大学物理（理工科非物理类专业）全套教学课件

大学物理共13章：质点运动学、质点动力学、刚体的转动、机械振动、机械波、气体动理论、热力学基础、静电场、恒定磁场、电磁感应与电磁场、波动光学、狭义相对论和量子物理基础全套可编辑PPT课件质点运动学/01本章导读3物体之间或同一物体各部分之间相对位置的变化称为机械运动（简称运动），它是自然界中最简单、最基本的运动形式。物理学中研究机械运动的规律及其应用的学科称为力学。在力学中，研究物体的运动状态随时间变化规律的学科称为运动学。质点是最简单、最理想的力学模型。1.1质点运动的描述1.1.1质点研究物体的运动，首先要确定物体的位置。在某些情况下却可以不考虑物体的大小和形状，从而使问题简化。例如，一列火车由北京开往天津，当我们讨论火车的运行速度或运行时间这类问题时，由于列车的长度比北京到天津的距离小得多，所以就可以不考虑列车的长度。在这些情况下，我们可以把物体看作一个有质量的点，或者说，可以用一个有质量的点来代替整个物体，这样的点就称为质点。1.1质点运动的描述1.1.2参考系与坐标系参考系：要描述一个物体的运动，需要以某个物体作为参考，这个被选作参考的物体称为参考系。通常，研究地面上的物体运动时，以地面作为参考系。在不指明参考系时，通常是以地球为参考系的。要想定量地描述物体的运动，就必须在参考系上建立适当的坐标系。坐标系分类：直角坐标系、极坐标系、自然坐标系、球坐标系、柱坐标系1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移1．位置矢量定义：在选定的直角坐标系里，用一个由原点指向质点的矢量表示质点在空间的位置，该矢量称为位置矢量，简称位矢，用符号r表示。，，质点的位矢与参考点的选择有关。1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移2．运动方程，，1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移3．轨迹方程定义：如果从运动方程中消去时间t，则可得到x，y，z之间的关系式，称为质点的运动轨迹方程。4．位移定义：即从物体的初位置指向末位置的有向线段。位移既有大小，也有方向，故为矢量。，，

1.1质点运动的描述1.1.3位置矢量与位移4．位移，，1.1质点运动的描述1.1.4速度速度：物理学中用速度表示运动的快慢。物体的位移与发生这一位移所用时间的比值，称为物体运动的速度。速度不但有大小，而且有方向，也是矢量。速度的大小称为速率。，，1.1质点运动的描述1.1.5加速度加速度：为了描述速度变化的快慢，这里引入加速度的概念。加速度是描述质点运动速度的大小和方向随时间变化快慢的物理量，通常用字母a来表示。1．平均加速度，，1.1质点运动的描述1.1.5加速度2．瞬时加速度，，1.1质点运动的描述1.1.6运动学的两类问题一类是已知质点的运动方程，求解任意时刻质点的速度和加速度的问题；另一类是已知质点的加速度和初始条件，求任意时刻质点的速度和运动方程的问题。，，，，1.2直线运动质点直线运动是一维运动，因而我们只需选取运动的直线作为坐标轴即可。，，，，1.2直线运动1．匀速直线运动，，，，2．匀变速直线运动1.2直线运动例题讲解1，，，，1.2直线运动例题讲解2，，，，1.2直线运动例题讲解3，，，，1.3圆周运动1.3.1圆周运动的线量描述，，，，两个单位矢量切向单位矢量：沿质点所在点的轨道切线方向；法向单位矢量：垂直于在同一点的切向单位矢量而指向曲线的凹侧。质点的速度：1.3圆周运动1.3.1圆周运动的线量描述，，，，1.3圆周运动1.3.1圆周运动的线量描述，，，，1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述，，，，质点做圆周运动时，除了用线量描述之外，还可以用角量来描述。角坐标：（代数量）从OM起沿逆时针方向的角坐标为正，反之为负。1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述，，，，1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述，，，，1.3圆周运动1.3.2圆周运动的角量描述，，，，1.3圆周运动1.3.3匀角速圆周运动和匀角加速圆周运动，，，，1.3圆周运动1.3.3匀角速圆周运动和匀角加速圆周运动，，，，1.3圆周运动1.3.4向心力，，，，物体做匀速圆周运动时，力在速度方向上的分力等于零，即它的方向是与速度方向垂直，指向圆心的。向心力：使物体做匀速圆周运动的力。在光滑水平桌面的O点固定一根钉子，把绳的一端套在钉子上，另一端系一个小球，当小球在桌面上绕着O点做匀速圆周运动时，它所受到的绳子拉力就是它的向心力，方向沿着半径指向圆心。1.3圆周运动1.3.4向心力，，，通过实验来研究向心力的大小与哪些因素有关：向心力演示器质量不同，两球的运动半径R和角速度w相同

质量越大，所需的向心力就越大质量相同，运动半径相同

角速度越大，所需的向心力越大质量相同，角速度相同

运动半径越大，所需的向心力越大1.3圆周运动1.3.5向心加速度，，，，做匀速圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，这个加速度的方向与向心力的方向相同，总指向圆心，称作向心加速度。1.3圆周运动例题讲解4，，，，1.3圆周运动1.3.6离心运动，，，，做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线飞出去的趋势，它之所以没有离开圆周，是因为受到向心力的作用。一旦向心力消失，如细绳突然断了，物体就会沿切线方向飞出去，离圆心越来越远。在合外力F不足以提供物体做圆周运动所需的向心力时，物体也会逐渐远离圆心。

做匀速圆周运动的物体，在向心力不足或向心力突然消失时，将逐渐远离圆心，我们将这种运动称为离心运动。1.3圆周运动1.3.6离心运动，，，，

做匀速圆周运动的物体，在向心力不足或向心力突然消失时，将逐渐远离圆心，我们将这种运动称为离心运动。离心干燥器洗衣机脱水桶1.4相对运动1.3.6离心运动，，，，观察和描述质点运动时，必须首先选择参考系。选择的参考系不同，质点的位矢、速度和加速度等都不同。1.4相对运动例题讲解5，，，，1.4相对运动例题讲解5，，，，本章小结1．质点运动的描述，，，，（1）在观察一个物体的位置及位置变化时，总要选取其他物体作为参考，被选作参考的物体称为参考系。（2）当物体的大小和形状在所研究的问题中的作用可以忽略不计时，可把物体的全部质量放在其重心上，将其当作一个具有一定质量，而没有大小和形状的几何点来处理。（3）描述质点运动的物理量主要有位移、速度和加速度等。本章小结2．直线运动，，，，本章小结3．圆周运动，，，，（1）圆周运动有线量描述和角量描述两种描述方法。（2）做匀速圆周运动的物体，在向心力不足或向心力突然消失时，将逐渐远离圆心，做离心运动。本章小结4．相对运动，，，，Thanks

