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第1章 物理学和力学

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大学物理(浙大三版)第一章

大学物理(浙大三版)第一章

cos cos cos 1
2 2 2
r k o i jx源自P(x,y,z)y
§1.2 位置矢量 运动方程 位移
23 2011-2-12
二、 运动方程 运动方程：位置矢量r与时间t的函数关系 运动方程： r (t ) x(t )i y(t ) j z(t )k 轨道
——研究物质高速运动、引力、时间和空间等；
量子力学(quantum-mechanics)
——研究微观体系的运动规律。
8 2011-2-12
第一篇 力学
研究对象:机械运动。 机械运动就是物体之间或 物体内部各部分之 就是 间相对位置随时间的变化过程。 内容：运动学与动力学。
9 2011-2-12
8
2.4 10 1
地球上各点的公转速度相差很小，可忽略地球自身 尺寸的影响，作为质点处理。
4
§1.1 质点 参考系
12 2011-2-12
研究地球自转
R vv R
地球上各点的自 转速度相差很大，因 此，地球自身的大小 和形状不能忽略，这 时不能将地球作质点 处理。
§1.1 质点 参考系
19 2011-2-12
§1.1 质点 参考系
时间的计量：利用具有周期性的现象测量时间。
1967 年第十三届国际计量大会决定，用铯原子钟 作为时间计量的基准，1秒是铯133原子基态的两超精细 能级之间跃迁对应辐射周期的9192631770倍，精度可达 10-12。国际单位制中时间单位为秒（s）。
空间的计量：
运动学：研究物体运动的描述及各运动学物理量
之间的关系，不涉及引起和改变运动的原因。 质点在三维空间运动的描述，刚体运动的描述。
动力学：研究物体运动与物体相互作用之间的
大学物理 第1-3章 经典力学部分归纳总结

大学物理 第1-3章 经典力学部分归纳总结

t r r r v − v0 = ∫ a ⋅ dt t0 t r r r r − r0 = ∫ v ⋅ dt t0
运用
分
和
dv dv dx dv a= = ⋅ =v dt dx dt dx
3
知识点回顾
第二章 质点动力学
2、牛顿三定律？ 、牛顿三定律？
r ∑Fi = ma
i →
—— 为什么动？ 为什么动？ 力？
功是能量交换或转换的一种度量
v v 2、变力作功 、 元功： 元功： dW = F ⋅ dr = Fds cosθ b b v v b W = ∫ F cosθ ds = ∫ F ⋅ dr = ∫ (Fxdx + Fy dy + Fz dz)
a( L) a( L) a( L)
3、功率 、
v v dW F ⋅ dr v v P= = = F ⋅ v = Fv cosθ dt dt
隔离木块a在水平方向绳子张力t和木块b施于的摩擦力?根据牛顿第二定律列出木块a的运动方程?同样隔离木块b分析它在水平方向受力情况列出它的运动方程为17一个质量为m的梯形物体块置于水平面上另一质量为m的小物块自斜面顶端由静止开始下滑接触面间的摩擦系数均忽略不计图中hh均为已知试求m与m分离时m相对水平面的速度及此时m相对于m的速度
15
•解：以地面为参考系。隔离木块A，在水平方向 解 以地面为参考系。隔离木块 ， 绳子张力T 和木块B施于的摩擦力 绳子张力 和木块 施于的摩擦力
v t2 v v v v v 动量定理： 动量定理： I = ∫ ∑ F dt = ∑ p2 − ∑ p1 = ∑ mv2 − ∑ mv1
t1
v v v v 角动量定理： 角动量定理： M ⋅ dt = dL = d ( r × mv )
大学物理第一章课件

大学物理第一章课件


04
大学物理第一章：电磁学基础
电场与电场强度
电场
电荷和电流在空间中激发的场，对其 中运动的电荷产生力的作用。
电场强度
描述电场对电荷作用力大小的物理量， 用矢量表示，单位是伏特/米（V/m） 或牛顿/库仑（N/C）。
电场线
用来形象地描述电场的强弱和方向的 假想线，电场线上每一点的切线方向 表示该点的电场强度方向。
动量与角动量
动量
一个物体的质量与它的速度的乘 积，表示物体运动的量。
角动量
一个旋转物体的转动惯量与它的 角速度的乘积，表示物体旋转运 动的量。
功与能
功
力在物体运动轨迹上所做的乘积，表 示力对物体运动所做的贡献。
能
一个物体由于它的运动或位置而具有 做功的能力，表示物体运动或位置的 量。
03
大学物理第一章：热学基础
大学物理课程是高等教育的必修基础课程之一，旨在为学生提供物理学的 基本概念、原理和方法，培养其科学素养和解决实际问题的能力。
课程目标
01
掌握物理学的基本概念和原理，理解物质的基本性 质和运动规律。
02
学会运用物理学原理和方法分析、解决实际问题， 培养科学思维和创新能力。
03
培养学生对自然界的敬畏和好奇心，激发探索未知 世界的热情和追求科学的动力。
偏振分类
偏振分为线偏振、椭圆偏振和圆偏振三种类型。
偏振应用
偏振现象在光学仪器、通信和信息处理等领域有 广泛应用，如偏振眼镜、液晶显示等。
06
大学物理第一章：近代物理简介
量子力学基础
量子态与波函数
01
描述微观粒子状态的数学函数，具有波粒二象性。
薛定谔方程
02
描述粒子在给定势能下的运动状态的偏微分方程。
大学物理力学

