大学物理公式大全
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引言概述:大学物理是一门研究物质的基本原理和规律的学科,是自然科学中最基础、最广泛且最重要的学科之一。
在学习大学物理过程中,理解和掌握物理公式是至关重要的。
本文将对大学物理中一些重要的公式进行总结和阐述,帮助读者更好地理解和应用这些公式。
正文内容:1.力学1.1牛顿第一定律1.1.1物体在匀速直线运动中的惯性1.1.2例子及应用1.2牛顿第二定律1.2.1力和加速度的关系1.2.2例子及应用1.3牛顿第三定律1.3.1相互作用力和作用力的大小和方向1.3.2例子及应用1.4动能定理1.4.1动能的定义和计算1.5万有引力定律1.5.1质点间引力的大小和方向1.5.2例子及应用2.热学2.1热力学第一定律2.1.1内能的变化与热量和功的关系2.1.2例子及应用2.2热力学第二定律2.2.1热机效率和热流的方向2.2.2例子及应用2.3热扩散定律2.3.1温度梯度和热传导的关系2.3.2例子及应用2.4理想气体状态方程2.4.1理想气体的变化状态和方程2.4.2例子及应用2.5熵的增加原理2.5.1熵的定义和增加原理3.电学3.1库伦定律3.1.1静电力和电荷的关系3.1.2例子及应用3.2电场强度3.2.1电场和电荷的关系3.2.2例子及应用3.3电势能与电势3.3.1电势能和电势的定义3.3.2例子及应用3.4电流和电阻3.4.1电流和电阻的关系3.4.2例子及应用3.5电磁感应3.5.1法拉第电磁感应定律和楞次定律3.5.2例子及应用4.光学4.1光的折射和反射4.1.1折射定律和反射定律4.1.2例子及应用4.2光的波动性和粒子性4.2.1光的干涉和衍射现象4.2.2例子及应用4.3光的色散和偏振4.3.1光的色散和偏振现象4.3.2例子及应用4.4光的透射和吸收4.4.1光的透射和吸收定律4.4.2例子及应用4.5光的干涉和衍射4.5.1光的干涉和衍射现象4.5.2例子及应用5.量子力学5.1波粒二象性5.1.1波动方程和粒子的能量5.1.2例子及应用5.2不确定性原理5.2.1不确定性原理和粒子的位置和动量5.2.2例子及应用5.3斯特恩格拉赫实验5.3.1双缝干涉和波粒二象性的实验验证5.3.2例子及应用5.4薛定谔方程5.4.1薛定谔方程和波函数的解释5.4.2例子及应用5.5电子结构5.5.1电子能级和原子结构的描述5.5.2例子及应用总结:大学物理中的公式总结了物质世界中各种现象和规律的数学表达方式。
大学物理公式总结引言:大学物理是自然科学中的一门基础学科,掌握物理公式是学好物理的关键。
物理公式是在长期实验和理论研究的基础上总结、归纳出来的。
在这篇文章中,我将为大家总结一些常见的大学物理公式,并简要介绍这些公式的应用。
1. 动力学公式:1.1 牛顿第二定律:F = ma(F代表力,m代表物体质量,a代表物体加速度)牛顿第二定律是经典力学的基石,描述了物体受到的力和其加速度之间的关系。
它可以用于解释物体在受力作用下的运动状态。
1.2 动能公式:K = (1/2)mv^2(K代表动能,m代表物体质量,v代表物体速度)动能公式是描述物体动能与质量以及速度之间关系的公式。
它告诉我们,当物体速度增加时,其动能也会增加。
1.3 势能公式:U = mgh(U代表势能,m代表物体质量,g代表重力加速度,h代表物体高度)势能公式是描述物体势能与质量、重力加速度以及高度之间关系的公式。
它可以用于解释物体在重力场中的储能情况。
2. 热力学公式:2.1 热力学第一定律:Q = ΔU + W(Q代表系统吸收的热量,ΔU代表系统内能的变化,W代表系统对外界做的功)热力学第一定律描述了系统内能的变化与热量和功之间的关系。
根据这个公式,我们可以推导出热功定理和热机效率等重要概念。
2.2 热容公式:Q = mcΔT(Q代表系统吸收的热量,m代表物体质量,c代表物质的比热容,ΔT代表温度变化)热容公式描述了物体吸收的热量与其质量、比热容和温度变化之间的关系。
它可以用于计算物体在受热或冷却过程中需要吸收或释放的热量。
3. 电磁学公式:3.1 库仑定律:F = k * (|q1 * q2| / r^2)(F代表电场力,k代表库仑常数,q1和q2代表电荷量,r代表距离)库仑定律描述了两个电荷之间的相互作用力与它们的电荷量以及距离之间的关系。
这个定律是电磁学的基础之一,用于解释电荷之间的相互作用。
