大学物理chap32
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大学物理基础教程 全一册 第3版 绪论及矢量知识
A3 矢 量
两种不同性质的量：标量和矢量。
一.矢量
标量：只用数（包括大小与正负）即可描述的量。 矢量：具有大小和方向，并满足平行四边形法则的量。
线段长度（大小)；箭头（方向)。矢尾，矢端
A
手书
A
（附有箭头）
印刷
（用黑体字，不附箭头）
二.矢量及其运算法则
1.矢量的加法和减法
服从平行四边形法则 为邻边 为对角线
反向为
减法相当于将一矢量反向后再相加。
2. 矢量的数乘
矢量与实数的乘积仍是一矢量 kA C
k( A B ) kA kB
( k )A kA A
A( kB C ) kA B A C
单 单位位矢矢量量：记模为为e1的矢量。如： 与矢量 A 方向相同的
A A e
3.矢量的标积（点乘）
两矢量为邻边的平行 四边形的面积。 C AB
的方向
两矢量所在平面
Байду номын сангаас
C ABsin
A A 0
◎ 物理学为其他学科创立技术和原理 ◎ 重大新技术领域的创立总是经历长期的物理酝酿
卢瑟福α粒子散射实验(1909)－核能利用(40年后) 爱因斯坦受激辐射理论(1917)－第一台激光器(1960)
量子力学,费米狄拉克统计,固体能带理论(20年代) 晶体管诞生(1947), 集成电路(1962),大规模集成电路(70年代后期)
物理学是一切自然科学的基础 物理学派生出来的分支及交叉学科
等 离 子 体 物 理 学
粒 子 物 理 学
原 子 核 物 理 学
原 子 分 子 物 理 学
固 体 物 理 学
凝 聚 态 物 理 学
激 光 物 理 学
大学物理教程ppt课件
2024/1/26
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的动量定理、 变力作用下的动量定理
万有引力定律
万有引力定律的表述、引力常量的测定 、万有引力定律的应用
9
动量定理和动量守恒定律
2024/1/26
动量定理
01
冲量的定义、动量定理的表述、动量定理的推导
动量守恒定律
02
系统不受外力或所受外力之和为零的条件下的动量守恒、两体
2024/1/26
16
2024/1/26
04
电磁学
17
静电场
库仑定律
描述点电荷之间的相互作用力，是静电场的 基本定律。
电场强度
反映电场对电荷的作用力大小，是矢量场。
电势和电势差
描述电场中某点的电势能和电势差，是标量 场。
2024/1/26
静电场中的导体和电介质
探讨导体和电介质在静电场中的性质和行为 。
黑体辐射和光电效应
黑体辐射定律，光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程。
康普顿效应
康普顿散射实验和康普顿效应的意义。
波粒二象性
德布罗意波，电子衍射实验，波粒二象性的统一。
量子力学基础
测不准原理，薛定谔方程，原子结构和光谱。
2024/1/26
26
06
近代物理学基础
2024/1/26
27
狭义相对论基础
洛伦兹变换
推导及物理意义
相对论动力学基础
动量、能量及力的变换
2024/1/26
狭义相对论的时空观
时间膨胀与长度收缩
质能关系
爱因斯坦质能方程及其意义
28
量子力学基础
德布罗意波
物质波的提出及实验验证
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的动量定理、 变力作用下的动量定理
万有引力定律
万有引力定律的表述、引力常量的测定 、万有引力定律的应用
9
动量定理和动量守恒定律
2024/1/26
动量定理
01
冲量的定义、动量定理的表述、动量定理的推导
动量守恒定律
02
系统不受外力或所受外力之和为零的条件下的动量守恒、两体
2024/1/26
16
2024/1/26
04
电磁学
17
静电场
库仑定律
描述点电荷之间的相互作用力，是静电场的 基本定律。
电场强度
反映电场对电荷的作用力大小，是矢量场。
电势和电势差
