大学物理简明教程第三版修订版教学设计

2024/2/21大学物理简明教程赵近芳

2024/2/22目录•力学•热学•电磁学•光学•原子物理•相对论与量子力学基础

2024/2/23力学01

2024/2/24质点是具有质量而几何尺寸可以忽略不计的物体。质点概念描述质点运动的数学表达式，包括位移、速度和加速度等物理量。运动学方程质点沿一直线进行的运动，可分为匀速直线运动和变速直线运动。直线运动质点沿一曲线进行的运动，其速度方向时刻在改变。曲线运动质点运动学

2024/2/2501牛顿第一定律又称惯性定律，表明物体在不受外力作用时，其运动状态不会发生改变。02牛顿第二定律物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比，加速度方向与作用力方向相同。03牛顿第三定律作用力和反作用力大小相等、方向相反、作用在同一直线上。牛顿运动定律

2024/2/2603物体的质量和速度的乘积，表示物体运动的量度。动量概念物体动量的改变等于作用力对时间的积累。动量定理在封闭系统中，没有外力作用时，系统总动量保持不变。动量守恒定律动量守恒定律2024/2/27力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，表示力对物体所做的功。功的概念物体由于位置而具有的能量，如重力势能和弹性势能等。势能概念合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。动能定理在一个封闭系统中，没有外力做功时，系统总能量保持不变。能量守恒定律能量守恒定律

2024/2/28热学02

2024/2/29分子运动论的基本概念物质由大量分子组成，分子在永不停息地做无规则运动，分子之间存在着相互作用力。气体压强大量气体分子对容器壁的频繁碰撞产生了气体的压强，压强的大小与分子的平均动能和分子的密集程度有关。温度的微观意义温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大。能量均分定理在热平衡状态下，气体分子的平均动能与温度成正比，且每个自由度上的平均动能都相等。气体动理论

2024/2/21001020304热力学系统内部所有分子的动能和势能之和称为内能，它是一个状态量。热力学系统的内能热量是系统与外界之间由于温度差而传递的能量，功是系统与外界之间由于力而产生的能量传递。热量和功热力学系统内能的增量等于外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和。热力学第一定律的表述可以求解各种热力学过程中的功、热量和内能变化等问题。热力学第一定律的应用热力学第一定律

大 学 物 理 简 明 教 程 教 案

1

大学物理学

授课章节 第4章 机械振动 机械波

教学目的 1. 理解描述简谐振动的三个重要参量：振幅、周期（频率、圆

频率）、相位（初相位），能熟练确定这三个参量，特别是相位和初

相位。

2. 掌握描述简谐振动的旋转矢量法；

3. 理解简谐振动的动力学特征、运动学特征、能量特征；

4. 掌握同方向、同频率简谐振动的合成，了解拍振动；

5.理解波动方程及其多种表达式。

（1） 确切理解描述波动的三个重要参量：波长、周期（频率）、

波速的物理意义，并能熟练地确定这些量；

（2） 掌握由波动方程求位于某位置处质点的振动方程或某时刻

的波动方程的方法，并能熟练地求出同一波线上两点间的相位差，

或同一位置处质点不同时刻的振动相位差；

（3） 掌握如何写出波源不在坐标原点时的波动方程的方法；

（4） 掌握由已知时刻的波形曲线写出波动方程，或写出（画出）

某位置处质点的振动方程（振动曲线）的方法。

6. 理解波动能量的特点，理解平均能量密度、平均能流密度的概

念及相关的计算；

7. 理解波动叠加原理，掌握波的相干条件及相长、相消干涉的条

件。

教学重点、难点 1. 正确运用动力学方法求系统固有角频率；

2. 正确确定振动相位，从而写出振动方程；

3. 能应用旋转矢量讨论有关问题；

4. 正确地由振动方程写出波动方程，能将给定的波动方程与波动

方程的标准形式比较，从而获得波振幅A，波动角频率

（或周期

T，频率

）、波长

（或波速度u）；

5. 理解波速与振动速度的区别；

6. 能够由波动方程读出波线上某点的振动相位与坐标原点的相

位相比是超前还是滞后；

7. 由已知时刻的波形图建立波动方程（设传播方向已知）；

8 由已知点的振动曲线建立波动方程.