3.2 电路定律:3.2.1 欧姆定律:V = IR(V代表电压,I代表电流,R代表电阻)欧姆定律是描述电路中电压、电流和电阻之间关系的基本定律。
引言概述:物理公式是大学物理课程中不可或缺的一部分,它们是描述自然现象的数学表达式。
本文将介绍一些大学常用的物理公式,包括力学、热力学、电磁学和光学公式等。
这些公式不仅在学习物理理论和解题中起到重要的作用,而且在工程、科学研究和实际应用中也具有广泛的应用价值。
正文内容:一、力学公式1.1运动学公式1.1.1位移公式s=ut+(1/2)at^21.1.2速度公式v=u+at1.1.3加速度公式a=(vu)/t1.2动力学公式1.2.1牛顿第二定律F=ma1.2.2动能公式Ek=(1/2)mv^21.2.3动量公式p=mv1.3静力学公式1.3.1弹性力公式F=kx1.3.2引力公式F=G(m1m2)/r^21.3.3摩擦力公式Ff=μFn二、热力学公式2.1热传导公式2.1.1热传导方程q=kΔT/L2.1.2热导率公式k=(QL)/(AΔT)2.2热膨胀公式2.2.1线膨胀公式ΔL=αL0ΔT2.2.2体膨胀公式ΔV=βV0ΔT2.3热力学循环公式2.3.1热转化效率公式η=(W_net/Q_h)100%2.3.2卡诺循环效率公式η_C=(T_hT_c)/T_h三、电磁学公式3.1电场公式3.1.1电场强度公式E=F/q3.1.2电势差公式V=W/q3.2磁场公式3.2.1磁场强度公式B=F/(qv)3.2.2磁场感应公式ε=BLv3.3法拉第电磁感应公式3.3.1法拉第电磁感应定律ε=dΦ/dt3.3.2洛伦兹力公式F=q(E+vxB)四、光学公式4.1光速公式4.1.1光速定义c=λf4.1.2光速在介质中的速度v=c/n4.2折射公式4.2.1斯涅尔定律n1sin(θ1)=n2sin(θ2)4.2.2光线传播路径差公式Δx=d(n1)(cot(θ2)cot(θ1))4.3球面镜公式4.3.1球面镜公式1/f=(n1)(1/R11/R2)五、总结本文介绍了大学常用的物理公式,涵盖了力学、热力学、电磁学和光学等方面。
大学物理公式总结大学物理是一门重要的自然科学学科,是理工科学生必修的一门课程。
掌握物理公式是学习和理解物理学概念的基础,也是解决物理问题的关键。
本文将对大学物理中常用的一些重要公式进行总结,并给出简要的解释和应用示例。
1. 运动学公式1.1 速度公式v = Δx / Δt其中v表示物体的速度,Δx表示物体在Δt时间内所经过的位移。
1.2 加速度公式a = Δv / Δt其中a表示物体的加速度,Δv表示物体在Δt时间内所改变的速度。
1.3 牛顿第一定律F = ma其中F表示作用在物体上的力,m表示物体的质量,a表示物体的加速度。
1.4 牛顿第二定律F = mΔv / Δt其中F表示作用在物体上的力,m表示物体的质量,Δv表示物体在Δt时间内所改变的速度。
1.5 速度-时间关系v = u + at其中v表示物体的末速度,u表示物体的初始速度,a表示物体的加速度,t表示时间。
2. 力学公式2.1 动能公式K = 1/2 mv^2其中K表示物体的动能,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
2.2 势能公式U = mgh其中U表示物体的势能,m表示物体的质量,g表示重力加速度,h表示物体的高度。
2.3 弹性势能公式U = 1/2 kx^2其中U表示物体的弹性势能,k表示弹簧的弹性系数,x表示弹簧的伸长量。
2.4 万有引力公式F = Gm1m2 / r^2其中F表示物体之间的引力,G为万有引力常数,m1和m2表示两个物体的质量,r表示两个物体之间的距离。
3. 热学公式3.1 热传导公式Q = kA(ΔT / d)其中Q表示热量传导的速率,k表示该物质的导热系数,A表示传热的面积,ΔT表示温度差,d表示传热距离。
3.2 热能公式Q = mcΔθ其中Q表示物体的热量,m表示物体的质量,c表示物体的比热容,Δθ表示物体的温度变化。
3.3 热功定理W = ΔQ其中W表示系统对外做的功,ΔQ表示系统所吸收或排放的热量。