大学物理大学物理质点动力学/02本章导读44质点运动学只研究质点的运动状态随时间的变化规律，而未涉及其运动状态变化的原因。研究质点之间的相互作用，以及这种作用所引起的质点运动状态变化规律的学科称为质点动力学。质点动力学最基本的定律是牛顿运动定律。本章将主要介绍牛顿运动定律及其应用，并介绍一些运动的守恒量和守恒定律。2.1牛顿运动定律2.1.1牛顿第一定律牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。惯性：物体在不受外力时，都具有保持其静止或匀速直线运动状态不变的特性。

惯性是物体本身所具有的属性，它与物体是否受力、是否运动无关，也与物体的运动速度无关。力是使物体运动状态发生改变的原因。

由于物体具有惯性，所以要使其运动状态发生变化，必须有其他物体对它作用。2.1牛顿运动定律2.1.2牛顿第二定律牛顿第二定律：运动的变化与所受的合外力成正比，其方向为合外力作用的方向。牛顿将“运动”一词定义为物体（应理解为质点）的质量和速度的乘积，我们将这一乘积称为物体的动量。2.1牛顿运动定律2.1.2牛顿第二定律2.1牛顿运动定律2.1.2牛顿第二定律应用牛顿第二定律时需注意：牛顿第二定律只适用于质点的运动，且只适用于惯性系。牛顿第二定律所表示的合外力F与加速度a之间的关系是瞬时对应关系。牛顿第二定律体现力的叠加原理。2.1牛顿运动定律2.1.2牛顿第二定律2.1牛顿运动定律2.1.2牛顿第二定律2.1牛顿运动定律2.1.3牛顿第三定律应用牛顿第三定律时需注意：作用力和反作用力同时产生，同时消失，任何一方不能孤立地存在。作用力和反作用力分别作用在两个物体上，其效果不能相互抵消。作用力和反作用力是属于同种性质的力。2.2力学中常见的几种力2.2.1万有引力万有引力：宇宙中任何物体之间都存在着一种相互吸引力。万有引力定律：在两个相距为r，质量分别为的质点间有万有引力，其方向沿着它们的连线，大小与它们质量的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比。2.2力学中常见的几种力2.2.1万有引力2.2力学中常见的几种力2.2.1万有引力2.2力学中常见的几种力2.2.2重力2.2力学中常见的几种力2.2.3弹力弹力：发生弹性形变的物体，其内部产生的欲使其恢复形状的力。弹力产生在直接接触且发生弹性形变的物体之间，它的方向总是垂直于接触面指向对方。常见的弹力有：弹簧被拉伸或压缩时作用于物体上的力，绳索被拉紧时所产生的张力，重物放在支承面上所产生的正压力（作用在支承面上）和支持力（作用在重物上）等。2.2力学中常见的几种力2.2.3弹力2.2力学中常见的几种力2.2.4摩擦力摩擦力：两个相互接触的物体做相对运动或有相对运动趋势时，在接触面上产生的阻碍相对运动或相对运动趋势的力。在平动的情况下，摩擦力分为静摩擦力和滑动摩擦力。2.2力学中常见的几种力2.2.4摩擦力2.2力学中常见的几种力2.2.4摩擦力2.3惯性系和非惯性系惯性参考系：适用于牛顿定律的参考系，简称惯性系；非惯性系：不适用于牛顿定律的参考系。判定原则：一个参考系是否为惯性系一般要由实验和观察的结果来判定。我们习惯于用地球作为惯性系来对一般宏观物体的运动进行研究，这是因为以地球为参考系，牛顿定律成立。2.3惯性系和非惯性系小球受到的合外力不等于零，但是却处于静止状态，如果那位观察者坚信牛顿定律是正确的话，那么他能够作出的唯一解释是：还有一个未知力作用在小球上，三个力相互平衡。2.3惯性系和非惯性系2.3惯性系和非惯性系2.3惯性系和非惯性系惯性参考系：适用于牛顿定律的参考系，简称惯性系；非惯性系：不适用于牛顿定律的参考系。判定原则：一个参考系是否为惯性系一般要由实验和观察的结果来判定。我们习惯于用地球作为惯性系来对一般宏观物体的运动进行研究，这是因为以地球为参考系，牛顿定律成立。2.4牛顿运动定律的应用，，问题一般分为两类已知物体的受力情况，求解物体的运动状态已知物体的运动状态，求解物体的受力情况选定研究对象，分析已知条件采用“隔离法”进行正确的受力分析，画出受力分析图。分析研究对象的运动状态，包括其运动轨迹、速度和加速度建立适当的坐标系，运用牛顿运动定律列方程，然后求解。基本步骤求解问题2.4牛顿运动定律的应用例题讲解1，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解1，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解1，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解2，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解3，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解3，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解3，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解4，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解4，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解4，，，，2.5功和能2.5.1功和功率力对质点所做的功：作用于质点的力对空间的积累效应，用W表示。定义：作用于质点上的力与质点沿力的方向所发生的位移的乘积。，，2.5功和能2.5.1功和功率，，2.5功和能2.5.1功和功率，，2.5功和能2.5.1功和功率，，2.5功和能2.5.2动能，，1．动能的定义定义：物体由于运动而具有的能。2.5功和能2.5.2动能，，1．动能的定义2.5功和能2.5.2动能，，2．动能定理动能定理:合外力对质点所做的功等于质点动能的增量.2.5功和能2.5.2动能，，2．动能定理2.4牛顿运动定律的应用例题讲解5，，，，2.4牛顿运动定律的应用例题讲解6，，，，2.5功和能2.5.3势能，，势能：与物体（或物体各部分）间的相对位置有关的能。举高的重锤所具有的势能称作重力势能；物体发生弹性形变后具有的势能称作弹性势能。势能的单位是焦耳。2.5功和能2.5.3势能，，1．重力势能重力势能与重力做功有密切联系：将一个物体举高，需克服重力做功，同时物体的重力势能会增加；物体从高处下落，重力做功，同时重力势能会减少。2.5功和能2.5.3势能，，1．重力势能2.5功和能2.5.3势能，，3．保守力与非保守力保守力：物体沿任一闭合路径运动一周，这些力所做的功为零。非保守力：做功多少与物体运动路径有关的力。保守力做功的结果总是等于一个由相对位置决定的函数增量的负值，而功总是与能量改变量相联系的。2.5功和能2.5.4机械能守恒定律，，1．功能原理功能原理：质点系的外力和非保守内力的总功等于系统机械能的增量2.5功和能2.5.4机械能守恒定律，，2．机械能守恒定律机械能守恒定律：如果外力不做功，非保守内力也不做功，或者说，只有保守内力做功时，质点系内的动能和势能可以相互转换，但机械能保持不变。2.5功和能2.5.4机械能守恒定律，，2．机械能守恒定律能量转换与守恒定律：自然界的能量既不能消灭，也不能创造，只能从一个物体传递给另一个物体，或者从一种形式转换为另一种形式。机械能守恒定律：如果外力不做功，非保守内力也不做功，或者说，只有保守内力做功时，质点系内的动能和势能可以相互转换，但机械能保持不变。2.5功和能，，例题讲解72.5功和能，，例题讲解72.5功和能，，例题讲解72.6冲量和动量2.6.1冲量和动量的定义，，一定质量的物体在力的作用下从静止开始所获得的速度，不仅与力的大小有关，还与力的作用时间有关。只要力和时间的乘积一定，它们产生的效果（使一定质量的物体达到一定的速度）也是一定的。2.6冲量和动量2.6.1冲量和动量的定义，，2.6冲量和动量2.6.1冲量和动量的定义，，2.6冲量和动量2.6.1冲量和动量的定义，，2.6冲量和动量2.6.1冲量和动量的定义，，2.6冲量和动量2.6.2动量定理，，2.6冲量和动量2.6.2动量定理，，2.6冲量和动量，，例题讲解8使用一个质量为5.0kg的铁锤将铁路道钉打进枕木里。铁锤和道钉接触时的速度是5.0m/s。如果打击时铁锤和道钉的作用时间是0.02s，求打击时的平均作用力（不计铁锤所受的重力）。2.6冲量和动量，，例题讲解8使用一个质量为5.0kg的铁锤将铁路道钉打进枕木里。铁锤和道钉接触时的速度是5.0m/s。如果打击时铁锤和道钉的作用时间是0.02s，求打击时的平均作用力（不计铁锤所受的重力）。2.6冲量和动量2.6.3质点系的动量定理，，2.6冲量和动量2.6.4动量守恒定理，，将两个完全相同的小车A，B静止地放在光滑的水平面上，它们之间有弹簧（弹簧处于压缩状态），并用细线拴在一起。在水平面上记下两个小车内侧的位置。此时两个小车的总动量为零。2.6冲量和动量2.6.4动量守恒定理，，2.6冲量和动量2.6.4动量守恒定理，，两个小车分开前的总动量与分开后的总动量是相等的。2.6冲量和动量2.6.4动量守恒定理，，在物理学中，通常将发生相互作用的一组物体称为系统。外力：受到系统外部物体的作用力，内力：受到系统内部其他物体的作用力。动量守恒定律：一个系统不受外力或受到的外力之和为零时，这个系统的总动量保持不变。2.6冲量和动量2.6.4动量守恒定理，，2.6冲量和动量2.6.4动量守恒定理，，应用动量守恒定律分析解决问题时，应该注意以下几点。2.6冲量和动量，，例题讲解92.6冲量和动量，，例题讲解92.7质点的碰撞碰撞：两个或两个以上的物体在运动中相遇，在极其短暂的时间内，通过相互作用使物体的运动状态发生急剧变化的过程。，，2.7质点的碰撞1．完全弹性碰撞，，2.7质点的碰撞1．完全弹性碰撞，，2.7质点的碰撞1．完全弹性碰撞，，2.7质点的碰撞2．完全非弹性碰撞，，2.7质点的碰撞3．非弹性碰撞，，本章小结1．牛顿三大定律，，，，（1）牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。（2）牛顿第二定律：物体受到外力作用时，它所获得的加速度a的大小与合外力F的大小成正比，与物体的质量m成反比；加速度a的方向与合外力F的方向相同。（3）牛顿第三定律：两物体之间的作用力F和反作用力F′大小相等、方向相反，并且作用在同一条直线上。本章小结2．力学中常见的几种力，，，，力学中常见的几种力有万有引力、重力、弹力和摩擦力。3．惯性系和非惯性系适用牛顿定律的参考系称为惯性系，不适用牛顿定律的参考系称为非惯性系。本章小结4．牛顿运动定律的应用，，，，应用牛顿运动定律求解的问题，一般分为两类：