大学物理力学

同一物体的运动，由于我们选取的参考系不 同，对它的运动的描述就不同，这称为运动描 述的相对性。
因此，描述运动必须指出参照系。
注意：参考系不一定是静止的。
2、质点(particle)
在只研究物体的平动时，物体的形状和大小可以 忽略，可把物体看成一个只有质量、没有大小和 形状的理想的点，这样的点通常称为质点。
解：（1）由题意可得速度矢量为：
v d r d x (t)i d y (t)j i 1 tj
d t d t d t
2
所以t =3s时质点的速度为： v(3)i1.5j
（2）由运动方程 x(t)t和2 y(t)(1/4)t22
消去t 可得轨迹方程为： y 1 x2 x 3 4
由此可知该质点的运动轨迹为抛物线。
质点是一个物理模型，把物体看作质点是有条 件的、相对的。
应当指出，把物体视为质点的研究方法，在实 践上和理论上都是有重要意义的。当我们所研究 的物体不能视为质点时，可把整个物体看作由许 多质点组成，弄清楚这些质点的运动，就可以弄 清楚整个物体的运动。所以，研究质点的运动是 基础。
可以作为质点处理的物体的条件：大小和 形状对运动没有影响或影响可以忽略。
y
位移 r r2r1
r1 o
Pv
Q r
r2
x
三、速度 (velocity)
平均速度
v
r
t
平均速度是矢量，大小决定于位移的模与时间 间隔的比值；方向与位移矢量方向相同。
平均速度的大小和方向在很大程度上依赖于所取 时间间隔的大小。当使用平均速度来表征质点运动 时，总要指明相应的时间间隔。
瞬时速度
vlimr dr dx idy jdz k
(coordinate system) , 坐标系的原点可取在参考系
普通物理学第七版 第一章 运动和力

普通物理学第七版 第一章 运动和力


包括速度方向的变化和速度量值的变化。 平均加速度（average acceleration）：
v a t
返回
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瞬时加速度（instantaneous acceleration）：
加速度的方向就是时间t趋近于零时，速度增量v的
极限方向。加速度与速度的方向一般不同。 加速度与速度的夹角为0或180，质点做直线运动。 加速度与速度的夹角等于90，质点做圆周运动。
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三、空间和时间
空间（ space ）反映了物质的广延性，与物体 的体积和位置的变化联系在一起。 时间（time）反映物理事件的顺序性和持续性。 目前的时空范围：宇宙的尺度1026 m(~150亿光年)
到微观粒子尺度10-15 m，从宇宙的年龄1018 s(~150亿 年)到微观粒子的最短寿命10-24 s。 物理理论指出，空间和时间都有下限：分别为 普朗克长度10-35 m和普朗克时间10-43 s 。
2 2 2 2 2 （ 4） r r x y ( 2 t ) ( 6 2 t )
dr 0 dt
4t ( 2t 2 5) ( 2t ) 2 ( 6 2t ) 2
0
5 t s 时 r =3.0m，离原点最近。 2
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例1-2 曲柄 OA长为r，连杆AB长为l。当曲柄以均匀 角速度 绕轴 O 旋转时，通过连杆将带动 B 处的活塞 在气缸内往复运动，试求活塞的运动学方程、速度v 和加速度a与t的关系式。
Δr AB
s =AB
rB 同方向时，取等号。 只有当 rA 、
r rB rA rB rA
则 r r
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七、速度
物理学和力学