一、力学1.1 运动学at2位移:x=x0+v0t+12速度:v=v0+at加速度:a=ΔvΔt角速度:ω=ΔθΔt圆周运动的线速度与角速度关系:v=ωr周期:T=2πrv频率:f=1T1.2 动力学牛顿第二定律:F=ma功:W=Fxmv2动能:E k=12势能:E p=mgℎ机械能:E=E k+E p功率:P=Fv冲量:I=Ft动量:p=mv动量守恒定律:p1+p2=p1′+p2′碰撞的恢复系数:e=v′relv rel1.3 刚体运动转动惯量:I=ml2角动量:L=IωIω2转动动能:E k=12二、电磁学2.1 静电学电场强度:E=Fq 电势差:U=Ed高斯定律:∮E⃗S ⋅dA=Q encε0电容:C=QU电势:V=KQr2.2 稳恒电流场欧姆定律:I=UR电阻:R=LσS电阻率:σ=1R⋅S焦耳定律:Q=I2Rt2.3 磁场磁感应强度:B=μ0I2πr安培环路定律:∮B⃗L⋅dl=μ0I enc磁通量:Φ=B⋅A磁通量量子:Φ0=2πℏe磁场对运动电荷的作用力:F=qvB 洛伦兹力:F=q(v×B⃗ )磁矩:μ=I⋅A2.4 电磁感应法拉第电磁感应定律:ε=−dΦdt楞次定律:L dIdt+M⋅B⃗ ×I=F自感:L=N⋅μ0⋅Al互感:M=N⋅μ0⋅Al三、热学3.1 热力学基本定律热力学第零定律:绝对零度不可达到热力学第一定律:dU=TdS−PdV 热力学第二定律:熵增原理克劳修斯定律:dS=qT开尔文-普朗克关系式:E=ℎν3.2 热传导傅里叶定律:J=−kL ⋅dT dx热导率:k=QLm⋅ΔT斯特藩-玻尔兹曼定律:P=σAT43.3 理想气体状态方程四、波动与光学4.1 波动波动方程:y=Asin(kx−ωt+ϕ)波速:v=波长周期相位:ϕ=2πx波长群速度:v g=dωdk衍射公式:sinθ=12波长障碍物尺寸干涉公式:y=2sin(ωt+ϕ0)cos(ωt+ϕ0)=sin(2ωt+2ϕ0)4.2 光学反射定律:入射角等于反射角折射定律:n1sinθ1=n2sinθ2光速:c=2πRT光的波动说:E=ℎν光电效应方程:E k=ℎν−W0旋光性:Δϕ=2α⋅Δλ五、量子力学5.1 基本公式Ψ=ĤΨ薛定谔方程:iℏððt海森堡不确定性原理:ΔxΔp≥ℏ2泡利不相容原理:一个原子中最多有两个电子具有相同的量子态n2能级公式:E n=−m2l25.2 量子态叠加与测量量子态叠加:Ψ=αΨ1+βΨ2测量公式:P(λ)=|⟨λ|Ψ⟩|21.在学习大学物理时,要注重理论知识与实际应用相结合,通过解决实际问题来加深对物理概念的理解。
大学物理公式汇总目录1力学31.1运动学 (3)1.2牛顿运动定律 (3)1.3动量和冲量 (3)1.4力的合成与分解 (4)1.5摩擦力 (4)1.6重力 (4)1.7弹力 (4)2功和能52.1功 (5)2.2功率 (5)2.3动能 (5)2.4重力势能 (5)2.5弹性势能 (5)2.6机械能守恒定律 (5)3转动动力学63.1角速度和角加速度 (6)3.2转动惯量 (6)3.3转动动能 (6)3.4转动定律 (6)3.5角动量 (6)3.6角动量守恒定律 (6)4流体力学74.1流体静力学 (7)4.2流体动力学 (7)5热力学75.1理想气体状态方程 (7)5.2热力学第一定律 (7)5.3热力学第二定律 (7)5.4卡诺循环 (8)6电磁学86.1静电场 (8)6.2恒定电流 (8)6.3磁场 (8)6.4电磁感应 (9)7光学9 8现代物理基础98.1狭义相对论 (9)8.2量子力学 (10)9原子物理与核物理109.1原子模型 (10)9.2核反应 (10)1力学1.1运动学位移、速度和加速度v=dxdt(1.1)速度v是位移x对时间t的导数。
a=dvdt=d2xdt2(1.2)加速度a是速度v对时间t的导数,等于位移x的二阶导数。
1.2牛顿运动定律牛顿第一定律(惯性定律)如果没有外力作用,物体将保持静止或匀速直线运动状态。
牛顿第二定律ìF=mìa(1.3)物体的加速度ìa与作用力ìF成正比,与物体的质量m成反比,加速度的方向与作用力的方向相同。
牛顿第三定律ìF作用=−ìF反作用(1.4)作用力和反作用力大小相等,方向相反。
1.3动量和冲量动量ìp=mìv(1.5)动量ìp是物体的质量m与速度ìv的乘积。
冲量ìJ=∫ìF dt(1.6)冲量ìJ是力ìF对时间t的积分。
