大学物理下册复习

1、振动与波动振动与波动(23%)1.掌握一维谐振运动方程的物理意义；能根据旋转掌握一维谐振运动方程的物理意义；能根据旋转矢量法、图像表示法和解析法求解描述谐振动的基本矢量法、图像表示法和解析法求解描述谐振动的基本物理量（振幅、周期、频率、相位）；振动的能量；物理量（振幅、周期、频率、相位）；振动的能量；振动合成问题重点掌握两个同方向、同频率谐振动合振动合成问题重点掌握两个同方向、同频率谐振动合成振动的规律。成振动的规律。2.掌握掌握 简谐波的各物理量意义及各量间的关系；平简谐波的各物理量意义及各量间的关系；平面简谐波的波函数的建立及物理意义；波动能量的概面简谐波的波函数的建立及物理意义；波动能量

2、的概念；相干波叠加的强弱条件；驻波的概念及波腹、波念；相干波叠加的强弱条件；驻波的概念及波腹、波节的位置、相位关系。节的位置、相位关系。(波动能量计算、惠更斯原理、波动能量计算、惠更斯原理、多普勒效应不作要求）多普勒效应不作要求）一、机械振动一、机械振动1. 简谐振动的特点简谐振动的特点:xdtxd222)cos(tAx2222121AmkAEEEEpk212T 周期周期 决定于系统决定于系统A， 决定于初始条件决定于初始条件旋转矢量表示旋转矢量表示2. 简谐振动的合成简谐振动的合成cos2212221AAAAA21同方向同频率谐振动的合成同方向同频率谐振动的合成合振动加强合振动加强22112

3、2111coscossinsinAAAAtg) 12 (2kk合振动减弱合振动减弱二、二、 机械波机械波T, v 决定于波源，决定于波源，u 决定于媒质决定于媒质1、uT,Tu)(cosuxtAy2、平面简谐波波动方程、平面简谐波波动方程 坐标原点质点的振动初相坐标原点质点的振动初相x2描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移描述的是某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移某一时刻连续介质中各质点相对于平衡位置的位移规律质点在振动过程中，位移随时间而变化的规律波的传播方向上所有的振动质点一个振动质点判断振动质点方向物理意义图 象研究内容研究对象波动图象振动图像波动图象与振动图象波动图象与振动图象

4、“上、下坡”法、同侧法看下一时刻质点的位置dVuxtAwdVdEdEpk)sin(21223、能量、能量uAI2221波强波强4、波的干涉、波的干涉条件：同方向、同频率、同振动方向、条件：同方向、同频率、同振动方向、 相遇处相差恒定相遇处相差恒定) 12 (2)(22121kkrr干涉加强干涉加强干涉相消干涉相消振幅、相位、能量特征振幅、相位、能量特征当当特例：驻波特例：驻波5、 多普勒效应多普勒效应2) 12 ()(21kkrr21干涉加强干涉加强干涉相消干涉相消sovvuu 两者接近两者接近两者离开两者离开“+”观察观察者向波源者向波源“-”波源波源向观察者向观察者运动速度不沿连线运动速度

5、不沿连线txAy2cos2cos2 1. 光程、半波损失的概念以及光程差和位相光程、半波损失的概念以及光程差和位相差的关系；光程差和明、暗纹关系；掌握杨氏双差的关系；光程差和明、暗纹关系；掌握杨氏双缝干涉、薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉中干缝干涉、薄膜干涉、劈尖干涉、牛顿环干涉中干涉条纹的分布规律。涉条纹的分布规律。（迈克耳孙干涉不要求）（迈克耳孙干涉不要求） 2. 利用菲湟耳半波带法分析单缝夫琅和费衍利用菲湟耳半波带法分析单缝夫琅和费衍射条纹分布规律（只要求垂直入射情况的半波带射条纹分布规律（只要求垂直入射情况的半波带数目及对应的明、暗纹级数、中央明纹宽度等）；数目及对应的明、暗纹级数、中央

6、明纹宽度等）；光栅衍射公式（光栅方程）（只要求垂直入射、光栅衍射公式（光栅方程）（只要求垂直入射、最高级次、白光光谱谱线宽度、角宽度计算等）；最高级次、白光光谱谱线宽度、角宽度计算等）；（斜入射、圆孔衍射、缺级不作要求）。（斜入射、圆孔衍射、缺级不作要求）。 3. 布儒斯特定律和马吕斯定律的简单计算。布儒斯特定律和马吕斯定律的简单计算。光学（光学（27%） 三、波动光学三、波动光学2 光程光程 nL，光程差光程差1、光的干涉、光的干涉2) 12(kk干涉条件干涉条件明纹明纹暗纹暗纹注意注意附加光程问题：即半波损失。附加光程问题：即半波损失。光疏光疏光密；反射光密；反射典型实验典型实验杨氏双缝干