物理学和力学

10 4 kg
6 ×10 m
−7
1×10 −10 m
1×10
−15
9 ×10 −14 kg 9.1×10 −31 kg
m
光子、 1×10 −20 m 光子、中微子 （静） 0
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第一章 物理学和力学
量纲（ 三、 量纲（式） 1、引入 、
由于物理量之间有着规律性的联系，因此， 由于物理量之间有着规律性的联系，因此，当一个单位制 中的基本量选定后 基本量选定后， 中的基本量选定后，其它物理量都可通过既定的物理关系与 基本量联系起来。 基本量联系起来。 例如： 例如：
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时间 秒 s
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第一章 物理学和力学
1s是铯的一种同位素 是铯的一种同位素133 Cs原子发出的一 是铯的一种同位素 个特征频率光波周期的9 192 631 770倍． 个特征频率光波周期的 倍 实际过程的时间 宇宙年龄 地球公转周期 人脉搏周期 最短粒子寿命 约 4.2 × 10 s (140亿年) 亿年) 亿年
2 −2
∴ k的单位 : kg m 3 物理意义：密度
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第一章 物理学和力学
2. 应用
(3)为推导某些复杂公式提供线索，寻找规律 为推导某些复杂公式提供线索， 为推导某些复杂公式提供线索
例：已知自由落体的位 移S与经历的时间t及重力加速度g有关，试求其规律。
设所求规律为：S = kg n1 t n2
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dim v = LT -1
动量的量纲 动量的量纲 ？ 冲量的量纲 冲量的量纲 ？ 功的量纲 ？ 动能的量纲 动能的量纲 ？KK
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第一章 物理学和力学
3. 应用
大学物理第一章_力学基础

大学物理第一章_力学基础

二时刻位矢之差 平均速度

y
r t
t
p
r
s t t
Q
t 时间内的位移与 t 之比。
平均速度的大小 路程
r V t
r t t
s
r V t
o
x
平均速率 一般情况下
V V
S V t
r yy 轨道 tp p 平均速度 的大小和方向与 Q t V t r , t 有关。 t t r t t t r 当 t 无限小时，即 lim r t r t t 0 t r t t 此平均速度为物体 t 时刻的速度。 dr r t t 记为
哥白尼
(N.Copernicus)（1743-1543）在丹 麦科学家第谷（Techo）长期艰苦 观察的基础上，经十六年的研究， 归纳出行星的三大运动定律，代 表作“天体运行论”。
开普勒
J.伽利略（1564--1642） 简介 论证和宣扬了 哥白尼学说。论证了惯 性运动。论证了自由落 体的加速度。用实验验 证了匀加速运动。提出 了运动合成的概念。提 出了力学的相对性原理。 发现了单摆的等时性等。
x xt y yt
称为运动方程的分量式。
xt 向夹角 t 表示物体的方位。即用 r t 可确定物体的位置。故 称为位置矢量，简称位矢。 物体运动时，位置矢量 r 的矢端也在空间滑动，运动物体位置 矢量 r 的矢端轨迹即是物体的运动轨迹。
可见，曲线运动可用一组相互垂直的直线运动表示。为运动的 正交分解。可见，复杂运动可用简单运动来表示。 y 还可以用另一方法表示物体的 t 轨迹 位置 。从坐标原点向物体所在轨 y t 迹上的位置引一矢径来表示物体的 位置。 物体运动时，矢量 的模和 r (t ) rt 指向变化，若知 r t 的形式，则可 用 r t 的模确定物体不同时刻相对 o 参照物的距离；用 r t 与 轴的正 x
物理第一章知识点总结

物理第一章知识点总结

物理第一章知识点总结一、物质的结构1. 物质的基本单位在物理学中，物质的基本单位是原子。

原子是构成一切物质的最小单位，由核子（质子和中子）和电子组成。

质子带正电荷，中子不带电荷，电子带负电荷。

原子的结构可以简化为核心和电子云两部分，核心由质子和中子组成，电子云则是围绕核心运动的电子群。

2. 元素和化合物元素是由同一种原子组成的纯物质，如氢气、氧气等。

化合物是由不同元素化学结合而成的物质，如水（由氢和氧组成）等。

元素和化合物是物质的两种基本形式。

3. 三态和状态变化物质存在着三态，分别是固态、液态和气态。

当物质在不同条件下发生状态变化时，会产生相变现象，如冰变成水、水变成水蒸气等。

相变过程中，物质的分子结构发生了改变，但化学性质不会发生变化。

二、物质的运动1. 物质的运动形式物质的运动形式可以分为平动和转动两种。

平动是物质以直线运动的形式进行移动，如小车在平地上行驶；转动是物质围绕一个中心旋转，如地球自转等。

2. 力的作用力是物质运动和形变的原因，它可以改变物体的速度、方向和形状。

力的单位是牛顿（N），力的方向和大小决定了物体运动的状态。

3. 运动的三大定律牛顿运动定律是物理学的重要内容，包括第一定律、第二定律和第三定律。

第一定律又称惯性定律，指出物体要么保持静止，要么以恒定速度直线运动，除非受到外力的作用；第二定律则描述了物体受到的合外力与其加速度之间的关系；第三定律则阐述了物体间相互作用的力是相等而方向相反的。