（1）已知物体的受力情况，求解物体的运动状态；

（2）已知物体的运动状态，求解物体的受力情况。本章小结5．功和能，，，，本章小结5．功和能，，，，Thanks

大学物理大学物理刚体的转动/03本章导读129在许多问题中，物体的大小和形状对其运动有非常重要的影响，此时就不能把物体看作质点了。一般情况下，物体在外力作用下，其大小和形状都会发生变化，但由于变化不显著，可以忽略不计，于是，物理学中就引入了另一个理想模型——刚体。本章将主要介绍刚体的定轴转动。3.1刚体运动的分类3.1.1刚体的平动刚体的平动：刚体运动时，如果刚体上任意两点间的直线在运动过程中始终保持平行。平动的刚体可以看作是质点，描述质点运动的各个物理量及质点的运动规律都适用于刚体的平动。3.1刚体运动的分类3.1.2刚体的转动刚体的转动：运动的变化与所受的合外力成正比，其方向为合外力作用的方向。刚体的定轴转动：转轴是固定不动的。定轴转动是刚体最简单、最基本的一种转动形式。3.1刚体运动的分类刚体做定轴转动时，通过刚体上任一点且与转轴垂直的平面称为转动平面。平面S为转动平面，刚体任一点P在转动平面内做圆周运动，圆心O为转动平面与转轴（z轴）的交点。3.1.2刚体的转动3.1刚体运动的分类各质元在同一时间内都具有相同的角位移，在同一时刻都具有相同的角速度和角加速度，因此，用角量描述刚体的定轴转动比较方便。刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度是矢量，但由于定轴转动只可能有两个转动方向，故刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度均可用带正负号的代数量表示。一般规定，由转轴Oz正向俯视，逆时针转向为正，顺时针转向为负。3.1.2刚体的转动3.2刚体定轴转动定律3.2.1力矩力是改变物体运动状态的原因，但对做定轴转动的刚体来说，外力对刚体转动的影响，不仅与力的大小有关，而且还与力的方向和作用点的位置有关。当力的方向沿着转轴的方向或力的作用线与转轴相交时，无论如何力都不能改变刚体的定轴转动状态。因此，物理学中用力矩这个物理量来描述力对刚体转动的作用。3.2刚体定轴转动定律3.2.1力矩外力F位于转动平面内，P点为力的作用点，r为O点到P点的位矢，F与r的夹角为θ，d为力F的作用线到转轴的垂直距离，称为力臂，则位矢r与力F的矢积称为力F对转轴的力矩，用M表示3.2刚体定轴转动定律3.2.1力矩3.2刚体定轴转动定律3.2.1力矩3.2刚体定轴转动定律3.2.2转动定律3.2刚体定轴转动定律3.2.2转动定律3.2刚体定轴转动定律3.2.2转动定律3.2刚体定轴转动定律3.2.3转动惯量3.2刚体定轴转动定律3.2.3转动惯量3.2刚体定轴转动定律3.2.3转动惯量转动惯量J的大小与刚体的质量、刚体质量的分布情况及转轴的位置有关。由于刚体的大小和形状不变，所以，一个刚体对某一给定轴的转动惯量是一个确定值。3.2刚体定轴转动定律3.2.3转动惯量3.2刚体定轴转动定律3.2.3转动惯量可加性对同一转轴而言，刚体各部分转动惯量之和等于整个刚体的转动惯量。平行轴定理设有两个彼此平行的转轴，一个通过刚体的质心，另一个不通过质心。两平行轴之间的距离为d，刚体的质量为m。3.2刚体定轴转动定律例题讲解1，，，，3.2刚体定轴转动定律例题讲解2，，，，3.2刚体定轴转动定律例题讲解2，，，，3.2刚体定轴转动定律例题讲解2，，，，3.2刚体定轴转动定律例题讲解2，，，，3.3刚体定轴转动的动能定理3.3.1力矩的功3.3刚体定轴转动的动能定理3.3.1力矩的功3.3刚体定轴转动的动能定理3.3.1力矩的功3.3.2转动动能3.3刚体定轴转动的动能定理3.3.2转动动能3.3刚体定轴转动的动能定理3.3.3刚体定轴转动的动能定理3.3刚体定轴转动的动能定理例题讲解3，，，，3.3刚体定轴转动的动能定理3.4刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.1角动量1．质点的角动量3.4刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.1角动量1．质点的角动量3.4刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.1角动量2．刚体的角动量3.4刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.2刚体的角动量定理2．刚体的角动量3.4.3刚体的角动量守恒定律3.4刚体的角动量和角动量守恒定律如果转动惯量J为常数，在角动量守恒时，刚体的角速度保持不变，刚体做匀速转动。如果转动惯量J可以改变，在角动量守恒时，刚体的角速度会随转动惯量的变化而变化，但二者的乘积不变。在由多个刚体组成的转动系统中，若该系统受到的合外力矩为零，则该系统的角动量守恒。角动量守恒定律是自然界中的基本定律之一。关于刚体的角动量守恒定律需要说明以下几点。例题讲解4，，，，3.4刚体的角动量和角动量守恒定律例题讲解5，，，，3.4刚体的角动量和角动量守恒定律本章小结1．刚体的运动，，，，刚体的平动：刚体运动时，如果刚体上任意两点间的直线在运动过程中始终保持平行；刚体的定轴转动：如果刚体上各点均绕同一条直线做圆周运动，且该直线固定不动。本章小结2．刚体定轴转动定律，，，，本章小结3．刚体定轴转动的动能定理，，，，本章小结4．刚体的角动量定理和角动量守恒定律，，，，（1）位矢r与动量p的矢积称为质点相对于O点的角动量（动量矩），用L表示。刚体对转轴的角动量等于刚体对同一轴的转动惯量与其角速度的乘积。（2）刚体的角动量定理：刚体定轴转动时，作用于刚体上的冲量矩等于刚体角动量的增量。（3）刚体的角动量守恒定律：如果刚体所受的合外力矩为零，或不受合外力矩的作用，则刚体的角动量保持不变。Thanks