7、涉：杨氏双缝干涉：2) 12(kddkddxddx条纹间隔条纹间隔增透、增反增透、增反2) 12(12kkddxrr明纹明纹暗纹暗纹薄膜干涉薄膜干涉（反射光）（反射光）22nd劈尖劈尖22nd1n1n2nnd2Rrd22nkRknRr)21(dl牛顿环牛顿环劈尖劈尖22nd22nd明环明环暗环暗环麦克尔孙干涉仪麦克尔孙干涉仪d22、光的衍射、光的衍射单缝衍射单缝衍射 b0费涅尔半波带法费涅尔半波带法2) 12(sinkkb明纹明纹偶数半波带暗纹偶数半波带暗纹bffl2200ftgx kbbsin)(光栅衍射光栅衍射主极大明纹主极大明纹一系列主极大和次极大受单缝衍射的调制一系列主极大和次极大受单

8、缝衍射的调制一定，一定， 减少，条纹变窄、间隔增大减少，条纹变窄、间隔增大 bb缝数缝数N增大，条纹变窄、亮度增加增大，条纹变窄、亮度增加 条纹位置条纹位置bbkfffxsintandkmax最高级最高级反射光光振动垂直入射面反射光光振动垂直入射面200i20cosII 马吕斯定律马吕斯定律120nntgi 自然光、偏振光、起偏、检偏自然光、偏振光、起偏、检偏3、光的偏振、光的偏振反射光的偏振反射光的偏振偏振棱镜偏振棱镜此时此时 1. 理想气体压强公式和温度公式；麦氏速率理想气体压强公式和温度公式；麦氏速率分布函数和速率分布曲线的物理意义；三种速率分布函数和速率分布曲线的物理意义；三种速率的物

9、理意义及计算方法；能量按自由度均分原理的物理意义及计算方法；能量按自由度均分原理和理想气体的内能；平均碰撞频率和平均自由程。和理想气体的内能；平均碰撞频率和平均自由程。 2. 热力学第一定律对于理想气体各等值过程热力学第一定律对于理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量及内能增量的计算；理和绝热过程中的功、热量及内能增量的计算；理想气体的定压、定体摩尔热容和内能的计算方法；想气体的定压、定体摩尔热容和内能的计算方法；一般循环过程热效率的计算方法及卡诺循环的热一般循环过程热效率的计算方法及卡诺循环的热效率计算（效率计算（不要求制冷系数的计算不要求制冷系数的计算）。）。 3、热力学第二定律物理意义

10、（、热力学第二定律物理意义（熵及热二律的统计熵及热二律的统计意义不要求意义不要求）热学（热学（25%） 一、一、 气体动理论气体动理论1、理想气体压强和温度的微观公式、理想气体压强和温度的微观公式nkTnk32kTk23 分子平均平动动能分子平均平动动能2、能量按自由度均分定理、能量按自由度均分定理 平衡态下分子热运动的每个自由度的平衡态下分子热运动的每个自由度的平均动能都相等，为平均动能都相等，为kT21223131nmpkTk23分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均动能分子平均动能kTsrt2分子平均能量分子平均能量kTsrt22理想气体的内能理想气体的内能PViRTiMmE22f(v

11、)f(vp)vvpv v+dv面积面积= dNVNNddNf)(dNfdN)( 速率在速率在 附近附近 速率间隔内的分子数速率间隔内的分子数d速率在速率在 附近单位速率间隔内的分子数附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分比占总分子数的百分比3、速率分布律、速率分布律掌握速率分布函数的物理意义、性质掌握速率分布函数的物理意义、性质1)(0df2121)()(dfdfKT30011pv2pvKT12002v)(vfo 归一化条件归一化条件4、三种速率、三种速率molPMRT41. 1molMRT60. 15、分子平均碰撞频率和平均自由程、分子平均碰撞频率和平均自由程ndZv22pdkT22MR

12、T73.12rmsvv二二 热力学基础热力学基础熟练掌握功、热、内能的概念及计算熟练掌握功、热、内能的概念及计算PdVWPdVdW)(准静态dTCMmQdTCMmdQmm过程量过程量VVmdTdQC)(1ppmdTdQC)(1RiCVm2RRiCPm2iiCCVmPm2理想气体理想气体TCMmEdTCMmdEVmVm态函数态函数dEdWdQ),(),(),(VpEpTEVTE理想气体理想气体RTCRTiMmEVm2热一律热一律WEQ熟练掌握热一律对理想气体等值过程的应用熟练掌握热一律对理想气体等值过程的应用理想气体等值过程理想气体等值过程等容等容CTPTCMmVm等压等压CTVTCMmPm等温

13、等温CPV 12lnVVRTMmWQTRMmVPETCMmVmTCMmVm0012lnVVRTMmTCMmVm0绝热绝热31211CTPCTVCPV12211VPVPTCMmorVm:正循环效率正循环效率吸放吸QQQW1卡诺正循环卡诺正循环121TT致冷系数致冷系数吸放吸吸QQQWQe可逆与不可逆过程可逆与不可逆过程212TTTe卡卡诺逆循环卡诺逆循环准静态、无摩擦准静态、无摩擦过程为可逆过程过程为可逆过程过程的方向性过程的方向性有序有序无序无序大大小小0E放吸QQW循环过程循环过程热力学第二定律热力学第二定律可逆过程TdQS熵熵熵是熵是状态状态参量参量.是系统是系统紊乱程度紊乱程度的的量度。