教学内容 备注 大 学 物 理 简 明 教 程 教 案

2

大学物理学 第4章 机械振动 机械波

前言

1. 振动是一种重要的运动形式

习题1

1.1选择题

(1) 一运动质点在某瞬时位于矢径),(yxr的端点处，其速度大小为 （ ） (A)dtdr (B)dtrd

(C)dtrd||

(D) 22)()(dtdy

dtdx+

答案：(D)。

(2) 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度smv/2=，瞬时加速度2/2sma−=，则一

秒钟后质点的速度 （ ）

(A)等于零 (B)等于-2m/s

(C)等于2m/s (D)不能确定。

答案：(D)。

(3) 一质点沿半径为R的圆周作匀速率运动，每t秒转一圈，在2t时间间隔中，其平均

速度大小和平均速率大小分别为 （ ） (A)tR

tR2,2 (B) tR2,0

(C) 0,0 (D) 0,2

tR

答案：(B)。

(4) 质点作曲线运动，r表示位置矢量，v表示速度，a表示加速度，S表示路程，a

表示切向加速度，下列表达式中， （ ）

① at= d/dv， ② v=trd/d，

③ v=tS d/d， ④ at=d/dv．

(A) 只有①、④是对的．

(B) 只有②、④是对的．

(C) 只有②是对的．

(D) 只有③是对的．

答案：(D)。

(5)一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为v，瞬时速率为，某一时间内的平均速度为v，平均速率为v，它们之间的关系必定有： （ ）

（A）vvv,v== （B）vvv,v= （C）vvv,v （D）vvv,v=

答案：(D)。

1.2填空题

(1) 一质点，以1−sm的匀速率作半径为5m的圆周运动，则该质点在5s内，位移的大小

是 ；经过的路程是 。

答案： 10m； 5πm。

(2) 一质点沿x方向运动，其加速度随时间的变化关系为a=3+2t (SI)，如果初始时刻质点的

速度v0为5m·s-1，则当t为3s时，质点的速度v= 。

答案： 23m·s-1 .

(3) 一质点从静止出发沿半径R=1 m的圆周运动，其角加速度随时间t的变化规律是α=12t2-

习题1

1.1选择题

(1) 一运动质点在某瞬时位于矢径),(yxr的端点处，其速度大小为 （ ） (A)dtdr (B)dtrd

(C)dtrd||

(D) 22)()(dtdy

dtdx+

答案：(D)。

(2) 一质点作直线运动，某时刻的瞬时速度smv/2=，瞬时加速度2/2sma−=，则一

秒钟后质点的速度 （ ）

(A)等于零 (B)等于-2m/s

(C)等于2m/s (D)不能确定。

答案：(D)。

(3) 一质点沿半径为R的圆周作匀速率运动，每t秒转一圈，在2t时间间隔中，其平均

速度大小和平均速率大小分别为 （ ） (A)tR

tR2,2 (B) tR2,0

(C) 0,0 (D) 0,2

tR

答案：(B)。

(4) 质点作曲线运动，r表示位置矢量，v表示速度，a表示加速度，S表示路程，a

表示切向加速度，下列表达式中， （ ）

① at= d/dv， ② v=trd/d，

③ v=tS d/d， ④ at=d/dv．

(A) 只有①、④是对的．

(B) 只有②、④是对的．

(C) 只有②是对的．

(D) 只有③是对的．

答案：(D)。

(5)一质点在平面上作一般曲线运动，其瞬时速度为v，瞬时速率为，某一时间内的平均速度为v，平均速率为v，它们之间的关系必定有： （ ）

（A）vvv,v== （B）vvv,v= （C）vvv,v （D）vvv,v=

答案：(D)。

1.2填空题

(1) 一质点，以1−sm的匀速率作半径为5m的圆周运动，则该质点在5s内，位移的大小

是 ；经过的路程是 。

答案： 10m； 5πm。

(2) 一质点沿x方向运动，其加速度随时间的变化关系为a=3+2t (SI)，如果初始时刻质点的

速度v0为5m·s-1，则当t为3s时，质点的速度v= 。

答案： 23m·s-1 .

(3) 一质点从静止出发沿半径R=1 m的圆周运动，其角加速度随时间t的变化规律是α=12t2-