大学物理大学物理机械振动/04本章导读172振动与波动是非常普遍的运动形式，其中，波动是以振动为基础的。广义上讲，凡是描述物体运动状态的物理量在某一数值附近的反复变化都可称为振动，通常研究的振动都是周期性的。狭义上讲的振动即为机械振动，是指物体在一定位置附近所做的来回往复运动，它是自然界中的基本振动形式之一，其基本规律也是研究其他形式的振动及波动的基础。4.1简谐振动4.1.1简谐振动的运动方程如图所示，一轻弹簧（质量可忽略不计）放置在光滑水平面上，一端固定，另一端连一质量为m的物体。这样的系统称为弹簧振子，它是物理学中的又一理想模型。4.1简谐振动4.1.1简谐振动的运动方程如图（a）所示，弹簧处于自然长度时，物体沿水平方向所受的合外力为零，此时物体所在的位置O点称为平衡位置。如图（b）所示，在弹簧的弹性限度内，将物体从平衡位置向右拉至位置P点，然后放手。物体在向左的弹力作用下，向左加速运动。当到达平衡位置O时，物体所受的弹力为零，加速度也为零。由于惯性作用，物体将继续向左运动，致使弹簧被压缩，从而产生向右的弹力阻碍物体运动，使物体向左做减速运动，直到速度为零，此时，物体到达左边最远处点，如图4-1（c）所示。1.1.2参考系与坐标系简谐振动的运动学特征：物体做简谐振动时，其加速度的大小与位移的大小成正比，方向与位移的方向相反。4.1简谐振动例题讲解1，，，，4.1简谐振动例题讲解1，，，，4.1简谐振动例题讲解1，，，，4.1简谐振动4.1.2描述简谐振动的物理量振幅、周期、频率、角频率、相位及初相等都是描述简谐振动的物理量。，，4.1简谐振动简谐振动的特征量振幅角频率初相可以完全确定一个简谐振动。1．振幅，，4.1.2描述简谐振动的物理量4.1简谐振动2．周期与频率，，4.1.2描述简谐振动的物理量4.1简谐振动2．周期与频率周期、频率和角频率都是描述物体振动快慢的物理量。在国际单位制中，周期的单位为秒（s）；频率的单位为赫兹（Hz）；角频率的单位为弧度每秒（rad/s）。弹簧振子的周期和频率都是由物体的质量m和弹簧的劲度系数k所决定的，即只与振动系统本身的物理性质有关。我们将这种由振动系统本身的性质所决定的周期和频率称为固有周期和固有频率。，，4.1.2描述简谐振动的物理量4.1简谐振动3．相位与初相，，4.1.2描述简谐振动的物理量4.1简谐振动，，4.1.2描述简谐振动的物理量4.1简谐振动3．相位与初相，，4.1.2描述简谐振动的物理量4.1简谐振动4．振幅与初相的确定例题讲解2，，，，4.1简谐振动例题讲解2，，，，4.1简谐振动4.1.3简谐振动曲线，，4.1简谐振动4.1.4旋转矢量法，，4.1简谐振动例题讲解3，，，，4.1简谐振动例题讲解3，，，，4.1简谐振动例题讲解3，，，，4.1简谐振动4.1.5简谐振动的能量，，4.1简谐振动关于简谐振动的能量需要说明以下几点。，，，，4.1.5简谐振动的能量4.1简谐振动振动系统的动能和势能都随时间呈周期性变化，其周期为物体做简谐振动周期的1/2。在振动过程中，虽然动能和势能在不断变化，但它们之间是相互转换的，其总和为一恒量，即系统的总能量是守恒的。振动系统的总能量与振幅的平方成正比，也与角频率的平方成正比。例题讲解4，，，，4.1简谐振动例题讲解4，，，，4.1简谐振动4.2简谐振动的合成，，，，4.2.1相位差相位差是指两个振动在同一时刻的相位值之差。两个同方向、同频率的简谐振动，在任意时刻的相位差都等于它们的初相位差，为一恒量。，，，，4.2简谐振动的合成4.2.1相位差，，，，4.2简谐振动的合成4.2.1相位差，，，，4.2简谐振动的合成4.2.1相位差4.2.2两个同方向、同频率简谐振动的合成，，，，4.2简谐振动的合成4.2.2两个同方向、同频率简谐振动的合成，，，，4.2简谐振动的合成4.2.2两个同方向、同频率简谐振动的合成，，，，4.2简谐振动的合成例题讲解5，，，，4.2简谐振动的合成例题讲解5，，，，4.2简谐振动的合成4.2.3两个同方向、不同频率简谐振动的合成，，，，4.2简谐振动的合成4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动，，，，阻尼振动：振幅随时间逐渐减小的振动。在阻尼振动中，能量损失的原因通常有以下两种：一种是由于介质对振动物体的摩擦阻力作用，使振动物体的能量转变为热能，称为摩擦阻尼；另一种是由于振动物体引起临近质点的振动，使系统的能量向四周辐射出去，转变为波动的能量，称为辐射阻尼。，，，，4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动，，，，4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动1．弱阻尼振动，，，，反映了阻尼振动的位移与时间的关系。4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动，，，，4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动1．弱阻尼振动，，，，4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动2．过阻尼振动，，，，4.3阻尼振动、受迫振动与共振4.3.1阻尼振动3．临界阻尼振动4.3.2受迫振动，，，，4.3阻尼振动、受迫振动与共振受迫振动：系统在周期性外力的持续作用下所发生的振动。这种周期性外力称为驱动力。受迫振动是由阻尼振动和一个简谐振动叠加而成的。4.3.3共振，，，，共振：当驱动力的角频率为某一定值时，受迫振动的振幅会达到最大。共振时的角频率称为共振角频率。4.3阻尼振动、受迫振动与共振，，，，4.3.3共振4.3阻尼振动、受迫振动与共振本章小结1．简谐振动，，，，本章小结1．简谐振动，，，，本章小结2．简谐振动的合成，，，，本章小结3．阻尼振动、受迫振动与共振，，，，（1）振幅随时间逐渐减小的振动称为阻尼振动。在阻尼振动中，能量损失的原因通常有两种：摩擦阻尼和辐射阻尼。根据阻尼的大小，阻尼振动可分为弱阻尼振动、过阻尼振动和临界阻尼振动三类。（2）系统在周期性外力的持续作用下所发生的振动称为受迫振动，这种周期性外力称为驱动力。稳定状态的受迫振动为简谐振动。（3）我们把驱动力的角频率为某一定值时，受迫振动的振幅会达到最大的现象称为共振。共振时的角频率称为共振角频率。Thanks

