《大学物理》第8章 能量守恒
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《普通物理》课程标准1. 课程基本信息课程代码:课程归口:电子信息工程技术专业适用专业:电子信息工程技术学时数:64学分:4先修课程:高等数学2. 课程性质与地位大学物理是高等院校非物理类理工科各专业学生一门重要的通识性必修基础课。
物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用的自然科学。
它的基本理论渗透在自然科学的各个领域,应用于生产技术的许多部门,是其他自然科学和工程技术的基础。
课程所教授的基本概念、基本理论和基本方法是构成学生科学素养的重要组成部分,是一个科学工作者和工程技术人员所必备的。
该课程在培养学生的探索精神和创新意识等方面,具有其他课程不能替代的重要作用。
3.课程的内容与要求第一部分力学.第1章质点运动学1.1质点运动的描述1.2加速度为恒矢量时的质点运动1.3圆周运动1.4相对运动基本要求:1.深入地理解质点、位移、速度和加速度等重要概念,深入理解质点的运动。
2.分析加速度为恒矢量时的质点运动方程。
3.明确圆周运动中角位移、角速度、切向加速度、法向加速度的关系。
重点与难点:1.加速度为恒矢量时质点运动方程的描写。
2.质点圆周运动的分析。
第2章动力学基本定律2.1牛顿定律2.2物理量的单位和量纲2.3几种常见的力2.4惯性参考系力学相对性原理2.5质点和质点系的动量定理2.6动量守恒定律2.7动能定理2.8保守力与非保守力势能2.9功能原理机械能守恒定律2.10完全弹性碰撞完全非弹性碰撞2.11能量守恒定律基本要求:1.清晰的理解牛顿第一定律、牛顿第二定律和牛顿第三定律。
2.熟练掌握几种常见力。
3.掌握物理量的单位和量纲。
4.理解惯性参考系和力学相对性原理,能列举出牛顿定律应用的例子。
5.掌握质点和质点系的动量定理。
6.熟练掌握动量守恒定律和动能定理。
7.掌握功能原理和机械能守恒定律。
8.清晰分辩出完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞重点与难点:1.牛顿三定律的应用。
2.参考系的选择。
《大学物理》(8-13章)练习题(2022年12月)第八章气体运动论1.气体温度的微观或统计意义是什么?2.理想气体状态方程的三种形式?PV=N KT, p=nkT, (n=N/V)3.气体的最概然速率、方均根速率、平均速率的关系是什么?4.气体分子的平均平动动能的表达式及其意义?5.理想气体的内能?6.气体分子的平均自由程是指?7.单原子分子、刚性双原子分子气体的自由度数目各是多少?8、理想气体的微观模型是什么?综合练习1. 在某容积固定的密闭容器中,盛有A、B、C三种理想气体,处于平衡状态。
A种气体的分子数密度为n1,它产生的压强为p1,B种气体的分子数密度为2n1,C种气体的分子数密度为3n1,则混合气体的压强p为( )A. 4p1. ;B. 5p1;C. 6p1;D. 8p1.2. 若理想气体的体积为V,压强为p,温度为T,一个分子的质量为m,k为玻尔兹曼常量,R为普适气体常量,则该理想气体的分子数为( )A. pVm⁄; B.pV mT⁄; C. pV kT⁄; D. pV RT⁄.3. 压强为p、体积为V的氢气(视为刚性分子理想气体)的内能为( )A. 52pV; B. 32pV; C. pV; D. 12pV。
4 刚性双原子分子气体的自由度数目为()。
A. 2B. 3C. 4D. 55.气体温度的微观物理意义是:温度是分子平均平动动能的量度;温度是表征大量分子热运动激烈程度的宏观物理量,是大量分子热运动的集体表现;在同一温度下各种气体分子平均平动动能均相等。
6. 设v̅代表气体分子运动的平均速率,v p代表气体分子运动的最概然速率,(v2̅̅̅)12代表气体分子运动的方均根速率。
处于平衡状态下理想气体,三种速率关系为( )A. (v2̅̅̅)12=v̅=v p;B. v̅=v p<(v2̅̅̅)12;C. v p<v̅<(v2̅̅̅)12;D. v p>v̅>(v2̅̅̅)12。
最新大学物理-(第4版)主编赵近芳-第8章课后答案8.1 选择题(1) 关于可逆过程和不可逆过程有以下几种说法:①可逆过程一定是准静态过程.②准静态过程一定是可逆过程.③不可逆过程发生后一定找不到另一过程使系统和外界同时复原.④非静态过程一定是不可逆过程.以上说法,正确的是:[](A) ①、②、③、④. (B) ①、②、③.(C) ②、③、④. (D) ①、③、④.[答案:D. 准静态过程不一定是可逆过程.因准静态过程中可能存在耗散效应,如摩擦、粘滞性、电阻等。