三、能量和功1. 能量的概念能量是物体进行运动、作用或者变形所具有的基本属性，它是现实世界中不可缺少的物质特性，是实现各种物理现象的基础。

能量的单位是焦耳（J）。

功是力对物体的作用，使物体发生位移或引起物体的速度改变，这种作用称为功。

功即是力在距离上所作的功，当力作用在一个物体上，并克服了物体的阻力，使物体发生了移动，即力和移动的点积。

功的单位也是焦耳（J）。

四、热学1. 温度和热量温度是物质分子热运动的程度的量度，它的高低决定了物体的热量。

物理学和力学

物理学和力学


讲授的主要内容
第一章 物理学和力学 第二章 质点运动学 第九章 振动 第十章 波动
第三章 质点动力学
第四章 动能和势能
第十二章 相对论
第五章 角动量
第六章 万有引力定律
第七章 刚体力学
课时、学分及考试
本课程：48学时/3学分
考核方式：闭卷考试
成绩评定方法：百分制。 总成绩=期终70%+平时30%
针对不同的研究对象，力学又包括：
流体力学、固体力学、工程力学等。 普通物理: 力学、热学、电磁学、光学和 原子物理。 四大力学：理论力学、热力学与统计物理、 电动力学、量子力学。
§1-2 力学与物理学的关系 中学学的力学与大学要学的力学有何区别？
五个字：从不变到变。
例如: 一个醉汉在马路上行走时，他的轨迹 如图所示。问 2 ˆ ˆ
§1-1 物理学的概念及其研究对象
§1-1 物理学的概念及其研究对象
元素周期表
§1-1 物理学的概念及其研究对象 根据不同的研究对象，物理学又可划分为 以下八个所谓的二级学科： 1、理论物理 6、光学
2、粒子物理与核物理
3、凝聚态物理 4、原子和分子物理
7、声学
8、无线电物理
5、等离子体物理
§1-2 力学与物理学的关系 力学是物理学的有机组成部分。
r t i 3t j
该醉汉在任意时刻的 速度和加速度分别
是多少？
补充数学知识： 微积分（P.452~463）
作业： 仔细阅读第一章 。
理学院物理系
E-mail: yhluo@
教材及参考书
[1] 漆安慎，杜婵英，《力学》（第二版）， 高等教育出版社，2005 [2] 张三慧,《大学物理学（第一册）：力学》 （第二版），清华大学出版社, 1999 [3] 赵凯华 ,《新概念力学 》，高等教育出版 社, 1998 [4] 梁昆淼,《力学 》，高等教育出版社, 1965
高中物理_章节