描述电场中某点的电势能和电势差，是标量 场。
2024/1/26
静电场中的导体和电介质
探讨导体和电介质在静电场中的性质和行为 。
黑体辐射和光电效应
黑体辐射定律，光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程。
康普顿效应
康普顿散射实验和康普顿效应的意义。
波粒二象性
德布罗意波，电子衍射实验，波粒二象性的统一。
量子力学基础
测不准原理，薛定谔方程，原子结构和光谱。
2024/1/26
26
06
近代物理学基础
2024/1/26
27
狭义相对论基础
洛伦兹变换
推导及物理意义
相对论动力学基础
动量、能量及力的变换
2024/1/26
狭义相对论的时空观
时间膨胀与长度收缩
质能关系
爱因斯坦质能方程及其意义
28
量子力学基础
德布罗意波
物质波的提出及实验验证
大学物理课件全套PPT
轨迹和位能
在动力学中，我们还关注物 体的轨迹和位能变化，它们 对物体的运动状态和作用力 起着重要作用。
力学中的平衡与运动
1
动力学平衡
2
当物体受到多个力的作用，且这些力产
生了一个非零的合力时，物体将会产生
加速度，即动力学平衡。
3
静力平衡
当物体受到多个力的作用，且这些力平 衡时，物体将保持静止或恒定速度的直 线运动。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙大规模结构、 演化和宇宙学重要参数的一门学 科。它在探索宇宙中的未知世界 方面做出了重要的贡献。
核聚变和未来能源
核聚变技术是人类未来能源发展 的重要方向，它有望成为最为可 靠、清洁的能源供应方式。
热泵和制冷
2
念，可以用来找出热流的最大效率、为 其他热机提供理论基础。
热泵和制冷是热力学的一大应用领域，
它们在人类生活和工业生产中都起到了
重要作用。
3
熵和热力学基本方程
熵在热力学中是非常重要的概念，我们 将了解如何计算熵值和熵变，并利用热 力学基本方程去解释一些实际现象。
物态方程和相变
物态方程
物态方程是描述物质状态的 基本关系式，我们将会学习 一些重要的物态方程及其应 用。
热机原理
热机是利用热量转化为其他形式 能量的机器。坎诺特循环解Байду номын сангаас了 热机的基本原理。
理想气体
理想气体是热学中的一个基本模 型，我们将了解理想气体的状态 方程、理想气体的工作循环、以 及理想气体的相变等基本概念。
热力学第一定律
内能和热容
内能和热容是研究物体温度 变化和热量传递的重要物理 量，它们是定义热力学第一 定律所必须的。
均衡力和运动状态
大学物理PPT完整全套教学课件pptx
非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。
《大学物理》教学全套课件
物质的电磁性质
物质的导电性
阐述金属、半导体和绝缘体的导电机制及特点。
物质的介电性
介绍电介质的极化现象，以及介电常数和介电 损耗的概念。
物质的磁性
分析物质的抗磁性、顺磁性和铁磁性的产生机理及特点，并讨论磁性材料的应 用。
05
光学基础
几何光学基础
光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播，形 成影和像。
02
力学基础
质点运动学
质点的基本概念
定义、特点、适用条件
速度与加速度
定义、物理意义、计算方法及关系
位置矢量与位移
定义、物理意义、计算方法
运动学方程
建立方法、求解及应用
牛顿运动定律
牛顿第一定律
内容、意义及应用
牛顿第二定律
内容、表达式、意义及应用
牛顿第三定律
内容、表达式、意义及应用
牛顿运动定律的应用
重力势能、弹性势能等的计算方法
03
热学基础
温度与热量
1 2
温度的定义和测量 温度是物体热度的量度，通常使用温度计进行测 量。温度的SI单位是开尔文（K）。
热量的定义和性质 热量是物体之间由于温度差异而进行的能量转移。 热量总是从高温物体流向低温物体。
3
热力学第零定律 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那 么这两个系统之间也将达到热平衡。