](2) 热力学第一定律表明:[](A) 系统对外做的功不可能大于系统从外界吸收的热量.(B) 系统内能的增量等于系统从外界吸收的热量.(C) 不可能存在这样的循环过程,在此循环过程中,外界对系统做的功不等于系统传给外界的热量.(D) 热机的效率不可能等于1.[答案:C。
热力学第一定律描述个热力学过程中的能量守恒定性质。
](3) 如题8.1图所示,bca为理想气体绝热过程,b1a和b2a是任意过程,则上述两过程中气体做功与吸收热量的情况是: [](A) b1a过程放热,做负功;b2a过程放热,做负功.(B) b1a过程吸热,做负功;b2a过程放热,做负功.(C) b1a过程吸热,做正功;b2a过程吸热,做负功.(D) b1a过程放热,做正功;b2a过程吸热,做正功.题8.1图[答案:B。
b1acb构成正循环,ΔE = 0,A净> 0,Q = Q b1a+ Q acb= A净>0,但Q acb= 0,∴Q b1a >0 吸热; b1a压缩,做负功b 2a cb 构成逆循环,ΔE = 0,A 净 < 0,Q = Q b 2a + Q acb = A 净 <0,但 Q acb = 0,∴ Q b 2a <0 放热 ; b 2a 压缩,做负功](4) 根据热力学第二定律判断下列哪种说法是正确的. [ ](A) 功可以全部变为热,但热不能全部变为功.(B) 热量能从高温物体传到低温物体,但不能从低温物体传到高温物体.(C) 气体能够自由膨胀,但不能自动收缩.(D) 有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无规则运动的能量不能变为有规则运动的能量.[答案:C. 热力学第二定律描述自然热力学过程进行的条件和方向性。
01课程介绍与教学目标Chapter《大学物理》课程简介0102教学目标与要求教学目标教学要求教材及参考书目教材参考书目《普通物理学教程》(力学、热学、电磁学、光学、近代物理学),高等教育出版社;《费曼物理学讲义》,上海科学技术出版社等。
02力学基础Chapter质点运动学位置矢量与位移运动学方程位置矢量的定义、位移的计算、标量与矢量一维运动学方程、二维运动学方程、三维运动学方程质点的基本概念速度与加速度圆周运动定义、特点、适用条件速度的定义、加速度的定义、速度与加速度的关系圆周运动的描述、角速度、线速度、向心加速度01020304惯性定律、惯性系与非惯性系牛顿第一定律动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律牛顿第二定律作用力和反作用力、牛顿第三定律的应用牛顿第三定律万有引力定律的表述、引力常量的测定万有引力定律牛顿运动定律动量定理角动量定理碰撞030201动量定理与角动量定理功和能功的定义及计算动能定理势能机械能守恒定律03热学基础Chapter1 2 3温度的定义和单位热量与内能热力学第零定律温度与热量热力学第一定律的表述功与热量的关系热力学第一定律的应用热力学第二定律的表述01熵的概念02热力学第二定律的应用03熵与熵增原理熵增原理的表述熵与热力学第二定律的关系熵增原理的应用04电磁学基础Chapter静电场电荷与库仑定律电场与电场强度电势与电势差静电场中的导体与电介质01020304电流与电流密度磁场对电流的作用力磁场与磁感应强度磁介质与磁化强度稳恒电流与磁场阐述法拉第电磁感应定律的表达式和应用,分析感应电动势的产生条件和计算方法。
法拉第电磁感应定律楞次定律与自感现象互感与变压器电磁感应的能量守恒与转化解释楞次定律的含义和应用,分析自感现象的产生原因和影响因素。
介绍互感的概念、计算方法以及变压器的工作原理和应用。
分析电磁感应过程中的能量守恒与转化关系,以及焦耳热的计算方法。
电磁感应现象电磁波的产生与传播麦克斯韦方程组电磁波的辐射与散射电磁波谱与光子概念麦克斯韦电磁场理论05光学基础Chapter01光线、光束和波面的概念020304光的直线传播定律光的反射定律和折射定律透镜成像原理及作图方法几何光学基本原理波动光学基础概念01020304干涉现象及其应用薄膜干涉及其应用(如牛顿环、劈尖干涉等)01020304惠更斯-菲涅尔原理单缝衍射和圆孔衍射光栅衍射及其应用X射线衍射及晶体结构分析衍射现象及其应用06量子物理基础Chapter02030401黑体辐射与普朗克量子假设黑体辐射实验与经典物理的矛盾普朗克量子假设的提普朗克公式及其物理意义量子化概念在解决黑体辐射问题中的应用010204光电效应与爱因斯坦光子理论光电效应实验现象与经典理论的矛盾爱因斯坦光子理论的提光电效应方程及其物理意义光子概念在解释光电效应中的应用03康普顿效应及德布罗意波概念康普顿散射实验现象与经德布罗意波概念的提典理论的矛盾测不准关系及量子力学简介测不准关系的提出及其物理量子力学的基本概念与原理意义07相对论基础Chapter狭义相对论基本原理相对性原理光速不变原理质能关系广义相对论简介等效原理在局部区域内,无法区分均匀引力场和加速参照系。
