第一章机械运动的描述

1、第一章机械运动的描述一、基本要求1 理解质点的模型和刚体模型。2. 掌握位置矢量、位移、速度、加速度等，描述物体运动的物理量3了解角量与线量的一般关系式。二、教学安排本章所用学时：45学时。三、基本内容1 .线量（描述质点运动的基本物理量）位置矢量：r xi yj zk位移矢量：r r(t t) r (t)xiyjzk速度矢量：drdx.dy .dz.vijkdtdtdtdt加速度矢量：dv d 2r a2dt dt22. 角量（描述刚体转动的基本物理量）角位置（坐标）：（t）角位移：(t t) (t)角速度：ddt角加速度：dd2dtdt23. 角量与线量的关系v raz r an r四、重

2、点与难点重点：几种基本运动形式一一变速直线运动、变速圆周运动和一般的二维运动。难点：1、位移与路程的区别；2、速度与速率的区别；3、运动学中的积分问题。运动学中问题虽然繁多但原则上可分为两大类:五、基本题型1. 微分问题：r va(an,az)2. 积分问题：a v ra a(t)可分为三种情况：a a(v)a a(r)第二章 质点运动的基本定律、基本要求1. 掌握牛顿第二定律及其在不同坐标系下的表示形式。2. 掌握动量定理和动量守恒定律及其应用。3. 掌握动能定理、功能原理、机械能守恒定律及其原理。4. 理解惯性系、动量、冲量、功、传导力、功率、动能、势能、机械能等、教学安排本章所用学时：5

3、6学时。三、基本内容1. 牛顿运动定律牛顿第一定律：当F 0时，v c牛顿第二定律：当F 0时，Fmadv m一 dt2.动量疋理及动量守恒疋律质点的动量定理：t2Fdttimv2mw质点系的动量定理：t2t1 i Fidtmi vi 2mi viii动量守恒定律：当F0时,有mivici3.功、动能定理、势能定理变力的功：bAFdra质点的动能定理：A 2血1mv2 Ek质点系的动能定理：A外A内Ep势能定理：A保Ep4.功能原理与机械能守恒亘定律A内A呆内A非保内A外A非保内E kEpe当A外A非保内0,则E 0e c四、重点与难点重点：1、牛顿第二定律的投影形成的表示式;2、动量定理积分

4、形式的应用；3、变力功的计算；4、系统的确定及功能原理的应用；5、动量守恒和机械能守恒条件的分析。难点：1、变力下的牛顿定律的应用；2、惯性力的概念；3、变力功的计算；4、势能概念的理解。基本题型1 牛顿第二定律微分形式的应用（1）变力作用下直线运动（2）变力作用下曲线运动2 打击、碰撞问题（动量守恒定律的应用）3 变力功的计算（1） F F（r）直线运动；曲线运动直线运动；曲线运动基本方法：（1）功的定义；（2）动能定理。4. 功率的计算dA（1）N（ 2）N F vdt5 .牛顿第二定律与机械能守恒定律的联合应用。6. 牛顿第二定律与动能定理（或功能原理）的联合应用7. 与速度有关的定义、

5、定理和定律v2dv(1) drvdtdsvdtan一azdtdvf1 2dvadtFmP mvEkmvdt2NF vdAF vdt（2）牛顿第二定律、动量定理及其守恒定律、动能定理及机械能守恒定律 以速度为中心展开联想，可以沟通全部质点力学知识。第三章刚体定轴转动的基本定律、基本要求1. 掌握力矩和转动惯量的物理意义，并能运用转为定律解决刚体定轴转动 的动力学问题。2. 掌握力矩的功和刚体转动动能的概念，并能熟练运用刚体定轴转动的动 能定理和机械能守恒定律。3. 掌握动量矩定理和动量矩守恒定律。4. 理解动量矩的概念。5. 了解刚体质心的概念。二、教学安排本章所用学时：4学时。三、基本内容1.

6、转动定理：M II；2.刚体的动量矩定理：t2MdtI 23.刚体的动量矩守恒定律：当 M=0时，I C4 转动动能定理：A 2Md 1I 2 1I 1 Ek1 2 25. 刚体的重力势能：Ep mghc （ he代表刚体质心的高度）6. 刚体的机械能守恒定律：在刚体系统的运动过程中，如果只有保守内力做功，贝够系统的机械能 守恒。四、重点与难点重点：1、 转动惯量的计算（质点、圆环、圆盘、细标、球等）；2、力矩、转为动能、质心势能、动量矩的计算；3、转动定律及动量矩守恒定律的应用。难点：动量矩的概念及动量矩定理、动量矩守恒定律的应用。基本题型1. 冈寸体转动定律和动能定理的联合应用。计算角加速