课程内容
本课程涵盖力学、热学、电磁学、 光学和近代物理等多个领域，通 过系统的理论学习和实验训练， 使学生掌握物理学的基本知识和 实验技能。
课程地位
《大学物理》为后续专业课程的 学习打下坚实的物理基础，对于 提高学生的科学素质和创新能力 具有重要意义。
教学目标与要求
知识目标
大学物理ppt课件
静电场中的电势
在静电场中，电势是一个相对量，它的大小与参考点的选择有关。在同一个静电场中，不 同位置的电势不同，但任意两点间的电势差是一定的。
磁场与电流
01 02 03
磁场
磁场是由磁体或电流所产生的物理场，可以用磁感应强度 和磁场强度来描述。磁感应强度是矢量，其方向与小磁针 静止时北极所指的方向相同，其大小可以用磁通密度来衡 量。磁场强度也是一个矢量，其方向与磁感应强度的方向 垂直。
几何光学的历史
几何光学的发展可以追溯到古代，当 时人们已经开始利用光的直线传播和 反射性质。
光速与相对论
光速的定义
光速是光在真空中传播的速度，约为每秒299,792,458米。
光速的测量
光速的测量可以追溯到17世纪，当时科学家们开始尝试测量光速 。
光速与相对论的关系
相对论是由爱因斯坦提出的，它解释了光速在不同介质中的变化以 及光速对时间的影响。
大学物理ppt课件
目录
CONTENTS
• 力学部分 • 电磁学部分 • 光学部分 • 量子物理部分 • 实验物理部分
01
力学部分
牛顿运动定律
牛顿第一定律
物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它 上面的力迫使它改变这种状态。
牛顿第二定律
物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
牛顿第三定律
经典实验重现及解析
经典实验选择
选择一些经典的物理实验进行重现及解析， 例如牛顿第二定律、胡克定律等，需要了解 这些实验的背景和意义。
实验装置与操作
根据选择的经典实验，准备相应的实验装置和器材 ，掌握实验操作流程和数据采集方法。
结果分析与讨论
对实验结果进行分析和讨论，理解实验原理 和结论，并与理论进行比较和验证。
在静电场中，电势是一个相对量，它的大小与参考点的选择有关。在同一个静电场中，不 同位置的电势不同，但任意两点间的电势差是一定的。
磁场与电流
01 02 03
磁场
磁场是由磁体或电流所产生的物理场，可以用磁感应强度 和磁场强度来描述。磁感应强度是矢量，其方向与小磁针 静止时北极所指的方向相同，其大小可以用磁通密度来衡 量。磁场强度也是一个矢量，其方向与磁感应强度的方向 垂直。
几何光学的历史
几何光学的发展可以追溯到古代，当 时人们已经开始利用光的直线传播和 反射性质。
光速与相对论
光速的定义
光速是光在真空中传播的速度，约为每秒299,792,458米。
光速的测量
光速的测量可以追溯到17世纪，当时科学家们开始尝试测量光速 。
光速与相对论的关系
相对论是由爱因斯坦提出的，它解释了光速在不同介质中的变化以 及光速对时间的影响。
大学物理ppt课件
目录
CONTENTS
• 力学部分 • 电磁学部分 • 光学部分 • 量子物理部分 • 实验物理部分
01
力学部分
牛顿运动定律
牛顿第一定律
物体总保持匀速直线运动或静止状态，除非作用在它 上面的力迫使它改变这种状态。
牛顿第二定律
物体的加速度与作用力成正比，与物体质量成反比。
牛顿第三定律
经典实验重现及解析
经典实验选择
选择一些经典的物理实验进行重现及解析， 例如牛顿第二定律、胡克定律等，需要了解 这些实验的背景和意义。
实验装置与操作
根据选择的经典实验，准备相应的实验装置和器材 ，掌握实验操作流程和数据采集方法。
结果分析与讨论
对实验结果进行分析和讨论，理解实验原理 和结论，并与理论进行比较和验证。
大学物理力学(全)ppt课件
碰撞后两物体粘在一起以 共同速度运动的碰撞。此 时机械能损失最大，动能
之和最小。
05
流体力学基础
流体的性质与分类
流体的定义
流体是指在外力作用下，能够连续变形且不能恢复原 来形状的物质。