高中物理_章节

高中物理_章节引言物理是一门探索自然界规律的科学。

它研究物质的本质和运动规律，解释各种现象并预测未来的发展。

高中物理作为基础课程，帮助学生建立物理思维和解决问题的能力。

本文将对高中物理课程中的几个章节进行介绍。

一、力学力学是物理学的基础部分，研究物体的运动和受力情况。

力学主要包括牛顿运动定律、质点运动和刚体运动等内容。

牛顿力学提供了描述物体运动和力的定量关系。

通过学习力学，我们可以了解地球上的物体是如何运动的，为其他物理学分支提供基础。

二、热学热学研究物体的热现象和能量传递规律。

热学的基本概念包括温度、热量和热能等。

通过学习热学，我们可以认识到温度是物体热平衡的度量，热量是物体之间能量的传递方式。

同时，热学也涉及热膨胀、理想气体定律、热传导等内容。

三、光学光学研究光的传播和光现象。

它关注光的发生、传播以及光与物体的相互作用。

光学的基本概念包括光的反射、折射、干涉和衍射等。

通过学习光学，我们可以了解到光的传播是一种波动过程，可以解释光的折射规律和成像原理。

四、电磁学电磁学研究电和磁的现象和相互作用。

它包括静电学、电流学、电磁感应和电磁波等内容。

电磁学的基本概念包括电荷、电场、电流和电磁场等。

通过学习电磁学，我们可以了解到电荷之间的相互作用规律，电流和磁场的相互关系，以及电磁波的传播特性。

五、原子物理与核物理原子物理研究原子和原子核的性质。

它包括原子结构、原子核稳定性和放射性等。

原子物理的基本概念包括原子结构模型、原子核的组成和射线类型等。

核物理研究原子核的性质和核反应等。

通过学习原子物理和核物理，我们可以了解到原子的微观结构和核反应的基本规律。

结论高中物理课程涵盖了力学、热学、光学、电磁学以及原子物理和核物理等多个章节。

通过学习这些内容，我们可以了解自然界的基本规律，并应用物理知识解释各种现象。

物理的学习不仅培养了我们的逻辑思维能力，还为其他科学领域的学习打下了坚实的基础。

力学答案（漆安慎，杜婵英）详解第一章物理学和力学

力学答案（漆安慎，杜婵英）详解第一章物理学和力学

第一章 物理学和力学1.1国际单位制中的基本单位是那些？解答，基本量：长度、质量、时间、电流、温度、物质的量、光强度。

基本单位：米（m）、千克（kg）、时间（s）、安培（A）、温度（k）、摩尔（mol）、坎德拉（cd）。

力学中的基本量：长度、质量、时间。

力学中的基本单位：米（m）、千克（kg）、时间（s）。

1.2中学所学习的匀变速直线运动公式为201,2s v t at =+ 各量单位为时间：s（秒），长度：m（米），若改为以h（小时）和km（公里）作为时间和长度的单位，上述公式如何？若仅时间单位改为h，如何？若仅单位改为km/h，又如何？0v 解答，（1）由量纲，1dim v LT −=2dim a LT −=，331/10/103600/ 3.6/3600m s km h km h km h −−==×=2323221/10/()103600/ 3.623600/3600m s km h km h km h −−==×=× 改为以h（小时）和km（公里）作为时间和长度的单位时，2013.6 3.63600,2s v t at =+××（速度、加速度仍为SI 单位下的量值）验证一下: 20 2.0/, a 4.0m/s , t 3600s 1.0h v m s ==== 利用201,2s v t at =+计算得： 21236004360072002592000025927200()2s m =×+××=+= 利用2013.6 3.63600,2s v t at =+××计算得 213.621 3.63600417.22592025927.2()2s k =××+××××=+=m （2）. 仅时间单位改为h由量纲，得1dim v LT −=2dim a LT −=1//3600/3600/3600m s m h m h m h === 222221//()3600/3600/3600m s m h m h m h ===2 若仅时间单位改为h，得：220136003600,2s v t a =+×t 验证一下:20 2.0/, a 4.0m/s , t 3600s 1.0h v m s ====利用201,2s v t at =+计算得： 21236004360072002592000025927200()2s m =×+××=+= 利用220136003600,2s v t a =+×t 计算得： 22136002136004172002592000025927200()2s m =××+×××=+= （3）. 若仅单位改为km/h 0v 由量纲,得1dim v LT −=31/10/() 3.6/36001//3.6m s km h km h km h m s −===,仅单位改为km/h，因长度和时间的单位不变，将km/h 换成m/s 得0v 2011,3.62s v t at =+ 验证一下: 20 2.0/, a 4.0m/s , t 3600s 1.0h v m s ====利用201,2s v t at =+计算得：21236004360072002592000025927200()2s m =×+××=+= 利用2011,3.62s v t at =+计算得： 321210136004360072002592000025927200()3.61/36002s m −×=××+××=+= 1.3设汽车行驶时所受阻力f 与汽车的横截面积S 成正比，且与速率v 之平方成正比。

大学物理B1第一章


x
r r(t)
x x(t) 其分量式为 y y(t)
z z(t)
参数方程
3. 轨迹方程 参数方程消去t： F(x, y, z) 0 —— 轨迹方程
例如：x2 y2 R2
—— 圆周运动轨迹方程
例题：已知质点的运动方程 r 2ti (2 t2 ) j SI
解: 求该质点的轨迹方程.
积分法
r(t) 求导 v(t) 求导 a(t)
积分
积分
本次课作业: P16-17：1-3，1-6
下次课内容:
1.2.4 自然坐标系，切向加速度和 法向加速度
1.3 相对运动
宇地宙球年年龄龄
103
形成富氧大气层 102
恐龙灭绝
101
100
1014 出现古人类
10-1
1013
10-2
1012 1011 1010的寿命
10-3 10-4 10-5 10-6
108 107 106
地球公转周期(年) 10-7 月球周期(月) 10-8
10-9
105
获得诺贝尔物理学奖的 华裔科学家
杨振宁、李政道由于发现弱相互作用下宇称 不守恒，获1957年诺贝尔物理学奖.
获得诺贝尔物理学奖的 华裔科学家
丁肇中
由于发现J粒子， 获1976年诺贝尔 物理学奖.
朱棣文
由于激光冷却和 捕获原子的研究 获1997年诺贝尔 物理学奖.
崔琦
由于在分数量子霍 尔效应量子现象的 研究获1998年诺贝 尔物理学奖.
t
r
r
t
r
3. 加速度 acceleration （反映速度变化快慢的物理量）
平均加速度: a v
v1

