大学物理大一总复习.ppt

期末总复习,一、题型：1、选择题 10题，每题3分； 2、填空题 10题，每题3分； 3、计算题 4题，每题10分。,二、不考的内容： 1.4, 2.3, 2.4, 3.6, 3.8, 8.5 (要求同方向同频率的合成), 8.6, 9.4, 9.5, 10.5, 11.3, 11.5, 12.4,12.5, 12.6。,三、试题分数的分布： 1、经典力学 28分 2、刚体力学 13分 2、相对论 9分 3、振动和波动 22分 4、光的干涉、衍射 22分 5、偏振 6分,1、 掌握位置矢量、位移、速度、加速度等物理量概念 以及各量间的关系。,2、 掌握两类问题的求解：用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法；用微分的方法。以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法，用积分的方法。,3、 计算质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度等量，以及角量与线量的关系。,第一章 质点运动学,一 由质点的运动方程可以求得质点在任一时刻的位矢、速度和加速度；,二 已知质点的加速度以及初始速度和初始位置, 可求质点速度及其运动方程 .,质点运动学的问题可以分为两类:,在积分时 常用到的 方法：,例1. 一艘快艇在速率为 时关闭发动机，其加速度 ，式中 为常数，试证明关闭发动机后又行驶 x 距离时，快艇速率为：,1. 掌握牛顿运动定律的基本内容；理解力、惯性的涵义。,2、能正确、熟练运用隔离体法分析物体的受力情况。掌握运用牛顿运动定律解题思路和方法。,第二章 牛顿运动定律,例2:质量为m的小球，在水中受的浮力为常力F，当它从静止开始沉降时，受到水的粘滞阻力为f=-kv(k为常数），求小球在水中竖直沉降的速度v与时间t的关系。,式中t为从沉降开始计算的时间,解：取坐标，作受力图。,根据牛顿第二定律，有,初始条件：t=0 时 v=0,初始条件：t=0 时 v=0,变力的功：,力对质点所作的功为力在质点位移方向的分量与位移大小的乘积 .,1、 掌握功的概念, 能计算变力的功, 多力的功。,第三章 机械运动的守恒定律,多个力对物体作功等于各力对物体作功的代数和。,2、理解保守力作功的特点及势能的概念, 会计算万有引 力、重力和弹性力的势能。,3、掌握质点和质点系的动能定理以及机械能守恒定律。,万有引力、重力、弹性力等保守力做功都与路径无关。,弹性势能：,重力势能：,动能定理：,功能原理：,机械能守恒定律 只有保守内力作功的情况下，质点系的机械能保持不变 .,4、冲量、动量定理和动量守恒：,若质点系所受的合外力为零 则系统的总动量守恒，即 保持不变 .,动量定理：,5、质点角动量和角动量守恒：,力矩：,角动量：,角动量定理：,作用于质点的合力对参考点 O 的力矩 ，等于质点对该点 O 的角动量随时间的变化率.,恒矢量,质点所受对参考点 O 的合力矩为零时，质点对该参考点 O 的角动量为一恒矢量.,角动量守恒：,例3： 一链条总长为L，质量为m。放在桌面上并使其下垂，下垂的长度为a，设链条与桌面的滑动摩擦系数为，令链条从静止开始运动，则：（1）到链条离开桌面的过程中，摩擦力对链条做了多少功？（2）链条离开桌面时的速率是多少？,解：(1)建坐标系如图,注意：摩擦力作负功！,(2)对链条应用动能定理：,前已得出：,理解角量的概念并能运用匀变速转动公式。,第四章 刚体的定轴转动,刚体定轴转动的角加速度与它所受的合外力矩成正比 ，与刚体的转动惯量成反比 .,转动定律,定义转动惯量,2、转动定律：,3、理解和掌握刚体转动时力矩的空间累积作用 -动能定理,5、正确掌握角动量守恒条件，并能运用角动量守 恒定律。,4、力矩的时间累积作用-角动量定理。,例4、一轻绳跨过两个质量均为 m、半径均为r的均匀圆盘状定滑轮，绳的两端分别挂着质量为m和2m的重物，如图所示。绳与滑轮间无相对滑动，滑轮光滑。两个定滑轮的转动惯量均为0.5mr2。将由两个定滑轮以及质量为m和2m的重物组成的系统从静止释放，求两滑轮之间绳内的张力。,解：受力分析如图所示。,刚体、转动定律,o,a,2L/3,第五章 狭义相对论,一、 了解狭义相对论的两个基本假设，理解牛顿力学的时空观和狭义相对论的时空观之间的差异。,二、 了解洛仑兹坐标变换。,三、 理解同时的相对性，掌握运动的钟变慢和运动的杆变短的规律。,四、 掌握质量与速度、质量与能量的关系、动量与能量等的关系。,1、两个基本假设：,(1) 狭义相对性原理,(2) 光速不变原理,2. 洛伦兹坐标变换式,3、相对论效应：只发生在相对运动方向上,（1）同时相对性,(3) 长度收缩效应,S 系中同地发生的两事件的时间间隔,在 S 系中看，时间间隔,（2）动钟变慢,4 相对论质量、动量和能量,（3）. 相对论动能,（1）. 相对论质量,（2）相对论动量,一观测者测得一沿米尺长度匀速运动着的米尺的长度为0.5m。