第一章 质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度 v =t△△r1.2 瞬时速度 v=lim 0△t →△t △r =dt dr1. 3速度v=dtds==→→lim lim△t 0△t △t△r 1.6 平均加速度a =△t△v1.7瞬时加速度(加速度)a=lim 0△t →△t△v =dt dv1.8瞬时加速度a=dt dv =22dt rd1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 21.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 221202200 1.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程 X=g av 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —ggx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 2 1.23向心加速度 a=Rv 21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25 加速度数值 a=22n t a a +1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv1.28 ωΦR dtd R dt ds v ===1.29角速度 dtφωd =1.30角加速度 22dt dtd d φωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR R R R v == a t =αωR dtd R dt dv ==牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
大学物理公式全集基本概念(定义和相关公式)位置矢量:r ,其在直角坐标系中:k z j y i x r++=;222z y x r ++=角位置:θ速度:dtr d V =平均速度:tr V ∆∆=速率:dtds V =(τV V =)角速度:dt d θω=角速度与速度的关系:V=rω加速度:dtV d a=或22dt r d a =平均加速度:tV a ∆∆=角加速度:dtd ωβ=在自然坐标系中n a a an+=ττ其中dtdV a =τ(=rβ),rV na 2=(=r2 ω)1.力:F =ma(或F =dtp d ) 力矩:F r M⨯=(大小:M=rFcos θ方向:右手螺旋法则)2.动量:V m p=,角动量:V m r L ⨯=(大小:L=rmvcos θ方向:右手螺旋法则)3.冲量:⎰=dt F I(=FΔt);功:⎰⋅=r d F A(气体对外做功:A=∫PdV )4.动能:mV 2/25.势能:A 保= – ΔE p 不同相互作用力势能形式不同且零点选择不同其形式不同,在默认势能零点的情况下:机械能:E=E K +E P6.热量:CRT M Q μ=其中:摩尔热容量C 与过程有关,等容热容量C v 与等压热容量C p 之间的关系为:C p = C v +R 7.压强:ωn tSISF P 32=∆==8.分子平均平动能:k T 23=ω;理想气体内能:RT s r t M E )2(2++=μ9.麦克斯韦速率分布函数:NdVdN V f =)((意义:在V 附近单位速度间隔内的分子数所占比率) 10.平均速率:πμRTNdNdV V Vf V V80)(==⎰⎰∞方均根速率:μRTV22=;最可几速率:μRTpV 3=11.熵:S=Kln Ω(Ω为热力学几率,即:一种宏观态包含的微观态数)mg(重力) → mgh-kx (弹性力) → kx 2/2F= r r Mm G ˆ2- (万有引力) →r Mm G - =E p r r Qq ˆ420πε(静电力) →r Qq 04πε12.电场强度:E =F /q 0 (对点电荷:rr q Eˆ420πε=) 13.电势:⎰∞⋅=aar d E U(对点电荷rq U04πε=);电势能:W a =qU a (A= –ΔW) 14. 电容:C=Q/U ;电容器储能:W=CU 2/2;电场能量密度ωe =ε0E 2/2 15. 磁感应强度:大小,B=F max /qv(T);方向,小磁针指向(S →N )。