第1章物理学导论

13
景德镇高专物理系
1905年，著名物理学家爱 因斯坦(A.Einstein,1879-1955)对 高速物体运动进行研究，创立了狭 义相对论。爱因斯坦以其独特的思 维方式，发动了一场关于时空观的 革命。从低速到高速，从小宇宙到 大宇宙，爱因斯坦于1915年建立了 广义相对论，使人们视野扩展到广 阔无垠的宇宙空间。爱因斯坦因他 的相对论，作出了划时代的贡献。
14
景德镇高专物理系
在研究微观世界时，经典理论暴露其 局限性从而把物理学的伟大革命推向一个 高潮。在研究黑体辐射时，普朗克 (M.Planck, 1858-1947)发现：若假设光子 能量是量子化的，则理论与实验结果相符。 但普朗克摆脱不了经典概念的束缚，竟不 敢加以承认。又是爱因斯坦，这位杰出的 理论物理学家，第一个勇于承认。尔后， 玻尔(N.Bohr,1885-1962)、薛定谔 (E.Schrodinger,1887-1961)、海森伯 (W.K.Heisenberg,1901-1976)等物理学家 建立了量子力学。
11
景德镇高专物理系
17世纪，人们对光的本质提出了两种假说：一 是牛顿的微粒说，认为光是发光物体射出的大量 的微粒；另一是荷兰科学家惠更斯（Christian Huygens,1629-1695）的波动说，认为光是发光物 体发出的波动。两种学说展开了旷日持久的论战。 开始由于牛顿在科学界的威望，以及光在均匀介 质中的直线传播、折射与反射现象等实验的支持， 微粒说占居有利地位。后来，随着光的干涉、衍 射现象的发现，给波动说强有力的支持。最后， 由麦克斯韦确认了光实际上是一种电磁波，波动 光学由此建立。 到19世纪末和20世纪初，经典物理学理论已经 系统、完整地建立，它包括经典力学、热力学、 统计物理学、电磁学、光学。至此，经典物理学 辉煌的科学大厦建立起来了。 12

《普通物理学教程 力学(第二版》电子教案目录精编版


第八章 弹性体的应力和应变
§8.1 弹性体的拉伸和压缩 §8.2 弹性体的剪切形变 §8.3 弯曲和扭转
第九章 振 动
§9.1简谐振动的动力学特征 §9.2简谐振动的运动学 §9.3简谐振动的能量转换 §9.4简谐振动的合成 §9.5 振动的分解 §9.6 阻尼振动 §9.7 受迫振动 §9.8“不守规矩”的摆 混沌行为 §9.9 参数振动自激振动
漆安慎 杜婵英 著
普通物理学教程 力学（第二版）
电子教案
何丽珠 研制
高 等 教 育 出版社 高等教育电子音像出版社
第一章 物理学和力学
§1.1 发展着的物理学 §1.2 物理学研究的方法 §1.3 时间和长度的测量 §1.4 单位制和量纲 §1.5 数量级估计 §1.6 参考系·坐标系与时间坐标轴 §1.7 力学——学习物理学的开始
第十章 波动和声
§10.1 波的基本概念 §10.2 平面简谐波方程 §10.3 波动方程与波速 §10.4 平均能流密度·声强与声压 §10.5 波的叠加和干涉·驻波 §10.6 多普勒效应
第十一章 流体力学
§11.1 理想流体 §11.2 静止流体内的压强 §11.3 流体运动学的基本概念 §11.4 伯努利方程 §11.5 流体的动量和角动量 §11.6 黏性流体的运动 §11.7 固体在流体中受到的阻力 §11.8 机翼的升力
第二章 质点运动学
§ 2.1 质点的运动学方程 §2.2 瞬时速度矢量与瞬时加速度矢量 §2.3 质点直线运动——从坐标到速度和加速度 §2.4质点直线运动——从加速度到速度和坐标 §2.5 平面直角坐标系·抛体运动 §2.6 自然坐标·切向和法向加速度 §2.7 极坐标系·径向速度与横向速度 §2.8 伽利略变换

物理学和力学详解


§1.1发展着的物理学
一、经典物理学与现代物理学
经典物理学
经典力学 经典热力学,经典统计物理学 经典电磁学
狭义相对论
现代物理学基础 广义相对论 量子力学
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第一章 物理学和力学
伽利略
开普勒
牛顿
他们为经典力学的建立做出贡献
17世纪后半期，伽利略、开普勒、牛顿对近代物理学的诞生 作出奠基性的贡献。1666年牛顿发现微积分。1687年牛顿发 表《自然哲学的数学原理》，提出了牛顿三大定律。
所在.
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第一章 物理学和力学
在科学中物理学是最基本的和无所不包的， 并对全部科学发展产生深刻的影响。 －－Feynman（费曼， 1918-, 美国物理学家, 曾获1965年诺贝尔物理学 奖) 力学是物理学的有机组成部分。物理是百花 园，力学是其中一丛花。
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第一章 物理学和力学
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第一章 物理学和力学
• 物理学研究的方法
基本方法
观察: 对现象的考察和研究. 实验: 在人工控制下，使现象重演. 抽象: 抓住本质，建立物理模型.如质点、刚体. 假设: 对于现象的本质所提出的一些说明方案或基 本论点等. 理论: 在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、 定律、规律等. 应用: 将物理学理论用于实际.
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学习物理学的意义
1 ．系统的学科 2 ．基础课 3 ．必修课
第一章 物理学和力学
• 打好必要的物理基础
• 学习科学的思想方法和研究问题的方法
三个提高

