大学物理概述.pptx

相对论与宇宙学研究
相对论
相对论是爱因斯坦提出的经典理论，描述了 引力和相对速度对时空的影响。未来的研究 将进一步探索相对论的预言和推论，例如引 力波探测和黑洞性质等，并寻求将相对论与 其他物理理论统一起来。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙起源、演化和终极命运的 科学。未来的研究将致力于揭示宇宙的起源 和演化过程，包括宇宙大爆炸、星系形成、 恒星演化等，以及探索宇宙中存在的未知物
质和能量形式。
THANKS
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生物医学
医学影像
放射治疗
物理学在医学影像技术中发挥了重要作用 ，如X射线、CT、MRI等影像设备的研发和 应用。
放射治疗是治疗肿瘤的重要手段之一，物 理学在放射源的选择、剂量控制和设备研 发方面有重要作用。
生物力学
生物传感器
生物力学研究生物体的力学性质和行为， 在生物医学工程、康复医学等领域有广泛 应用。
数学建模法
要点一
总结词
用数学语言描述物理规律和现象
要点二
详细描述
数学建模法是物理学研究中不可或缺的方法之一。它通过 建立数学模型来描述物理规律和现象，将物理问题转化为 数学问题，以便进行定量分析和计算。数学建模法在物理 学中广泛应用于各种领域，例如力学、电磁学、量子力学 和宇宙学等。通过数学建模法，可以更深入地理解物理规 律的本质，预测新现象并解决复杂问题。
理论推导法
总结词
通过数学模型和理论公式推导结论
详细描述
理论推导法是物理学研究中另一种重要的方法。它基于对物理现象的深入理解，通过建 立数学模型和理论公式来描述物理规律和现象。然后，通过逻辑推理和数学计算，从已 知的基本原理出发，推导出新的结论和预测。理论推导法的准确性和可靠性取决于理论

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

0 r
— 介质的介电常量
电位移通量：D D dS
D d S q0
S
S
高斯面内自由 电荷的代数和
4、电容器及其电容
（1）定义： C = Q/U
（2）平板电容器: C S
d
（3）电容器的串、并联：
串联： 1 n 1
C
i 1 C i
n
并联：C Ci i 1
（4）电容器的能量 ：W 1 Q2 1 CU 2 1 UQ
连续带电体场:
d dq
q
q4 0r
( 0 )
3、典型场： 均匀带电球面：
q (r R)
4 0R
q
(φ∞ =0)
(r R)
4 0r
导体与介质概要 1、静电平衡导体的特点：
E表
0
nˆ
（1）场强与电势分布：
E内 0
（2）电荷分布：
等势体
等 势 面
净电荷只能分布在表面。
实心导体：
难退磁
用途 铁芯 永久磁铁
电磁感应概要 1、基本定律：
（1）楞次定律——效果反抗原因 (判断ε方向)
（2）法拉第电磁感应定律：
d (多匝:Φ → Ψ )
dt ε的方向为结果取正值的回路绕向。
2、动生电动势：
（1）一段导体平动：
( v B ) dl
右手定则判断方向： L
ε的方向为结果取正值的积分方向。 均匀 B 中，起、止点一样的任意导线平动，ε一样。
B内 0nI B内 0nI
B 0 j / 2
B外 0 B外 0
1、B、H 关系:
磁介质概要
对各向同性磁介质： B H
2、磁介质的分类：
B

(推荐)《大学物理》ppt课件
2024/1/27
1
目
CONTENCT
录
2024/1/27
• 课程介绍与教学目标 • 力学基础 • 热学基础 • 电磁学基础 • 近代物理初步 • 实验方法与技能培养 • 课程总结与展望
2
01
课程介绍与教学目标
2024/1/27
3
《大学物理》课程简介
课程性质
大学物理是理工科学生必修的一门基础课程，旨在培 养学生掌握物理学基本概念、原理和方法。
实验操作
熟练掌握实验仪器的使用方法和操作技巧，保证 实验的顺利进行。
数据处理和分析
对实验数据进行处理和分析，提取有用信息，得 出结论。
2024/1/27
36
典型实验案例分析与讨论
01
02
03
04
案例一
牛顿第二定律的验证。通过气 垫导轨上滑块的运动，验证牛 顿第二定律，加深对力和运动 关系的理解。
案例二
角动量守恒定律 内容、条件及应用
10
功和能
功的定义和计算
恒力做功、变力做功的计算方法
动能定理
内容、表达式、意义及应用
势能的概念和计算
重力势能、弹性势能等势能的计算方法
机械能守恒定律
内容、条件及应用
2024/1/27
11
03
热学基础
2024/1/27
12
温度与热量
温度的定义和单位
温度是表示物体冷热程度的物 理量，其单位是摄氏度（°C） 或华氏度（°F）。
加深对物理概念和规律的理解
通过实验现象的观察和分析，帮助学生加深对物理概念和规律的理解，提高物理素养。
2024/1/27