大学物理公式总汇力学一.运动学 1.直角坐标系运动学方程:k t z j t y i t x t r r)()()()(++==速度:dtrd v =加速度:22dtrd dt v d a == 2. 自然坐标系运动学方程:)(t s s =速度:τdtds v =加速度:n v dt dv n a a a nρτττ2+=+=3. 圆周运动运动学方程:)(t θθ= 角速度:dtd θω=角加速度:22dt d dt d θωβ==线量与角量关系:r v⨯=ωωR v =,βτR a =,2ωR a n =4. 运动合成定理 牵相绝r r r+= 牵相绝v v v+= 牵相绝a a a+= 伽利略坐标变换 vt x x -=' y y ='z z =' t t =' 二.动力学1.动量守恒定律与机械能守恒定律动量:v m p=力:dt pd F =动量定理:p d dt F= ,⎰-=0p p dt F 动量守恒定律:0=外F , C p= 牛顿第一定律:0=F , C v= 牛顿第二定律:a m F=牛顿第三定律:F F '-=功:⎰⋅=r d F W功率:v F p⋅=动能:221mv E k =动能定理:0k k E E W -=势能:)0p p E E W --=(保内 ⎰⋅=)0(p E apa r d F E重力势能:mgh E p = 机械能:p k E E E +=功能原理:0E E W W -=+非保内外机械能守恒定律:0=+非保内外W W , C E = 2. 角动量守恒定律与刚体定轴转动角动量:p r L⨯=,ωI L =力矩:F r M⨯=角动量定理:L d dt M=,⎰-=0L L dt M角动量守恒定律:0=外M, C L =转动惯量:2i i r m I ∆∑=, dm r I ⎰=2平行轴定理:2mdI I C D +=薄板正交轴定理:y x z I I I += 转动定律:βI M = 功:θ⎰=Md W功率:ωM p = 转动功能:221ωI E k =动能定理:0k k E E W -= 重力势能:c p mgh E =功能原理:0E E W W -=+非保内外机械能守恒定律:0=+非保内外W W , C E =电学一.电场强度E1.场强叠加原理 点电荷系:i ii rr q E ˆ412∑=πε带电体:rrdqE Qˆ412πε⎰=(矢量积分 投影 标量积分) 2.高斯定理(要求电场是对称场)真空:∑⎰=⋅isqs d E 01ε电介质:⎰∑=⋅siqs d DE E D rεεε0==3.已有结论叠加无限长均匀带电直线:rE 02πελ=无限大均匀带电平面:02εσ=E无限长均匀带电圆柱面:0=E )(R r <rE 02πελ= )(R r >均匀带电球面:0=E )(R r <241rq E πε=)(R r >均匀带电球体:3041Rqr E πε=)(R r <2041rq E πε= )(R r >二.电势V1.电势叠加原理点电荷系:ii r q V ∑=41πε带电体:rdqV Q⎰=041πε2.场强积分⎰⋅=)0(v aa l d E V⎰⋅=-bab a l d E V V电势零点选取:电荷有限分布选无限远点为零电势点 电荷无限分布选有限远点为零电势点 三.两个定理 高斯定理:∑⎰=⋅iSqs d E 01ε 静电场是有源场环路定理:0=⋅⎰ll d E静电场是保守场四.库仑定律:rrq q F ˆ412210πε=力:E q F= 功:)(b a V V q W -= 导体静电平衡:s d E E s//,0int =C V C V s ==,i n t净电荷分布在导体外表面上 n Eεσ=电容:BA V V q C -=平行板电容器:dsdsC r εεε0==并联电容器组:∑=iCC 串联电容器组:∑=iCC11电场能量:dV w W Ve e ⎰=电能密度:ED DE w e 2122122===εε电容器电能:22212121CUQU CQW e ===磁学一.磁感应强度B1.电流产生(1).毕奥—萨伐尔定律:20ˆ4rr l Id B d ⨯=πμ 磁场叠加原理:2ˆ4rr l Id B ⨯=⎰πμ (矢量积分 投影 标量积分)(2).安培环路定理(要求磁场是对称场)真空:∑⎰=⋅i lI l d B 0μ磁介质:∑⎰=⋅ilIl d HH H B r μμμ0==(3).已有结论叠加载流长直导线:rIB πμ20=载流圆线圈轴线:2/32220)(2X R IRB +=μ圆心:RIB 200μ=弧心:Rl RIRIB πμπθμ2222000⋅=⋅='载流长直螺线管:真空:nI B 0μ=磁介质:nI B μ=载流螺绕环:真空:nI B 0μ= (R R R <<-12)磁介质:nI B μ= (R R R <<-12)2.运动电荷产生20ˆ4r rv dq B d ⨯= πμ 点电荷:2ˆ4r r v q B ⨯= πμ 带电体:20ˆ4rrv dq B ⨯=⎰πμE v B⨯=00εμ二.磁通量B Φ⎰⋅=ΦSBs d B均匀磁场:S B B⋅=Φ三.