动contents •简谐振动•阻尼振动与受迫振动•振动的合成与分解•振动在介质中的传播•多自由度系统的振动•非线性振动与混沌目录01简谐振动简谐振动的定义与特点定义简谐振动是最基本、最简单的振动形式,指物体在跟偏离平衡位置的位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动。
特点简谐振动的物体所受的回复力F与物体偏离平衡位置的位移x成正比,且方向始终指向平衡位置;振动过程中,系统的机械能守恒。
动力学方程根据牛顿第二定律,简谐振动的动力学方程可以表示为F=-kx,其中F为回复力,k为比例系数,x为物体偏离平衡位置的位移。
运动学方程简谐振动的运动学方程可以表示为x=Acos(ωt+φ),其中A为振幅,ω为角频率,t为时间,φ为初相。
势能与动能在简谐振动过程中,系统的势能Ep和动能Ek都在不断变化,但它们的总和保持不变,即机械能守恒。
能量转换在振动过程中,势能和动能之间不断相互转换。
当物体向平衡位置运动时,势能减小、动能增加;当物体远离平衡位置时,势能增加、动能减小。
同方向同频率简谐振动的合成当两个同方向、同频率的简谐振动同时作用于同一物体时,它们的合振动仍然是一个简谐振动,其振幅等于两个分振动振幅的矢量和,其初相等于两个分振动初相的差。
同方向不同频率简谐振动的合成当两个同方向、不同频率的简谐振动同时作用于同一物体时,它们的合振动一般不再是简谐振动,而是比较复杂的周期性振动。
在某些特定条件下(如两个分振动的频率成简单整数比),合振动可能会呈现出一定的规律性。
相互垂直的简谐振动的合成当两个相互垂直的简谐振动同时作用于同一物体时,它们的合振动轨迹一般是一条复杂的曲线。
在某些特定条件下(如两个分振动的频率相同、相位差为90度),合振动轨迹可能会呈现出一定的规律性,如圆形、椭圆形等。
02阻尼振动与受迫振动阻尼振动的定义与分类定义阻尼振动是指振动系统在振动过程中,由于系统内部摩擦或外部介质阻力的存在,使振动幅度逐渐减小,能量逐渐耗散的振动。
物理第8章总结知识点第8章中涉及了一些重要的物理概念和原理,我们来逐一总结一下这些知识点。
1. 力和运动本章最重要的知识点之一就是力和运动的关系。
力可以改变物体的位置、形状和速度,它是一种动力。
牛顿三定律是力和运动的重要基础。
第一定律说:一个物体如果没有受到外力的作用,它将保持静止或匀速直线运动;第二定律说:一个物体所受的力等于它的质量乘以它的加速度;第三定律说:两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
2. 动能和势能在力和运动的基础上,我们要了解动能和势能的概念。
动能是移动的物体由于其运动状态而拥有的一种能量,它与物体的质量和速度有关;而势能是物体由于其位置和状态而拥有的一种能量,它与重力场或其他力场的性质有关。
动能和势能之间可以通过能量守恒定律相互转化。
3. 动量守恒定律动量是物体的运动状态的度量,它等于物体的质量乘以其速度。
动量守恒定律说:在一个系统内,如果不受外力的作用,系统内各个物体的总动量守恒。
这个定律对于解释一些物理现象和计算碰撞问题有很大的帮助。
4. 弹性碰撞和非弹性碰撞在碰撞的过程中,能量和动量的守恒是非常重要的。
弹性碰撞是指碰撞后物体之间没有能量损失,动量守恒,而非弹性碰撞是指碰撞后物体之间有能量损失和动量守恒。
弹性碰撞和非弹性碰撞都有其特定的计算方法和实际应用。
5. 阻力和运动在运动的过程中,阻力是一种很常见的现象,它是运动物体所受的一种外力。
阻力的大小与速度和物体形状有关,它会影响物体的运动状态。
了解阻力对于分析物体的运动状态和计算阻力等问题有很大的帮助。
6. 力的做功和功率作用在物体上的力所做的功等于力的大小和物体移动的距离的乘积。
功率是做功的效率,它等于单位时间内所做的功。
力的做功和功率可以帮助我们理解一些实际的工作和能量的转化问题。
7. 能量守恒定律能量守恒定律是物理学中一个重要的定律,它说:一个孤立系统内的能量总量是守恒的。
利用能量守恒定律可以解决许多能量转化和利用问题,如机械能守恒、弹簧振子、弹性碰撞等。