● 笔记：抓住重点
● 作业： 要能够举一反三，一题多解
● 参考书： 《大学物理学》 张三慧 主编 清华大学出版社 《大学物理教程》 吴锡珑 主编 高等教育出版社 《大学物理学习指导》 张孝林 主编 科学出版社
大学物理网站：精选课件ppt
6
第一篇 力 学
力学 —— 研究物体机械运动的规律
• 机械运动 —— 物体相对于其他物体的位置随时间发生变 化，或物体内部的各个部分的相对位置随时间发 生变化
● 波动 (Waves) 研究宏观物质世界中的波动，包括实物媒质中的波和场的波
● 相对论 (Relativity) 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律
● 量子力学 (Quantum mechanics)
研究微观物质运动现象以及基本运动规律
精选课件ppt
5
五. 要求
● 听课和阅读：信息量较大，进度较快，范围较宽 要求：重视分析、思考，抓住主线、核心，学会归纳
O • O•
r r r
14
二. 速度 ( 描述物体运动状态的物理量 )
1. 平均v 速 度Δ r r (t t) r (t)
t
t
在直角坐标系中
v xiyjzk t t t
r(t) r r (t t)
例：求自由落体运动的 v
y 1 gt2
2
y y (t t) y (t) 1g (t t)2 1g2 tg tt 1g t2
位移矢量反映了物体运动中位置 ( 距离与方位 ) 的变化。
讨论
P s
•
r(t) r
• P’
O • r (t t)
(1) 位移是矢量（有大小，有方向）
位移不同于路程 rS
(2) 位移与参照系位置的变化无关

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。

03
计算机模拟和仿真
利用计算机进行数值模拟和仿真 实验，验证理论预测和实验结果 。
2024/1/25
5
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 。
2024/1/25
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。
固体的电子论
介绍了能带理论、金属电子论、半导体电子 论等。
30
核物理和粒子物理基础
原子核的基本性质
包括核力、核子、同位素等基本概念。
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。
2024/1/25
31
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19
恒定电流的电场和磁场
恒定电流：电流大小和方 向均不随时间变化的电流 。
2024/1/25
毕奥-萨伐尔定律：计算 电流元在空间任一点产生 的磁场。
奥斯特-马可尼定律：描 述电流产生磁场的规律。
磁场的高斯定理和安培环 路定理：揭示磁场的基本 性质。
20
电磁感应
法拉第电磁感应定律
描述变化的磁场产生感应电动势的规律。
01
又称惯性定律，表明物体在不受外力作用时，将保持静止状态
或匀速直线运动状态。
牛顿第二定律
02
又称动量定律，表明物体加速度与作用力成正比，与物体质量
成反比。
牛顿第三定律
03
又称作用与反作用定律，表明两个物体间的作用力和反作用力
总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。

2
匀速圆周运动的实例分析
3
2024/1/29
13
圆周运动
2024/1/29
01
变速圆周运动
02
变速圆周运动的特点和性质
03
变速圆周运动的实例分析
14
相对运动
2024/1/29
01 02 03
参考系与坐标系 参考系的选择和建立 坐标系的种类和应用
15
相对运动
2024/1/29
相对速度与牵连速度 相对速度的定义和计算
2024/1/29
简谐振动的动力学特征
分析简谐振动的动力学特征，包括回复力、加速度 、速度、位移等物理量的变化规律。
简谐振动的能量特征
讨论简谐振动的能量特征，包括动能、势能 、总能量等的变化规律，以及能量转换的过 程。
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振动的合成与分解
2024/1/29
同方向同频率简谐振动的合成
分析两个同方向同频率简谐振动的合成规律，介绍合振动振幅、合 振动相位等概念。
5
大学物理的研究方法
03
观察和实验
建立理想模型
数学方法
物理学是一门以实验为基础的自然科学， 观察和实验是物理学的基本研究方法，通 过实验可以验证物理假说和理论，发现新 的物理现象和规律。
理想模型是物理学中经常采用的一种研究 方法，它忽略了次要因素，突出了主要因 素，使物理问题得到简化。
数学是物理学的重要工具，通过数学方法 可以精确地描述物理现象和规律，推导物 理公式和定理。
2024/1/29
适用范围
适用于一切自然现象，包括力学、热学、电磁学 、光学等各个领域。
应用举例
热力学第一定律、机械能守恒定律、爱因斯坦的 质能方程等。

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。

光的量子性
黑体辐射和光电效应
黑体辐射定律，光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程。
康普顿效应
康普顿散射实验和康普顿效应的意义。
波粒二象性
德布罗意波，电子衍射实验，波粒二象性的统一。
量子力学基础
测不准原理，薛定谔方程，原子结构和光谱。
06
近代物理学基础
狭义相对论基础
洛伦兹变换
推导及物理意义
相对论动力学基础
热力学第一定律可以应用于各种热力学过程和现象的分析，如热机的效
率、制冷机的性能、热传导和热辐射等。
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，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。换句话说，热力学过程总是 伴随着一些不可逆的损失。
熵和熵增加原理
熵是表示系统无序程度的物理量，熵增加原理则指出，在孤立系统中发生的任何过程，总是向着熵增加的方向进行。这意 味着自然界中的过程总是向着更加无序的方向发展。
热量的定义和性质 热量是物体之间由于温度差异而进行的能量转移。热量总 是从高温物体流向低温物体，直到两者温度相等。
热传导、热对流和热辐射 热传导是物体内部或物体之间直接接触时的热量传递方式； 热对流是流体中由于温度差异引起的热量传递；热辐射则 是通过电磁波传递热量的方式。
热力学第一定律
01
热力学第一定律的表述
热力学第一定律指出，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，能量的总量保持不
变。
02
内能、功和热量
内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之和；
功是力在力的方向上移动的距离的乘积；热量则是物体之间由于温度差