大学物理大学物理机械波/05本章导读224振动在空间的传播过程称为波动。波动通常可分为两大类：机械波和电磁波。此外，近代物理研究还表明，电子、质子等微观粒子也具有波动性，这种波称为物质波。虽然各类波动的本质不同，但它们却有着共同的波动特征和规律。本章将以机械波为主，介绍波动的特征及基本规律。5.1机械波的产生与传播5.1.1机械波的产生条件当弹性介质中的一部分发生振动时，由于各部分之间的弹性相互作用，振动就由近及远地传播出去，形成了波动。机械波的产生必须具备以下两个条件：要有引起振动的初始振动物体，即波源。没有波源，无法引起介质中质点的振动。要有能够传播这种机械振动的弹性介质。没有弹性介质，则机械振动无法向外传播。5.1.2横波与纵波按质点的振动方向与波的传播方向间的关系不同，机械波可分为横波和纵波两类，这是波动的两种最基本形式。横波：质点的振动方向与波的传播方向相垂直的波。纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行的波。5.1机械波的产生与传播5.1.2横波与纵波横波：质点的振动方向与波的传播方向相垂直的波。纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行的波。5.1机械波的产生与传播5.1.3波的几何描述1．波线波向各个方向传播时，沿波的传播方向画出的一些带有箭头的线称为波线。2．波面和波前介质中的各质点都在其平衡位置附近振动，我们把振动相位相同的各点所连成的面称为波面或同相面。在任一时刻，波面都可以有任意多个。在某一时刻，由波源最初振动状态传播到的各点所连成的面称为波前或波阵面。5.1机械波的产生与传播5.1.3波的几何描述波前是最前面的波面，一列波只有一个波前。波面是平面的波称为平面波；波面是球面的波称为球面波。5.1机械波的产生与传播5.1.4描述波动的物理量2．波的周期与频率，，5.1机械波的产生与传播5.1.3波的几何描述3．波速5.1机械波的产生与传播当波源做简谐振动时，波所经历的所有质点都按余弦（或正弦）规律振动，此时所形成的波称为简谐波。若波面为平面，则此简谐波称为平面简谐波。5.2.1平面简谐波的波动方程，，，，5.2平面简谐波及其描述5.2.2波动方程的物理意义，，，，5.2平面简谐波及其描述5.2.2波动方程的物理意义，，，，5.2平面简谐波及其描述5.2.2波动方程的物理意义，，，，5.2平面简谐波及其描述5.2.2波动方程的物理意义，，，，5.2平面简谐波及其描述例题讲解1，，，，5.2平面简谐波及其描述例题讲解1，，，，5.2平面简谐波及其描述例题讲解1，，，，5.2平面简谐波及其描述例题讲解1，，，，5.2平面简谐波及其描述波的能量具有以下特点。（1）波动过程中，任一时刻任一质点的动能和势能相等，它们同时达到最大值，同时为零。这与简谐振动的动能和势能情况不同。（2）在给定时刻t，各质点的总能量随质点的位置x在介质内呈周期性分布；对某一确定位置的质点，其总能量随时间呈周期性变化。（3）波的平均能量密度与介质的密度、频率的平方和振幅的平方都成正比。，，5.3.1波的能量5.3波的能量，，5.3.2能流密度5.3波的能量，，5.3.2能流密度5.3波的能量水面波传播时，遇到一个障碍物AB板，板上开一小孔。当小孔的大小与波长差不多时，穿过小孔后，在右方出现的都是以小孔为圆心的圆形波。这说明，小孔可看作是新的波源，它所发射出去的波称为子波。，，5.4.1惠更斯原理5.4波的衍射和干涉惠更斯原理：介质中波动传播到的各点，都可看作是发射子波的波源，在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前。，，5.4.1惠更斯原理5.4波的衍射和干涉，，5.4.1惠更斯原理5.4波的衍射和干涉，，5.4.2波的衍射波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象称为波的衍射。5.4波的衍射和干涉，，5.4.3波的叠加原理4．振幅与初相的确定5.4波的衍射和干涉我们可以发现以下规律。波传播的独立性波的叠加原理几列波在同一介质中传播并相遇后，仍然能保持它们原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照自己原来的方向继续前进。在相遇区域内，任一点的振动位移都等于各列波单独存在时在该点引起的振动位移的矢量和。5.4.4波的干涉，，5.4波的衍射和干涉相干波：振动方向、频率及相位等都不同的几列波在相遇区域叠加。相干波源：能发出相干波的波源。波的干涉：两列相干波在空间相遇时，某些点处振动始终加强，而另一些点处，振动始终减弱或完全抵消。，，，，5.4.4波的干涉5.4波的衍射和干涉，，，，5.4.4波的干涉5.4波的衍射和干涉，，，，5.4.4波的干涉5.4波的衍射和干涉，，，，例题讲解35.4波的衍射和干涉，，，，例题讲解35.4波的衍射和干涉，，，，例题讲解45.4波的衍射和干涉，，5.5.1驻波的产生5.5驻波驻波：在任一时刻，弦线都有一定的波形，但此波既不左移，也不右移。，，5.5.1驻波的产生5.5驻波在图中，两列振幅相同的相干波，一列沿x轴正向传播，用虚线表示；一列沿x轴负向传播，用短划线表示。5.5.2驻波方程，，5.5驻波5.5.2驻波方程，，5.5驻波波密介质：ρu值较大的介质，波疏介质：ρu值较小的介质。波从波疏介质垂直入射到波密介质，并被反射回波疏介质时，在反射处形成波节；反之，在反射处形成波腹。半波损失：在两种介质的分界面上形成波节时，说明入射波与反射波在此处的相位相反，即反射波在分界处的相位较入射波跃变了π，相当于出现了半个波长的波程差。，，，，5.5.3半波损失5.5驻波，，，，5.5.4驻波的能量在弦线上形成驻波时，动能和势能不断互相转化，形成了能量交替地由波腹附近转向波节附近，再由波节附近转向波腹附近的情形，这说明驻波的能量没有作定向地传播。驻波不传播能量，这是驻波和行波的重要区别。5.5驻波5.6多普勒效应，，，，多普勒效应：当两者相互接近时，观察者接收到的频率变高；当两者相互分离时，观察者接收到的频率变低。，，，，5.6多普勒效应，，，，5.6多普勒效应，，，，5.6多普勒效应本章小结1．机械波的产生与传播，，，，（1）机械波的产生必须具备两个条件：要有引起振动的初始振动物体，即波源；要有能够传播这种机械振动的弹性介质。（2）横波是指质点的振动方向与波的传播方向相垂直的波；纵波是指质点的振动方向与波的传播方向平行的波。（3）波在空间中的传播情况可以用波线、波面和波前来描述。（4）描述波动特征的物理量主要有波长、波的周期（频率）和波速。本章小结2．平面简谐波的波动方程及其物理意义，，，，本章小结3．波的能量与能流密度，，，，本章小结4．惠更斯原理与波的衍射，，，，（1）介质中波动传播到的各点，都可看作是发射子波的波源，在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前。这就是惠更斯原理。（2）波在传播过程中遇到障碍物时，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象称为波的衍射。本章小结5．波的叠加原理与波的干涉，，，，（1）波的叠加原理的内容为：几列波在同一介质中传播并相遇后，仍然保持它们原有的特征不变，并按照自己原来的方向继续前进，如同没有遇到其他波一样，这称为波传播的独立性；在相遇区域内，任一点的振动位移都等于各列波单独存在时在该点引起的振动位移的矢量和。（2）两列相干波在空间相遇时，某些点处振动始终加强，而另一些点处，振动始终减弱或完全抵消，这种现象称为波的干涉。本章小结6．驻波，，，，本章小结7．多普勒效应，，，，Thanks