流体的性质
流动性、压缩性、黏性。
流体的分类
按物理性质可分为气体和液体；按化学性质可分为纯 净物和混合物。
流体静力学
重力势能
重力做功与路径无关，只与初末 位置的高度差有关。 03
机械能守恒定律
04 只有重力或弹力做功的物体系统 内，动能与势能可以相互转化， 而总的机械能保持不变。
刚体定轴转动动力学
刚体定轴转动的描述
角速度、角加速度和转动惯量等物理量的定义和 计算。
刚体定轴转动的动能定理
刚体定轴转动时，合外力矩对刚体所做的功等于 刚体转动动能的变化。
弹性势能与动能之间的转化
在振动过程中，物体的动能和弹性势能不断相互转化。
弹性碰撞与非弹性碰撞
弹性碰撞
碰撞过程中，物体间无机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以相同的速度分开
，且动能之和不变。
非弹性碰撞
碰撞过程中，物体间有机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以不同的速度分开
，且动能之和减小。
完全非弹性碰撞
伯努利方程的应用
伯努利方程在流体力学中有广泛的应用，如计算管道中流体的流速和流量、分析机翼升力原理、解释 喷雾器工作原理等。同时，伯努利方程也是一些工程领域（如水利工程、航空航天工程等）中设计和 分析的重要依据。
06
分析力学基础
约束与自由度
约束的概念
约束是对物体运动的一种限制，它减少了物体的自 由度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律（惯性定律）
之和最小。
05
流体力学基础
流体的性质与分类
流体的定义
流体是指在外力作用下，能够连续变形且不能恢复原 来形状的物质。
流体的性质
流动性、压缩性、黏性。
流体的分类
按物理性质可分为气体和液体；按化学性质可分为纯 净物和混合物。
流体静力学
重力势能
重力做功与路径无关，只与初末 位置的高度差有关。 03
机械能守恒定律
04 只有重力或弹力做功的物体系统 内，动能与势能可以相互转化， 而总的机械能保持不变。
刚体定轴转动动力学
刚体定轴转动的描述
角速度、角加速度和转动惯量等物理量的定义和 计算。
刚体定轴转动的动能定理
刚体定轴转动时，合外力矩对刚体所做的功等于 刚体转动动能的变化。
弹性势能与动能之间的转化
在振动过程中，物体的动能和弹性势能不断相互转化。
弹性碰撞与非弹性碰撞
弹性碰撞
碰撞过程中，物体间无机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以相同的速度分开
，且动能之和不变。
非弹性碰撞
碰撞过程中，物体间有机 械能损失的碰撞。碰撞后 两物体以不同的速度分开
，且动能之和减小。
完全非弹性碰撞
伯努利方程的应用
伯努利方程在流体力学中有广泛的应用，如计算管道中流体的流速和流量、分析机翼升力原理、解释 喷雾器工作原理等。同时，伯努利方程也是一些工程领域（如水利工程、航空航天工程等）中设计和 分析的重要依据。
06
分析力学基础
约束与自由度
约束的概念
约束是对物体运动的一种限制，它减少了物体的自 由度。
牛顿运动定律
牛顿第一定律（惯性定律）
大学物理力学基础课件
大学物理力学基础课件一、引言欢迎大家来到大学物理力学基础课程。
力学作为物理学的基础部分，研究物体之间的相互作用以及运动规律。
本课程将为大家介绍力学的基本概念、原理和应用，帮助大家建立起扎实的力学基础。
二、基本概念1. 物理量与单位在力学中，我们需要研究一些基本的物理量，如质量、长度、时间等。
这些物理量需要用特定的单位来进行测量和表示。
本节将介绍力学中常用的物理量及其单位。
2. 物体的运动物体的运动是力学研究的核心内容之一。
我们将从描述物体的运动状态开始，介绍位移、速度和加速度等概念，并探讨匀速直线运动和加速直线运动的特点和规律。
三、牛顿三定律1. 第一定律：惯性定律牛顿的第一定律指出，如果一个物体没有受到外力作用，或者所受的外力平衡，那么物体将保持静止或匀速直线运动的状态。
我们将详细讨论这一定律的内容和适用条件。