7、度、角速度、线速度、切向加速度、张力、转为动能力的功2. 牛顿第二定律、冈H体转为定律和动能定理的联合应用。3. 转为定律和机械能守恒定律的联合应用。4. 牛顿第二定律、转动定律和机械能守恒定律的联合应用。5. 动量矩守恒定律和机械能守恒定律的联合应用。6. 动量矩守恒、转为定律和动能定理的联合应用。7. （扩展）动量定理、动量矩定理、转为定律、质心运动定律的联合应用。8. （扩展）动量守恒、动量矩守恒和机械能守恒的联合应用。第四章经典统计基础、基本要求1. 掌握理想气体的状态方程；掌握推导压强公式的思路及统计物理处理问 题的方法；掌握速率分布函数定义；掌握三种速率的计算方法；掌握自由度和内

8、能的定义以及理想气体的计算。2. 理解平衡态及平衡过程（准静态过程）；理解压强和温度的微观本质；理 解麦克斯韦速率分布律的意义，并能运用分布函数求解与速率有关的物理量的平 均值；理解能均分思想。3. 了解涨落现象，速率空间概念以及玻尔兹曼能量分布律。、教学安排本章所用学时：4学时。三、基本内容2.理想气体的压强公式：P 2n3(3.理想气体的温度公式：3kt21.理想气体状态方程：PV M RT4.平衡态下理想气体分子的速率分布函数:1評宀分子的平均平为动能）f(v)dNNdV麦克斯韦速率分布函数:f(v) 4m2 KTmv22KT5.三种速率：vP'2RT6. 能均分定理：在温度为T

9、的平衡态下，气体分子的每个自由度的平均动 能为-KT 。27.理想气体的内能：E M 丄 RT2四、重点与难点重点：1、理想气体状态方程及其应用；2、理想气体平衡态下压强公式和温度公式；3、能均分定理和速率分布函数。难点：1、统计力学处理问题的方法；2、统计平均和涨落；3、对能均分定律和麦化速率分布律的理解及其有关计算;4、自由度。五、基本题型1. 压强和温度的计算2. 速率分布曲线的意义，分子分布几率及与速率相关的各种平均值的计算。 3利用能均分定理，求分子的平均动能及理想气体的内能。4. 机械能转化为内能。5. （扩展）混合气体的速率分布函数。6. 分压定律。第五章热力学基础一、基本要求1

10、. 掌握热力学第一定律及其中的各物理量的意义和符号法则，并能应用它 计算简单的热力学问题（理想气体的四个典型过程）。2. 通过循环过程的学习，掌握热机和致冷机原理，并能熟练计算热机的效 率。3. 初步了解热力学第二定律。二、教学安排本章所用学时：6学时。三、基本内容1 .基本量：热量：Q MC（T2 TJ式中，C为摩尔热容量，随热力学过程不同而不同，对于理想气体的四个 等值过程中，分别为：CpCQCt1r2Cv R功：A"PdV 准静态过程0几何意义:E E(T)pV图中过程曲线下的面积，内能（理想气体）M -RT2E M 'RT MCv T22热力学第一定律Q A E或 d

11、Q dA dE对于理想气体的准静态过程，有Q MCv TV2ViPdV 或 dQPdV M Cv dT3.循环过程正循环热机循环效率或1 Q2QiQi递循环致冷机致冷系数Q2或q2AQ Q24.卡诺循环1 T2Tit2Ti T25热力学第二定律及统计意义开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量使之完全变成有用的功而不引起其 他变化。克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。四、重点与难点重点：热力学第一定律及其有关的概念和就用。难点：1、热力学第一定律的应用(符号的约定、直线过程和四个等值过程 吸、放热的判定)。2、可递过程、不可递过程及热力学第二定律两种表述的理解。五、基

12、本题型循环效率的计算(1) 三个过程构成的循环(2) 四个过程构成的循环第六章静电场、基本要求1 掌握电场强度、电位移矢量、电势能、电势四个基本要领及它们之间的 关系。2 .掌握反映静电场性质的两个基本定理高斯定理和环流定理的重复意义及其应用；掌握由已知电荷的分布求电场和电势的分布。3. 掌握导体静电平衡的条件，并能应用这些条件确定导体表面电荷的分布; 掌握计算电容和电场能量的方法。4. 了解电介质极化的原理及电介质对电场的影响，了解矢量场散度和有源 性的关系；了解矢量场的旋度和涡旋性的关系。二、教学安排计划用10学时讲完本章内容。三、基本内容1 .库仑定律:真空中2. 电场强度及迭加原理定义

13、：E -q。点电荷的电场：E点电荷系的电场:qi亍ariE dEq丄dqrq4r3电荷连续分布的带电体的场强:3 .高斯定理：P dsqiS（S 内）4.环路定理：；E dl 05. 电势及电势差:Ua UbE dla点电荷：U aq4ra点电荷系：uqiai4ri连续带电体：UadUdqqq 4 r电场力的功：Aabq0 (U a U b )参考点6.电势与场强的关系积分关系:UaE dla定义：Ua W参考点Edlqo ab微分关系：E|l7. 静电场中的导体(1) 导体的静电平衡：导体内部任何一点的场强为零；导体表面任何一点的场强方向垂直于该点的表面。(2) 电容：C QU8. 静电场的