大学物理大学物理气体动理论/06本章导读276热现象在自然界中非常普遍，它是大量分子做无规则运动（即热运动）的宏观表现。研究物质热现象及其规律的科学称为热学。根据研究角度和研究方法的不同，热学可分为统计物理和热力学。气体动理论是统计物理的一个方面，它以理想气体为研究对象，对大量分子运用统计方法，从而找出大量分子热运动所遵循的统计规律。6.1分子运动轮和统计规律6.1.1分子运动论的基本观点人们在大量实验事实的基础上，对物质的微观结构总结出了以下三个基本观点。宏观物体是由大量分子组成的，分子之间有空隙。分子处于不停息的、无规则的运动状态。分子之间存在着相互作用力。构成物质的单元包括原子、离子和分子等，由于这些微粒做热运动时遵从的规律相同，所以统称分子。分子无规则运动的剧烈程度与物体的温度有关，温度越高，无规则运动越剧烈，因此，分子的无规则运动又称为热运动。分子之间同时存在着引力和斥力，这两种力的合力称为分子力，它们都与分子间的距离r有关。6.1分子运动轮和统计规律6.1.1分子运动论的基本观点6.1.2统计规律性6.1分子运动轮和统计规律统计规律：大量偶然随机事件的整体具有确定的规律性。满足统计规律性的前提是必须有大量的事件。参与的事件数目越多，规律性就越明显。一定量的气体中所包含的分子数是非常大的，虽然每个气体分子可能会以任意数值的速率运动，但对大量气体分子组成的整体来说，在一定温度下，各种速率的分子数在所有分子中所占的比例却遵循着确定的统计规律。6.2气体状态参量6.2.1宏观态与微观态宏观量：在气体系统中，我们把描述大量分子集体特征的物理量，如气体的体积、压强和温度等；微观量：把描述单个分子特征的物理量，如分子的质量、大小、位置、速度、动量和动能等。大量分子集体所处的状态称为宏观态；由系统中所有分子的微观特征来确定的状态称为微观态。宏观量可用仪器直接测量；而微观量很难用仪器直接测量。6.2.2平衡态6.2气体状态参量容器中气体的密度、温度、压强等将处处相等，不再随时间发生变化，系统的这种状态称为平衡态。否则，称为非平衡态。系统处于平衡态时，虽然其宏观性质不再随时间变化，但从微观角度看，组成系统的分子仍在不停地运动着，只不过大量分子运动的平均效果不随时间变化。因此，热学中的平衡是一种动态平衡，称为热动平衡。6.2.3气体的状态参量6.2气体状态参量1．压强p6.2.3气体的状态参量6.2气体状态参量2．体积V气体的体积V是指气体分子做无规则热运动时所能达到的空间范围，忽略气体分子的大小，容器的体积就是气体的体积。在国际单位制中，体积的单位为立方米。体积的单位也用升。6.2.3气体的状态参量6.2气体状态参量3．温度T温度是表示物体冷热程度的参数。常用的温标有两种：热力学温标（绝对温标）T和摄氏温标t。热力学温标是最基本的温标。在国际单位制中，热力学温度的单位为开尔文（K）。摄氏温标中，摄氏温度的单位为摄氏度（℃）。6.3理想气体状态方程我们把在任何情况下都能严格遵守三条实验定律的气体称为理想气体。