感应电动势i ε法拉第电磁感应定律:dtd Bi Φ-=ε (注意选取绕向)1.动生电动势:l d B v b aab⋅⨯=⎰)(ε 2.感生电动势:l d E lB i⋅=⎰εdtdB r E B 2-= )(R r <dtdBr RE B 22-= )(R r >3.自感电动势:dtdI L l -=εdtdI L IL l εψ-==,4.互感电动势:dtdI MdtdI M 212121,-=-=εεdtdI dtdI M I I M 212121212121,εεψψ-=-===四.两个定理磁场高斯定理:0=⋅⎰Ss d B磁场是无源场 安培环路定理:∑⎰=⋅i lI l d B 0μ磁场是非保守场五.磁场对电流作用电流元:安培定律B l Id F d⨯=载流导线:⎰⨯=B l Id F(矢量积分 投影 标量积分)载流线圈:B n Is B p M m⨯=⨯= 运动电荷:洛仑兹力B v q F m⨯=θππθc o s 2,2,s i n v qBm h qBm T qBmv R ===)(B v E q F⨯+=霍尔效应:nqR dIB R V V H H1,21==-功:B I W ∆Φ= 磁场能量:dV w W m Vm ⎰=磁能密度:BH HBw m 2121222===μμ自感磁能:221LI W m =六.麦克斯韦方程组 全电流定理:s d tDj I I I l d H cs d C T l⋅∂∂+=+==⋅⎰⎰)( 位移电流:s d tDdtd I sD d ⋅∂∂=Φ=⎰麦克斯韦方程组:⎰⎰==⋅sVdV q s d D ρ电荷产生电场s d t Bdtd l d E s l B⋅∂∂-=Φ-=⋅⎰⎰ 变化磁场产生变化电场⎰=⋅ss d B 0磁场是无源场s d tDj dtd I l d H s c Dl C⋅∂∂+=Φ+=⋅⎰⎰)( 变化电场产生变化磁场 描述介质性质方程组:E D r εε0= H B r μμ0=E jγ=相对论一.相对论基本原理相对性原理 光速不变原理 二.洛伦兹坐标变换 )(122vt x cvvt x x -=--='γy y ='z z =')(12222x cv t cvx cv t t -=--='γ爱因斯坦速度变换)0,(===z y x u u u u 21cvu v u u --='三.相对论运动学 1. 同时相对性同地同时具有绝对意义,异地同时具有相对意义 2. 时间膨胀效应0γττ= )(0ττ>3. 长度收缩效应 01l l -=γ)(0l l <四.相对论动力学1. 质速关系:0m m γ= )(0m m > 2. 相对论动量:v m v m p0γ== 3. 质能关系:2mcE =2)(c m E ∆=∆4. 相对论动能:2020c m mc E E E k -=-=5. 能量动量关系:20222E c p E +=。
第一章 质点运动学和牛顿运动定律 1.1平均速度 v =t△△r1.2 瞬时速度 v=lim△t →△t △r =dtdr1. 3速度v=ds ==lim△r 1.6 1.71.81.111.121.131.14式:v 21.151.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-∙=∙=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程 X=gav 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —ggx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 21.23向心加速度 a=v 2大小1.30角加速度 2dt dtα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR RR R v == a t =αωR dtd R dt dv ==牛顿第一定律:任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