14、量度。lnkS玻耳兹曼熵玻耳兹曼熵TdQdSr克劳修斯熵变克劳修斯熵变1212lnlnTTCVVRSVm理想气体理想气体1212lnlnPPCVVCVmpm1212lnlnPPRTTCpm1212lnlnTTCVVRSVm理想气体理想气体1212lnlnPPCVVCVmpm熵增原理：熵增原理：孤立系统内自然过程孤立系统内自然过程0 S解：解：1、如图所示循环过程，工质为如图所示循环过程，工质为n n molmol理想气体，理想气体，ca ca 是是绝热过程，绝热过程，a a点温度为点温度为T T1 1，体积为体积为V V1 1、b b点体积为点体积为V V2 2 ，比比热容比热容比 和和C C

15、v,mv,m 已知为常数已知为常数，求求T Tc c和和循环效率。循环效率。a b a b 等温过程等温过程bc bc 等容过程等容过程VTV1V2TaabcO吸热吸热放热放热12111caacVVTVVTT121QQ12121ln-11VVVVRCV,mc a c a 绝热过程绝热过程1211lnVVRTQ 12111V,mVVTC)(1)(112TTTCTTCQcV,mcbV,m 2、 1mol双原子分子理想气体作如图的可逆循环过程，双原子分子理想气体作如图的可逆循环过程，其中其中12为直线，为直线，23为绝热线，为绝热线，31为等温线。已为等温线。已知知 ， 。试求：。试求：(1)各过程

16、的功，内能增量各过程的功，内能增量和传递的热量和传递的热量(用用T1和已知常数表示和已知常数表示)；(2)此循环的效此循环的效率率 。122TT 138VV 解：解：(1) 12任意过程任意过程)(121TTCEV 11125)2(RTTTCV )(2111221VpVpA 112212121RTRTRT 11111132125RTRTRTAEQ pp2p1OV1V2V3V12323绝热膨胀过程绝热膨胀过程)(232TTCEV 12125)(RTTTCV 12225RTEA 02 Q31等温压缩过程等温压缩过程03 E)/ln(1313VVRTA 111108. 2)/8ln(RTVVRT 1

17、3308. 2RTAQ (2)13/1QQ %7 .30)3/(08. 2111 RTRTpp2p1OV1V2V3V123 1.理解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理的理解爱因斯坦狭义相对论的两条基本原理的物理意义；能利用洛伦兹公式对同时的相对性；长物理意义；能利用洛伦兹公式对同时的相对性；长度收缩和时间膨胀进行分析计算；相对论动量、相度收缩和时间膨胀进行分析计算；相对论动量、相对论动能、质速关系、质能的关系、能量动量关系对论动能、质速关系、质能的关系、能量动量关系等的简单计算。等的简单计算。 2爱因斯坦光电效应方程；康普顿效应公式；爱因斯坦光电效应方程；康普顿效应公式；德布罗意关系；不确定关系

18、；波函数及其统计意义。德布罗意关系；不确定关系；波函数及其统计意义。在给定一维情况粒子归一化波函数条件下，能计算在给定一维情况粒子归一化波函数条件下，能计算粒子在某区间出现的概率。（粒子在某区间出现的概率。（玻尔半经典理论、黑玻尔半经典理论、黑体辐射、薛定谔方程不要求体辐射、薛定谔方程不要求）近代物理（近代物理（25%） 一一 狭义相对论狭义相对论1. 基本原理基本原理: 相对性原理相对性原理; 光速不变原理光速不变原理.2. 洛仑兹变换洛仑兹变换:)(12txtxxvvyy zz )(1222xctxcttvvcv211近代物理近代物理3. 狭义相对论的时空观狭义相对论的时空观221xctt

19、v0122xcv同时的相对性同时的相对性长度收缩长度收缩021lll固有固有长度长度 最长最长时间膨胀时间膨胀: 2211tt固有固有时时 ：同一地点发生的两事件的时间间隔：同一地点发生的两事件的时间间隔 最短最短.4. 狭义相对论动力学狭义相对论动力学相对论质量相对论质量201mm相对论动量相对论动量vvvmmmp0201) 111(220202kcmcmmcE相对论相对论动能动能k202EcmmcE相对论相对论质能质能关系关系 22202cpEE能量动量关系能量动量关系二、二、 量子物理初步量子物理初步1. 实验现象和规律实验现象和规律a. 黑体辐射黑体辐射: 黑体的单色辐出度黑体的单色辐出度 与黑体材料无关与黑体材料无关)(TM40d)()(TTMTMbT mb. 光电效应光电效应:截止频率（红限）截止频率（红限）0 时出射光电子动能随时出射光电子动能随 增加而线性增加增加而线性增加, 与光强无关与光强无关.0 瞬时性瞬时性 电流饱和值电流饱和值mi爱因斯坦方程爱因斯坦方程Wmh221v1I2Iim1im2io0UU12II c. 康普顿效应康普顿效应:2sin2)cos1 (200cmhcmh 康普顿公式康普顿公式光子与自由电子的弹性碰撞光子与自由电子的弹性碰撞2. 光与实物粒子的