. 写出Ed的分量式；
d. 对c中各分量式正确定出积分上下限，进行积分运算，最后写出该点的合场强。
（2）利用高斯定理求场强
a. 分析电荷分布的对称性，判断能否用高斯定理求场强；
b. 取合适的高斯面；
c. 计算高斯面的电通量及高斯面所包围的电量的代数和，由高斯定理求出场强
iSqSdE01 （3）应用场强和电势梯度的关系求场强
当电势的函数式zyxUU,,已知，则可由下式求场强
kzUjyUixUE （二）电势的计算
（1）应用电势定义式求电势
根据电势定义式aPPldEU求电势，用此方法求电势时E的分布规律函数关系必须已知，且取参考点a的电势为零。
（2）利用电势叠加原理求电势
a. 建立适当的坐标系，在带电体上取电荷元dq；
b. 写出电荷元dq在场点的元电势
rdqdU04 c. 由电势叠加原理求出场点的电势