第1章：质点运动学


dr C） dt
dr B） dt
dx dy D） ( ) ( ) dt dt
2 2
1.3
1.3.1
加速度
加速度
v 平均加速度：a t a 与 v 同方向。
瞬时加速度：
y
A
O
vA
B
vB
v dv a lim t 0 t dt 2 d r 2 dt
x
vA
v
解：(1)由运动方程消去 时间 t 得质点轨迹方程：
R
x y R
2 2
2
质点的运动轨迹是一 个半径为 R 的园。
O r2
a r t r1
v
p1 x
r
p2
r xi yj R costi R sin tj dr v R sin ti R cos tj dt
ds 2 v 10t 0.3t dt dv 10 0.6t 切向加速度大小为 a dt
v (10t 0.3t ) 法向加速度大小 an R 300
2
2 2
总加速度矢量为
(10t 0.3t 2 ) 2 a (10 0.6t ) n 300 当t =1.0s 时 a 9.4 0.314 n
s vav t
无限短时间段中的平均速率可以定义为 质点在该时刻 t 的瞬时速率：
s ds v(t ) lim t 0 t dt
r d r 瞬时速度： v (t ) lim t 0 t dt d ( xi yj zk ) v (t ) dt dx dy dz i j k dt dt dt
dv v a a a dt

第一章 力学相对性原理1-2


v v
d R B
dS dS d v R dt dS 其中 ＝v(t )为速度的大小。 dt
v
A
dv d 而a v(t ) dt dt

为单位矢量，
大小不变，但方向改变
1-1 运动的描述
dv d 而a v(t ) dt dt
1-1 运动的描述 二. 质点运动的矢量描述
1.位矢和位移
1-1 运动的描述
注 意 位移是矢量，有大小和方向
与r 的区别
a)
Δr r1 o r2
r 为标量，r 为矢量
r r
Δr
b ) r r r r r2 r1 2 1
1-1 运动的描述
x 10 8t 4t
2
t t时刻 ( x x ) 10 8( t t ) 4( t t )2 t内位移为x 8t 8tt 4( t )2
vt t
1 2
x 8 8 t 4 t t
1-1 运动的描述
v 01 8 0 4 4( m s ) 方向与x轴正向相同
2
r xi yj zk
x y z
2 2