即玻意耳定律、盖·吕萨克定律和查理定律，这三条定律是在温度不太低、压强不太大的实验条件下总结出来的。6.3理想气体状态方程例题讲解1，，，，6.3理想气体状态方程6.4理想气体的压强和温度6.4.1理想气体的微观模型1分子本身的线度与分子间平均距离相比，可以忽略不计，故理想气体分子可看作质点，其运动遵循牛顿运动定律。2除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与器壁之间都无相互作用，因此，两次碰撞之间，分子的运动可当作匀速直线运动。3分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞，遵守动量守恒定律和能量守恒定律。6.4.2平衡态气体的统计假设6.4理想气体的压强和温度气体处于平衡态时，就大量分子的集体统计平均来看，分子在空间的分布是均匀的，且分子向各个方向运动的机会是均等的。因此，对于平衡态气体系统中的大量分子，可作如下统计假设。（1）容器中单位体积内的分子数处处相等。（2）分子运动速度在各个方向上分量的平方平均值相等。6.4.3理想气体的压强公式6.4理想气体的压强和温度6.4.3理想气体的压强公式6.4理想气体的压强和温度6.4.3理想气体的压强公式6.4理想气体的压强和温度6.4.3理想气体的压强公式6.4理想气体的压强和温度6.4.3理想气体的压强公式6.4理想气体的压强和温度6.4.4理想气体的温度公式6.4理想气体的压强和温度例题讲解2，，，，6.4理想气体的压强和温度6.5能量均分定理6.5.1自由度自由度：是指确定物体在空间的位置所需的独立坐标数目。对气体分子而言，若忽略其本身的大小和结构，把它当作质点，则它只有上述的平动自由度。若考虑分子的大小和结构，则除平动自由度外，它还有相应的转动自由度和振动自由度。但通常分子内部的振动只有在高温下才显著，因此，在常温下，可把气体分子看作是刚性分子，不考虑其振动自由度。（1）单原子分子，如He，Ar等，可看作自由运动的质点，有三个平动自由度。6.5能量均分定理6.5.1自由度6.5能量均分定理6.5.1自由度6.5.1自由度6.5能量均分定理6.5.2能量均分定理6.5能量均分定理6.5.2能量均分定理6.5能量均分定理6.5.2能量均分定理6.6理想气体的内能例题讲解3，，，，6.6理想气体的内能例题讲解3，，，，6.6理想气体的内能6.7麦克斯韦速率分布律6.7.1速率分布函数6.7麦克斯韦速率分布律6.7.1速率分布函数6.7.2麦克斯韦速率分布律6.7麦克斯韦速率分布律6.7.2麦克斯韦速率分布律6.7麦克斯韦速率分布律6.7.3三种统计速率，，1．最概然速率6.7麦克斯韦速率分布律6.7.3三种统计速率，，1．最概然速率6.7麦克斯韦速率分布律6.7.3三种统计速率，，2．平均速率6.7麦克斯韦速率分布律6.7.3三种统计速率，，3．方均根速率6.7麦克斯韦速率分布律例题讲解4，，，，6.7麦克斯韦速率分布律6.8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程6.8.1平均碰撞频率6.8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程6.8.1平均碰撞频率6.8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程6.8.1平均碰撞频率6.8.2平均自由程，，1．动能的定义6.8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程例题讲解5，，，，6.8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程例题讲解5，，，，6.8气体分子的平均碰撞频率和平均自由程本章小结1．分子运动论和统计规律性，，，，（1）分子运动论的基本观点为：宏观物体是由大量分子组成的，分子之间有空隙；分子处于不停息的、无规则的运动状态；分子之间存在着相互作用力。（2）大量偶然随机事件的整体具有确定的规律性，这种规律性称为统计规律。本章小结2．理想气体状态方程，，，，（1）大量分子集体所处的状态称为宏观态；由系统中所有分子的微观特征来确定的状态称为微观态。（2）容器中气体的密度、温度、压强等将处处相等，不随时间发生变化，系统的这种状态称为平衡态。（3）在热学中，用压强p、体积V和温度T来描述气体的状态，这三个物理量称为气体的状态参量。（4）理想气体的状态方程为。本章小结3．理想气体的压强与温度，，，，本章小结4．能量均分定理与理想气体的内能，，，，本章小结5．麦克斯韦速率分布律，，，，本章小结6．气体分子的平均碰撞频率和平均自由程，，，，Thanks

大学物理大学物理热力学基础/07本章导读330在热学中，热力学是宏观理论，统计物理是微观理论。微观理论的结论需由宏观热力学验证，而宏观热力学的规律经微观理论分析后可进一步揭示其本质，两者是相辅相成、紧密联系的。前一章我们介绍了微观理论中的气体动理论，本章我们将主要介绍宏观热力学基础。7.1热力学第零定律热力学第零定律：如果两个物体都与处于确定状态的第三物体处于热平衡，则这两个物体彼此处于热平衡。处于热平衡状态的所有物体都具有共同的宏观性质：它们的冷热程度相等。这个宏观性质就是温度。因此，温度是决定一个物体是否与其他物体处于热平衡的宏观性质。7.2准静态过程中气体做功7.2.1热力学系统及准静态过程热力学系统孤立系统与外界既无物质交换也无能量交换的系统封闭系统与外界无物质交换但有能量交换的系统开放系统与外界既有物质交换也有能量交换的系统热力学系统的状态随时间发生变化的过程称为热力学过程，简称过程。热力学过程是由一系列的中间状态组成的。准静态过程：是指该过程进行得足够缓慢，以致系统连续经历的每一个中间状态都可视为平衡态。曲线就表示系统由A态到B态的某一准静态过程。7.2准静态过程中气体做功7.2.1热力学系统及准静态过程内能是系统状态的单值函数。7.2准静态过程中气体做功7.2.2内能、做功及传热1．内能7.2准静态过程中气体做功7.2.2内能、做功及传热2．做功7.2准静态过程中气体做功7.2.2内能、做功及传热2．做功7.2准静态过程中气体做功7.2.2内能、做功及传热3．传热利用温度差在物体之间传递热运动能量的方式称为传热。在这个过程中，系统与外界之间通过传热所交换的运动能量称为热量，用Q表示。热量的本质是能量，在国际单位制中，其单位为焦耳（J）。做功和传热都是改变系统内能的方式，即功和热量都是系统能量变化的量度。做功和传热的微观本质是不同的。，，7.3.1热力学第一定律7.3热力学第一定律及其应用热力学第一定律：系统从外界吸收的热量，一部分用于增加系统的内能，另一部分用于系统对外做功。热力学第一定律也可表述为：第一类永动机是不可能制造成的。为了便于应用热力学第一定律，作如下规定：系统从外界吸收热量，Q为正，系统向外界放出热量，Q为负；系统对外做功，W为正，外界对系统做功，W为负；系统内能增加，ΔE为正，系统内能减少，ΔE为负。例题讲解1，，，，7.3热力学第一定律及其应用例题讲解1，，，，7.3热力学第一定律及其应用7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用热力学第一定律可以应用于任何热力学系统的任何热力学过程。7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用1．等容过程7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用1．等容过程7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用2．等压过程7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用2．等压过程7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用3．等温过程7.3.2热力学第一定律的应用，，7.3热力学第一定律及其应用4．绝热过程例题讲解2，，，，7.3热力学第一定律及其应用例题讲解3，，，，7.3热力学第一定律及其应用，，7.4.1循环过程7.4循环过程循环过程：系统从某一状态出发，经过一系列变化过程后，又回到原来状态的过程。循环过程进行的方向在曲线上用箭头表示，按顺时针方向进行的循环过程称为正循环，按逆时针方向进行的循环过程称为逆循环。，，7.4.1循环过程7.4循环过程1．正循环及热机效率热机：能够将热能持续地转变为功的装置，如蒸汽机、内燃机、发动机等。