14、能量：We - Q -CU 2 -QU2 C 22v WdV1 2其中，w - E称为电场能量的体密度。2四、重点与难点重点：电场强度与电势的性质及物理意义，掌握电场强度和电势的基本计算 方法；难点：对高斯定理的理解及运用高斯定理求解对称分布的电场的场强方法。基本题型1. 电场强度的计算（1）点电荷系：利用点电荷场强公式及迭加原理计算 （2）电荷连续分布的带电体A 一般规则形状一一用积分法求解B 高度对称一一用高斯定理求解 中心对称性的电场 点电荷 均匀带电球面 均匀带电球体 均匀带电球壳 它们的共心组合 轴对称电场 无限长均匀带电线 无限长均匀带电圆柱体 无限长均匀带电圆管（r ）无限长带电

15、圆柱体（r ）无限长带电圆管它们的共轴组合 面对称电场 无限大均匀带电平面 无限大均匀带电板（x） 无限大带电板2电势的计算（1）点电荷系：利用点电荷电势公式和迭加原理计算（2）带电体A .对称性电场（三种对称性）参考点（a） 由高斯定理和 UaE dl 求解；a（ b） 由迭加原理求解。B.非对称性电场（a） 利用点电荷（或电荷元）电势公式积分求解；（ b） 由迭加原理求解。（3）电势参考点的透取方法：电荷分布有限无限远为零点。 电荷分布无限有限远为零点。3. 电势差和电场力功的计算。4. 导体处于静电平衡时表面电荷分布的计算、电容的计算以及电场能量的 计算。第七章稳恒磁场、基本要求1 掌握

16、磁感应强度、磁场强度、磁通量、磁场强度的环流、磁矩等概念。2 .掌握反映稳恒电流磁场特性的两个基本定理 高斯定理和安培环路定 理；掌握运用安培环路定理和毕一萨定律求解磁场的基本方法。3. 掌握安培定律、洛仑兹力公式和磁力矩公式。4. 进一步理解旋度和散度等概念。、教学安排本章所用学时：8学时。三、基本内容基本定律：1. 毕一萨定律：2. 磁场的迭加原理：3. 磁场中的高斯定理：4. 安培环路定理：基本公式：FLIdl BM Pm Bf 洛 qv BdBLdBlHIdl3r%BdsdlIi(L内)(Pm NIS)Bii四、重点与难点重点：1、毕一萨定律结论的应用;2、安培环路定理的应用。难点：1

17、、安培定律的理解及应用;2、安培力的计算。1已知电流分布求磁感应强度 B（1）毕萨定律法 由毕萨定律的结论及迭加原理可直接求解， 由直线电流、 圆电流构线的载 流成在其轴线上的磁感应强度 B 。（2）安培环路定理法（只对某种对称性磁场）A. 轴对称磁场无限长载流直导线无限长均匀载流圆柱体无限长均匀载流圆柱面无限长均匀载流圆管以及它们的共轴组合B. 面对称磁场无限大均匀电流面（3）密绕长直螺线管和螺绕环磁场（4）安培环路定理和迭加原理结合法2. 安培力的计算（1）均匀场直线电流： F Il B平面曲线电流：（等效于直线电流） 闭合平面电流在均匀磁场中受到的安培力为零3. 磁矩、磁力矩的计算以及磁

18、矩、磁力矩方向的确定4. 洛仑兹力的公式应用第八章 电磁场理论基础、基本要求1. 掌握楞次定律和法拉弟电磁感应定律，并能熟练地应用这些定律。2. 掌握动生电动势和感生电动势产生的原因和计算方法。3. 理解自感现象，掌握自感系数的定义及物理意义。4. 掌握磁场能量的概念和计算一些简单的对称性磁场中的储能。5. 了解涡旋电场、位移电流的概念，理解麦克斯韦提出的两个基本假设， 掌握麦克斯韦方程组的积分形式。、教学安排本章所用学时： 6 学时。、基本内容1. 法拉弟电磁感应定律：idt若回路是由N匝线圈串联，贝Ui N dt2. 楞次定律（纺出了回路中感应电流的方向）3. 电源电动势：Ek dl（电源内）动生电动势：动 L（v B） dl感生EkdldlLLdt1 11WmLI 22VWmdV感生电动势:自感电动势:4.磁场的能量:s tB dS（Ek 涡旋场强）磁能体密度1其中 Wm -BH25. 麦克斯韦方程组（积分形式）口DdsdVqhSV（S内）0Bds0S0EdlB . dsLS tQLHdlI全丨传SD ds t四、重点与难点重