2. 第二定律：动量定律牛顿的第二定律是力学中最核心的定律之一，它描述了物体所受合力与物体产生的加速度之间的关系。
我们将介绍如何计算物体所受合力以及加速度，并进一步研究力、质量和加速度之间的关系。
3. 第三定律：作用与反作用定律牛顿的第三定律阐述了物体间相互作用的本质。
根据该定律，任何两个物体之间的相互作用力大小相等、方向相反。
我们将详细讨论这一定律的应用，如弹射运动和摩擦力等问题。
四、能量和工作1. 功和功率在力学中，除了研究物体的运动外，我们还需要考虑物体所受力所做的功以及功率的概念。
本节将介绍功的计算方法和功率的定义，并讨论它们的物理意义和应用。
2. 动能和势能能量是物理学中一个重要的概念，它是描述物体运动状态的一种量度。
我们将讨论动能和势能的概念，并研究它们与力学定律的关系，如动能定理和机械能守恒定律等。
五、碰撞和线性动量守恒定律1. 弹性碰撞碰撞是物体间相互作用的一种表现形式。
本节将介绍碰撞的基本概念，并重点讨论弹性碰撞的特点和线性动量守恒定律在弹性碰撞中的应用。
2. 完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞是碰撞的另一种形式，它会使物体之间的动能发生改变。
108842-大学物理-普通物理学-Chap 3-2
W
B F
A
dr
m
v
vdv
v0
1 2
mv 2
1 2
mv02
定义：质点的动能
Ek
1 mv 2 2
（ 单位：J ）
v0 v
质点的动能定理： 力对质点所做的功等于质点动能的增量。
W Ek Ek0 Ek
➢ 功和能是两个不同的物理量。功是过程量（保守力的功除 外），能量为状态量。能量的变化必需通过做功来实现。 所以：功是质点能量变化的量度。 仅在机械运动中
质量分别为m1和 m2的两块木板用质量可忽略的弹 习题3-18 簧相连并置于地上。求对上面的木板必须施以多大
的正压力，才能使该力撤去后上面的木板跳至最高
点时，下面的木板刚好能被提离地面。
x
取弹簧自然伸长时m1的位置
F o m1 x1
x2
为弹性势能和重力势能的零点。
m2
N
上板受压时：
F m1g kx1
m1v1 m2v2 m1v1'm2v2' ( 1 )
v1
v2
f
f
v1'
v2'
对心碰撞中： 牛顿碰撞定律： e v2'v1'
v1 v2
( 2 )
v2'v1' 称为分离速度
v1 v2 e
称为接近速度 称为恢复系数，由材料决定，可由实验测出。
1、非完全弹性碰撞： 0 < e < 1
碰撞后，小球产生的形变部分恢复，系统的动能一部分
dW mg dr mg cos ds mgl cos d
W mgl 0 cos d mgl sin
因为张力不做功，由动能定理：
大学物理(31-32)教程文件
L
dLdI dt dt
１)式中负号是楞次定律的数学表示式——自感电动势的方向总
是阻碍回路电流的变化，即
当 当
回 回
路 路
中 中
电 ε阻 流碍 增其 加增 ε时 与 I反 加 ，向 ，。 故
L
L
电 ε阻 流碍 减其 少减 ε时 与 I同 少 ，向 ，。 故
L
L
２)上式表明回路中自感电动势的大小与回路中电流的变化率成
dq d dt dt
d
s
s
d dt
Dds
s
d D dt
(1 ) D dS qd V
(3) S L E dl S B t V dS
(2) B dS0
S
(4 ) LH d l S dS S D t dS
麦克斯韦电磁理论的基本思想有两点：
除静止电荷产生无旋电场外，变化的磁场产生涡旋电场； 除传导电流激发磁场外，变化的电场（位移电流）也激发涡旋磁场。
互感电动势:
12
M
dI 2 dt
21
M
dI1 dt
M表示两线圈的互感系数
互感的计算方法:
先设某一线圈中通以电流 I
线圈的磁通量 Φ M
求出另一
1)互感电动势的大小与互感系数成正比，与邻近线圈中电流的变化 率正比。
2)式中负号表示互感电动势的方向总是阻碍邻近线圈中电流的变化.
3.自感磁能
Wm
1 2
2.互感
在相邻的线圈中，由于邻近线圈中电流发生变化而引起电磁感应 的现象――谓之互感.