则此米尺以速度v m/s接近观测者。,【2.6108】,长度收缩,例6,例7,某宇宙飞船以 0.8c 的速度离开地球，若地球上接收到它发出的两个信号之间的时间间隔为 10s，则宇航员测出的相应的时间间隔为：,答案： （A）,时间膨胀,1、掌握描述简谐运动的各个物理量（特别是相位）的物理意义及各量间的关系。 2、掌握描述简谐运动的旋转矢量法和曲线表示法。能根据给定的初始条件写出一维简谐运动的运动方程，并理解其物理意义. 3、掌握同方向、同频率简谐运动的合成规律.,第八章 振动,1.简谐运动的表达式:,振动曲线,旋转矢量描述,质点在x轴上的投影式,2.简谐振动的三个特征量：,(1) 振幅,(2)周期、频率、角频率,周期：,频率,角频率,（3）相位和初相位,在 中， 称为振动的相位,相位差： 表示两个相位之差。用来比较简谐运动的步调。,弹簧振子,相位差：表示两个相位之差。用来比较简谐运动的步调。,1）对同一简谐运动，相位差给出两运动状态间变化所需的时间.,2）对于两个同频率的简谐运动，相位差表示它们间步调上 的差异.（解决振动合成问题）,4. 简谐运动的动能和势能曲线,5、利用旋转矢量法（向量图法）求合振动,两个同方向同频率简谐运动合成后仍为简谐运动，角频率不变。,1、掌握描述简谐波的各物理量及各量间的关系。,2、理解机械波产生的条件， 掌握由已知质点的简谐运动的波形图得出平面简谐波的波函数的方法。 理解波函数的物理意义； 了解波的能量传播特征及能流、能流密度概念。,3、了解惠更斯原理和波的叠加原理。 能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。,第九章 波动概述,1、基本概念：机械波产生的条件、横波与纵波、波的传 播速度、波长和波的周期、波的几何描述、 惠更斯原理、波的能量等。,2、波函数：,（1）.已知波函数求各物理量,（2）.已知各物理量求波函数,（3）.已知波形图、振动图线求波函数,两振动的相位差,例8：,已知, t=0的波形如图所示,求：振幅，波长，波的周期、波函数,解：,例9：如图所示，平面简谐波向右（左）移动速度 u =0.08 m/s，求：.振源O的振动方程；.波函数；. P 点的振动方程；. a、b 两点振动方向。,体积元的总机械能,3、波的能量,1 理解波的相干条件及获得相干光的方法，能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件.,2 掌握光程的概念以及光程差和相位差的关系，理解在什么情况下的反射光有相位跃变.,3 能分析杨氏双缝干涉条纹，薄膜等厚干涉条纹、牛顿环干涉、及迈克耳孙干涉仪的工作原理。,第十一章 光的干涉,1、基本概念：,波的叠加原理、相干波条件、相位差、光程、光程差,光程=折射率几何路程 = nr,透镜不产生附加的光程差、半波损失,2、等倾干涉：,2.杨氏双缝干涉,3、劈尖,例10：在双缝干涉实验中，单色光源S到两缝S1和S2的距离为l1和l2，并且l1l23，为入射光的波长，双缝之间的距离为d，双缝到屏幕的距离为D（D d），如图，求： （1）零级明纹到屏幕中央O点的距离。 （2）相邻明纹间距离。,解：如图，设P0为零级明纹中心,（2）在屏上距O点为X处，光程差,在此处令k0，即为（1）的结果，相邻明纹间距：,例11： 在双缝干涉实验中，用波长为 632.8 nm 的激光照射一双缝，将一折射率为 n=1.4 的透明的介质薄片插入一条光路，发现屏幕上中央明纹移动了 3.5个条纹，求介质薄片的厚度 d 。,解： 由于中央明纹移动了 3.5 个条纹，对应原屏幕中央 o 点两条光线的光程差也为 3.5 。则插入的介质薄片所增加的光程差为 3.5 个波长。,对于o点：,解：,实际是求什么波长的光反射干涉加强！,能否用 ？,青色（绿与蓝之间）,应用：可判断 薄膜生长情况。,（ 一条反射光有半波损失）,解:,1、 理解用波带法来分析单缝的夫琅禾费衍射条纹分布规律的方法，会分析缝宽及波长对衍射条纹分布的影响.,2、 理解光栅衍射公式 , 会确定光栅衍射谱线的位置，会分析光栅常数及波长对光栅衍射谱线分布的影响.,第十一章 波的衍射,1、基本概念： 了解惠更斯-菲涅尔原理、光的衍射分类、半波带。,2、单缝的夫琅禾费衍射,3、 光栅衍射,例13、在单缝夫琅禾费衍射实验中，若减小缝宽，其它条件不变，则中央明条纹 （A）宽度变小； （B）宽度变大； （C）宽度不变，且中心强度也不变； （D）宽度不变，且中心强度变小。,【B】,原来对应第五级暗纹，缝宽缩小为一半，原第五级暗纹处将是,第二级明纹,例14：一束具有两种波长1、2的平行光垂直照射到一衍射光栅上，测得波长1的第三主极大衍射角和2的第四主极大衍射角均为30。已知1560nm（1nm109m），试求： (1)光栅常数ab (2)波长2,解：（1）由光栅衍射主极大公式的,1、理解自然光与偏振光的区别;了解线偏振光的获得方法和检验方法 。 2、 理解布儒斯特定律和马吕斯定律。,第十二章 波的偏振,一、马吕斯定律,时，反射光为