热机是以正循环为其工作过程的。例题讲解4，，，，7.4循环过程例题讲解4，，，，7.4循环过程，，7.4.1循环过程7.4循环过程2．逆循环及制冷系数我们把能够利用外界对系统做功将热量从低温热源传入高温热源，从而获得低温的装置称为制冷机，如空调、冰箱等。制冷机是以逆循环为其工作过程的。，，7.4.2卡诺循环7.4循环过程卡诺循环中，工作物质只与两个恒温热源交换热量，其循环曲线由两条等温线和两条绝热线组成，如图所示。按卡诺循环工作的热机称为卡诺热机。如图所示，ABCDA为一卡诺循环过程。卡诺循环的工作过程如图所示，它可以看作是工作于两个恒温热源之间的准静态过程。例题讲解5，，，，7.4循环过程例题讲解5，，，，7.4循环过程，，7.5.1热力学第二定律的两种表述7.5热力学第二定律1．开尔文表述热力学第二定律的开尔文表述：不可能从单一热源吸热，使之完全变为有用功而不产生其他影响。也可简述为，第二类永动机是不可能制造成的。单一热源是指温度均匀且恒定不变的热源。其他影响是指除从单一热源吸热和把所吸的热用来做功以外的任何变化。，，7.5.1热力学第二定律的两种表述7.5热力学第二定律2．克劳修斯表述热力学第二定律的克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体，而不引起其他变化。不需要外界做功，热量便能自动地从低温物体传递到高温物体。但大量实践表明，要使热量从低温物体传递到高温物体，必须有外界做功才能实现。，，7.5.2自发过程的方向性7.5热力学第二定律如果开尔文表述成立，则克劳修斯表述也成立；反之，如果克劳修斯表述成立，则开尔文表述也成立。实际经验表明，不仅是热功转换和热传导过程具有方向性，一切自发过程（不受外界影响系统内部自动发生的过程）的进行都具有一定的方向性，其逆过程虽不违背热力学第一定律，但却不能自动进行。，，7.5.3可逆过程与不可逆过程7.5热力学第二定律可逆过程：一个系统，从某一状态出发经某一过程到达另一状态，如果此过程反向进行，能够重复原来过程的每一状态，并使系统重新回到初状态，同时消除原来过程对外界引起的一切影响；不可逆过程：反之，如果过程反向进行，不能重复原来过程的每一状态回到初状态，或即使系统回到初状态，但外界不能完全复原。，，7.5.4卡诺定理7.5热力学第二定律本章小结1．热力学第零定律，，，，如果两个物体都与处于确定状态的第三物体处于热平衡，则该两个物体彼此处于热平衡，这个定律称为热力学第零定律。2．热力学系统及准静态过程热力学系统可分为孤立系统、封闭系统和开放系统三类。准静态过程是指该过程进行得足够缓慢，以致系统连续经历的每一个中间状态都可视为平衡态。本章小结3．内能、做功及传热，，，，本章小结4．热力学第一定律及其应用，，，，（1）系统从某一状态出发，经过一系列变化过程后，又回到原来状态的过程称为循环过程。人们把能够将热能持续地转变为功的装置称为热机，热机是以正循环为其工作过程的；把能够利用外界对系统做功将热量从低温热源传入高温热源，从而获得低温的装置称为制冷机，制冷机是以逆循环为其工作过程的。（2）卡诺循环中，工作物质只与两个恒温热源交换热量，其循环曲线由两条等温线和两条绝热线组成。本章小结6．热力学第二定律，，，，Thanks

大学物理大学物理静电场/08本章导读370生活中存在着大量的静电现象，这些现象都是因为摩擦而使物体带电所产生的静电现象。本章首先研究真空中的静电场，介绍它的两个场量——电场强度和电势，以及两个基本定理——高斯定理和安培环路定理，然后再研究静电场中的导体及电介质。8.1电荷及库仑定律8.1.1电荷物体在摩擦后进入一种特殊的状态，这种状态称为带电状态。我们把处于这种状态的物体称为带电体，带电体所带电荷的多少称为电荷量，简称电量，常用符号Q或q表示，其单位为库仑（C）。自然界中只存在两种不同性质的电荷，即正电荷和负电荷。其中，规定正电荷是指用绸子摩擦过的玻璃棒所带的电荷；负电荷是指用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。8.1.2电荷守恒定律摩擦起电和感应起电等事实表明，任何使物体带电的过程，都是使物体中原有的正、负电荷分离或转移的过程。一个物体失去一些电子，必有其他物体获得这些电子。电荷守恒定律：系统中正、负电荷的代数和在任何物理过程中始终保持不变。8.1电荷及库仑定律8.1.3电荷的量子化8.1电荷及库仑定律8.1.4库仑定律库仑定律：在真空中，两个静止的点电荷之间的相互作用力（斥力或引力，统称为库仑力）的大小，与这两个电荷所带电量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。8.1电荷及库仑定律8.1.4库仑定律8.1电荷及库仑定律8.2.1静电场任何电荷都将在自己周围的空间产生或激发电场。电场对处于其中的任何其他带电体都有力的作用，这种力称为电场力。8.2电场及电场强度，，8.2.2电场强度8.2电场及电场强度检验电荷的电量应足够小，以至把它放到电场中后对原有电场几乎没有什么影响。检验电荷的线度必须足够小，可以被看作是点电荷8.2.2电场强度8.2电场及电场强度8.2.2电场强度8.2电场及电场强度8.2.3点电荷的场强8.2电场及电场强度8.2.3点电荷的场强8.2电场及电场强度8.2.4场强叠加原理8.2电场及电场强度8.2.5连续带电体的场强，，，，8.2电场及电场强度8.2.5连续带电体的场强，，，，8.2电场及电场强度8.2.5连续带电体的场强，，，，8.2电场及电场强