k O i
β β
r
j
z x
Y
X
y
轨道
P点矢径 r 方向
x z y cos cos cos r r r
1-1 运动的描述
直角坐标系中的运动轨道、速度和加速度
r ( x2 x1 )i ( y2 y1 ) j ( z2 z1 )k xi yj zk dr dx dy dz v i j k dt dt dt dt 2 2 2 v v v x v y vz v x i v y j vz k dv x dv y dv z dv a i j k dt dt dt dt a x i a y j az k
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第一章 物理学和力学
致 学 生
大学物理课的头一年一向是最困难的。在第一 年里，学生要接受的新思想、新概念和新方法要 比在高年级或研究院课程中还要多得多。一个学 生如果清楚地了解了力学中所阐述的基本物理内 容，即使它还不能在复杂情况下运用自如，它也 已经克服了学习物理学的大部分的真正困难了。
— 摘自《伯克利物理学教程力学卷》
超越爱因斯坦 --- 21 世纪的物理学
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第一章 物理学和力学
欣赏物理学
你每喝一杯水，大概至少会摄入一个曾通
过亚里士多德的膀胱的原子。这是一个匪夷所
思的结果。但有下述简单的观察就可以推出，
即一杯水中的分子数比海水的杯数要多得多。
－－－ R. Dawkins， 动物学家，牛津大学
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第一章 物理学和力学
几点要求
1、不无故缺勤，不迟到，不早退。有事请假，假条须经班 主任签字同意。遵守课堂纪律。 2、上课认真听讲，要求记笔记；保持良好的课堂纪律和课 堂秩序，注意关闭手机。 3、课前要预习；课后认真复习，作业要按时独立完成，不 抄袭，每次上课前交上一次课的作业。 4、平时成绩（作业+出勤+回答问题）记入总成绩，学生手 册规定30%~50%。 5、学生手册规定：一学期无故缺课累计超过该门课教学时 数1/3者，不得参加该课程考试，该课程成绩以零分计。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一章 物理学和力学
(3) 杠杆原理 阿基米德
(4)纳皮尔指数与对数关系 纳皮尔
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第一章 物理学和力学
(5)万有引力定律
牛顿
(6)电磁场理论 麦克斯韦
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第一章 物理学和力学
(7)质能方程 爱因斯坦
(8)物质波波长 德布罗意
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第一章 物理学和力学
第一章
物理学和力学
没有今日的基础科学，就没有明
日的科技应用，可以想象，我们现在
的基础科学将怎样地影响21世纪的科 技文明。
——李政道
物理学属于基础科学范畴，是一门素质课，物
理思想和物理方法是一个科学工作者灵感之所在，
基础之所在。 力学——学习物理学的开始.
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第一章 物理学和力学
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第一章 物理学和力学
学习力学的方法及要求
⒈必须改变中学形成的完全依赖教师的学习方式,必须改变 中学时习以为常的简单的“算术式”思维方法，逐渐适应 大学里以微积分和矢量运算为工具的物理思维方法。 ⒉必须改变学习方法。不要期望把书中的每一点都弄懂，要 把中国的“透彻式”学习与美国的“渗透式”学习方法有 机地结合起来。对有些问题要按部就班、严肃认真地作详 尽的定量计算，而对大部分的内容，主要知道物理原理、 物理现象及其应用。 ⒊学好物理学，关键是勤于思考,悟物穷理
(9)熵 玻耳兹曼
(10)火箭飞行原理 齐奥尔科夫斯基
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第一章 物理学和力学
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第一章 物理学和力学
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第一章 物理学和力学
“只有社会公众能够懂得科学、数学和技术， 培养出科学思维的习惯，科学技术在改善生活
质量方面的潜力才能发挥出来；如果人民没有
科学素养，对一个更美好的世界的指望就会落 空。” 美国科学促进协会
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第一章 物理学和力学
意义：技术进步和国际合作共建光明的未来
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第一章 物理学和力学
1905 年 3 月 《关于光的产生与转化的一个启发性观点》 1905 年 4 月 《测定分子大小的一个新方法》
1905爱因斯坦奇迹年
1905 年 5 月 《热的分子运动论所要求的静液体中悬浮粒子的运动》 1905 年 6 月《论动体的电动力学》 1905 年 9 月《物体的惯性同它所含的能量有关吗 ? 》
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第一章 物理学和力学
千禧之年，加拿大的《环球邮报》、美 国新闻周刊和英国 BBC 等 10 几家世界级大媒 体作了一次调查，请世界各国的读者评选， 从公元1001年至今，1000年来对整个世界影 响最大的100位名人。
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第一章 物理学和力学
爱因斯坦
杰出的物理学对人类社会进步的影响，被全世界公认！
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第一章 物理学和力学
第一章
物理学和力学
§1.1发展着的物理学 §1.2 物理学研究的方法 §1.3 时间和长度的测量 §1.4 单位制和量纲 §1.5 数量级估计
§1.6 参考系· 坐标系与时间坐标轴
§1.7 力学——学习物理学的开始
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第一章 物理学和力学
§1.1发展着的物理学
§1.1.1经典物理学与现代物理学
经典物理学
经典力学 经典热力学,经典统计物理学 经典电磁学
狭义相对论
现代物理学基础 广义相对论 量子力学
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第一章 物理学和力学
课时安排
内容 第一章 第二章 第三章
第四章 第五章
课时数 2 6 10
6 4
内容 第六章 第七章 第九章
第十章 第十二章
课时数 2 12 8
8 8
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第一章 物理学和力学
改变世界面貌的十个公式
(1)手指计数基本法则
原始人
(2)勾股定理 毕达哥拉斯
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第一章 物理学和力学
欣赏物理学 “这个宇宙就在一杯葡萄酒中.”
如果我们足够细致地观看一杯葡萄酒，我们的确看到
这个宇宙。这里有物理学的东西：涡动的液体，它的蒸发依 赖于风和天气，玻璃上的反射，我们想象的原子。玻璃是地 上岩石的提纯物，在它的成分中我们看到了宇宙年龄和恒星 演化的奥秘。葡萄酒中的种种化合物有怎样奇特的排列？这 些化合物是怎样产生的？这里有种种酶、基质和它们的生成 物。在葡萄酒中发现了伟大的结论：整个生命就是发酵。所 以研究葡萄酒的化学的人都会像巴斯德那样，发现许多疾病 的原因。 ----- 费曼
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第一章 物理学和力学
• 课时: 2013.10~2014.1.共68课时
• 内容: 10章
• 教材: 漆安慎、杜婵英 《力学》
• 参考书:
1、《新概念物理教程 力学》 赵凯华、 罗蔚茵 高等教育出版社 2、《力学》 舒幼生 北京大学出版社 3、《高等数学》四川大学数学系高等数学教研室 高等教育出版社 4、《费曼物理学讲义》 5、《 物理学大题典1 力学》 科学出版社出版