牛顿第二定律:物体受到外力作用时,所获得的加速度a 的大小与外力F1.37 与物体物体A 的连线1.39 F=G 221rG 为万有引力称量=6.67×10-11N ∙m 2/kg 21.40 重力 P=mg (g 重力加速度)1.41 重力 P=G 2rMm1.42有上两式重力加速度g=G2rM(物体的重力加速度与物体本身的质量无关,而紧随它到地心的距离而变)1.43胡克定律 F=—kx (k 是比例常数,称为弹簧的劲度系数)0静摩形式 112.5 冲量 I= ⎰21t t Fdt2.6 动量定理 I=P 2-P 12.7 平均冲力F 与冲量 I=⎰21t t Fdt =F (t 2-t 1)2.9 平均冲力F =12t t I -=1221t t Fdt t t -⎰=1212t t mv mv -- 2.12 质点系的动量定理 (F 1+F 2)△t=(m 1v 1+m 2v 2)—(m 1v 10+m 2v 20)左面为系统所受的外力的总动量,第一项为系统的末动量,二为初动量2.13 ∑=n i it F 1△ 2.14∑=n i 12.16 为半径2.17 L 考点o 2.18 φsin mvr L = 同上2.21 φsin Fr Fd M == F 对参考点的力矩2.22 F r M ∙= 力矩 2.24 dtdLM =作用在质点上的合外力矩等于质点角动量的时间变化率2.26 ⎪⎭⎪⎬⎫==常矢量L dt dL 0如果对于某一固定参考点,质点(系)所受的外力矩的矢量和为零,则此质点对于该参考点的角动量a (dv dv2.32 dtIa M == 物体所受对某给定轴的合外力矩等于物体对该轴的角动量的变化量2.33 dL Mdt =冲量距2.34 0000ωωI I L L dL Mdt LL t t -=-==⎰⎰2.35 常量==ωI L2.36 θcos Fr W =2.37 r F W ∙=力的功等于力沿质点位移方向的分量与质点位移大小的乘积2.38 ds F dr F dW W b L a b L a b L a ab θcos )()()(⎰=∙⎰=⎰=2.39b W ⎰=(2.40 2.41 2.42 乘积2.43 2.44 22mv E k =物体的动能2.45 0k k E E W -=合力对物体所作的功等于物体动能的增量(动能定理) 2.46 )(b a ab h h mg W -=重力做的功 2.47 ()(ba b a ab r GMmr GMm dr F W ---=∙⎰=万有引力做的功2.48 222121b a b a ab kx kx dr F W -=∙⎰=弹性力做的功2.49 p p p E E E W baab∆-=-=保势能定义2.50 mgh E p =重力的势能表达式内力)0pp之和称为系统的机械能2.58 0E E W W -=+非内外质点系在运动过程中,他的机械能增量等于外力的功和非保守内力的功的总和(功能原理) 2.59常量时,有、当非内外=+===p k E E E W W 00如果在一个系统的运动过程中的任意一小段时间内,外力对系统所作总功都为零,系统内部又没有非保守内力做功,则在运动过程中系统的动能与势能之和保持不变,即系统的机械能不随时间改2.60 2.6111标热力学温度 T=273.15+t3.2气体定律==222111T V P T V P 常量 即 TV P =常量阿付伽德罗定律:在相同的温度和压强下,1摩尔的任何气体所占据的体积都相同。
在标准状态下,即压强P 0=1atm 、温度T 0=273.15K 时,1摩尔的任何气体体积均为v 0=22.41 L/mol 3.3 罗常量 N a =6.0221023 mol -1 -2 M molVN 分子数密度;m 为每个分子的质量,v 为分子热运动的速率) 3.9P=VNn nkT T N R V N mV N NmRT V M MRT A A mol ====(为气体分子密度,R 和N A 都是普适常量,二者之比称为波尔兹常量k=K J N RA/1038.123-⨯= 3.12 气体动理论温度公式:平均动能kT t 23=ε(平均动能只与温度有关)3.14 E 0=RT i kT N N A A 221==ε3.15质量为M ,摩尔质量为M mol 的理想气体能能为E=RT iM M E M M E mol mol 200==υ 气体分子热运动速率的三种统计平均值3.20最概然速率(就是与速率分布曲线的极大值所对应哦速率,物理意义:速率在p υ附近的单位速率间隔内的分子数百分比最大)p υ越molM RT41率molM RT73三种速率,方均根速率最大,平均速率次之,最概速率最小;在讨论速率分布时用最概然速率,计算分子运动通过的平均距离时用平均速率,计算分子的平均平动动能时用分均根第四章 热力学基础 热力学第一定律:热力学系统从平衡状态1向状态2的变化中,外界对系统所做的功W ’和外界传给系统4.1 W 量4.4平衡过程功的计算dW=PS dl =P dV 4.5 W= 21V V PdV4.6平衡过程中热量的计算Q吸收或放出4.74.8摩尔热容量4.9内能增量 E 2-E 1=)(212T T R iM M mol - 4.11等容过程)1等容程内能变化4.144.15)12T T -4.16 外界吸收的热1度多吸收8.31焦耳的热量,用来转化为体积膨胀时对外所做的功,由此可见,普适气体常量R 的物理意义:1摩尔理想气体在等压过程中升温1度对外界所做的功。
)4.18 泊松比 vp C C =γ4.19 4.20 R i C R i C p v2+== 4.22PV =W =4.25Q T =4.26γPV 4.27 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-12111)(11r V V V P W γ 4.28 )(12T T C M MW v mol--= 根据已知量求绝热过程的功 4.29 W循环=21Q Q - Q2为热机循环中放给外界的热量 4.30热机循环效率 1Q W 循环=η (Q 1一个循环从高温热库吸收的热量有多少转化为有用的功) 4.31 2211Q Q Q -=-=η< 1 (不可能(Q2r 的的连线。
221041r q q F πε=基元电荷:e=1.602C 1910-⨯ ;0ε真空电容率=8.851210-⨯ ;41πε=8.99910⨯5.2 rr q q F ˆ412210πε=库仑定律的适量形式5.3场强 0q F E = 5.4 r r Q q F E 3004πε==r 为位矢 5.5 5.65.75.8 dE 5.9 dE 5.10[]j sos a i a rE )(cos )sin (sin 40ββπελ-+-=5.11无限长直棒 j rE 02πελ= 5.12 dSd E EΦ=在电场中任一点附近穿过场强方向的单位面积的电场线数5.13电通量θcos EdS EdS d E ==Φ 5.14 dS E d E ∙=Φ 5.15 ⎰⎰∙=Φ=Φs E E dS E d 5.16 ⎰∙=ΦdS E 封闭曲面场强处处为零5.21 02εσ=E 无限大均匀带点平面(场强大小与到带点平面的距离无关,垂直向外(正电荷))5.2211(400ba ab r r Qq A -=πε 电场力所作的功 5.23 ⎰=∙L dl E 0 静电场力沿闭合路径所做的功为零(静电场场强的环流恒等于零)5.24 电势差 ⎰∙=-=ba b a ab dl E U U U 5.255.26 5.27 5.28 U 5.29 5.30 r rU ˆ430πε=电偶极子电势分布,r为位矢,P=ql5.31 21220)(4x R Q U +=πε 半径为R 的均匀带电Q 圆环轴线上各点的电势分布5.36 W=qU 一个电荷静电势能,电量与电势的乘积5.37 E E 00εσεσ==或 静电场中导体表面场强5.38 qC = 孤立导体的电容 5.45 00U UC C r ==ε 相对电容率 5.46 dSdC C r r εεεε===00 ε= 0εεr 叫这种电介质的电容率(介电系数)(充满电解质后,电容器的电容增大为真空时电容的r ε倍。
)(平行板电容器)5.47 rE E ε0=在平行板电容器的两极板间充满各项同性均匀电解质后,两板间的电势差5.60 5.616.1 I 量)6.2 j dS dI j ˆ垂直=电流密度 (安/米2) 6.4 ⎰⎰∙==S S dS j jd I θcos 电流强度等于通过S 的电流密度的通量6.5 dtdqdS j S -=∙⎰电流的连续性方程 6.6 ⎰∙S dS j =0 电流密度j 不与与时间无关称稳恒电流,电场称稳恒电场。
6.7 ⎰+-∙=dl E K ξ 电源的电动势(自负极k =0时,Idl 元和电流元到P 电的位矢r 之间的夹角θ的正弦成正比,与电流元到P 点的距离r 的二次方成反比。
6.10 20sin 4rIdl dB θπμ=πμ40为比例系数,A m T ∙⨯=-70104πμ为真空磁导率6.146.15 6.16 6.17 6.18 RIB 20μ=在圆形载流线圈的圆心处,即x=0时磁场分布6.20 302x ISB πμ≈在很远处时 平面载流线圈的磁场也常用磁矩P m ,定义为线圈中的电流I 与线圈所包围的面积的乘积。
磁矩的方向与线圈的平面的法线方向相同。