Φ21 M I1
Φ12 MI2
M表示两线圈的互感系数
１)互感系数的单位与自感系数相同。互感系数不易计算, 一般常用实验测定。
《大学物理学》PPT课件
课程内容包括力学、热学、电磁学、光学和近 代物理等基础知识，涉及物质的基本性质、相 互作用和运动规律等方面。
大学物理学不仅是后续专业课程的基础，也是 培养学生科学素质、创新思维和实践能力的重 要途径。
学习目标与要求
01 掌握物理学基本概念、原理和定律，理解 物理现象的本质和规律。
02
能够运用物理学知识分析和解决实际问题 ，具备实验设计和数据处理的能力。
角动量守恒定律
在不受外力矩作用的封闭系统中，系统的总角动量保 持不变。
能量守恒定律
在封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种 形式转化为另一种形式。
03
热学基础与热力学定律
温度与热量概念
01
温度定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧
烈程度。
02
热量概念
热量是指当系统状态的改变来源于热学平衡条件的破坏，也即来源于系
05
光学原理与现象解析
几何光学基础
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传 播，形成影子、日食、月食等
现象。
光的反射
光在两种物质分界面上改变传 播方向又返回原来物质中的现 象，遵循反射定律。
光的折射
光从一种透明介质斜射入另一 种透明介质时，传播方向发生 改变的现象，遵循折射定律。
透镜成像
凸透镜和凹透镜对光线的作用 及成像规律，包括放大、缩小
库仑定律与电场强度
阐述库仑定律的内容，电场强度的定义及计算 。
电势与电势能
解释电势的概念，电势差的计算，电势能的定义及性质。
稳恒电流与电路分析
1 2
电流与电阻
介绍电流的形成，电阻的定义及影响因素。
欧姆定律与焦耳定律
大学物理学不仅是后续专业课程的基础，也是 培养学生科学素质、创新思维和实践能力的重 要途径。
学习目标与要求
01 掌握物理学基本概念、原理和定律，理解 物理现象的本质和规律。
02
能够运用物理学知识分析和解决实际问题 ，具备实验设计和数据处理的能力。
角动量守恒定律
在不受外力矩作用的封闭系统中，系统的总角动量保 持不变。
能量守恒定律
在封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种 形式转化为另一种形式。
03
热学基础与热力学定律
温度与热量概念
01
温度定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上来讲是物体分子热运动的剧
烈程度。
02
热量概念
热量是指当系统状态的改变来源于热学平衡条件的破坏，也即来源于系
05
光学原理与现象解析
几何光学基础
光的直线传播
光在同种均匀介质中沿直线传 播，形成影子、日食、月食等
现象。
光的反射
光在两种物质分界面上改变传 播方向又返回原来物质中的现 象，遵循反射定律。
光的折射
光从一种透明介质斜射入另一 种透明介质时，传播方向发生 改变的现象，遵循折射定律。
透镜成像
凸透镜和凹透镜对光线的作用 及成像规律，包括放大、缩小
库仑定律与电场强度
阐述库仑定律的内容，电场强度的定义及计算 。
电势与电势能
解释电势的概念，电势差的计算，电势能的定义及性质。
稳恒电流与电路分析
1 2
电流与电阻
介绍电流的形成，电阻的定义及影响因素。
欧姆定律与焦耳定律
大学物理学ppt课件
电势差与电场强度的关系
电势的定义及计算
电势与电势差
01
03 02
静电场与恒定电场
01
静电场中的导体与电介质
02
导体的静电平衡
03
电介质的极化
静电场与恒定电场
01 02 03
恒定电场与电流 欧姆定律与焦耳定律
电流密度与电动势
恒定磁场与电磁感应
磁感应强度与磁场力
磁场对电流的作用力
磁感应强度的定义及 计算
动量与冲量的定义及性质
动量守恒定律的条件与表 达式
动量定理的推导与应用
碰撞问题中的动量守恒定 律
角动量定理与角动量守恒定律
角动量与力矩的定义及 性质
角动量守恒定律的条件 与表达式
01
02
03
角动量定理的推导与应 用
04
刚体定轴转动中的角动 量守恒定律
功、能、机械能守恒定律
功的定义及计算方法
机械能守恒定律的条件与表 达式
热力学第一定律
热力学第一定律的表述
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或 其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不 变。
热力学第一定律的数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统与外 界交换的热量，W表示外界对系统所做的功。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
现状
当代物理学正在探索宇宙起源、物质 反物质不对称、暗物质与暗能量等前 沿问题，同时也在发展新的理论和实 验技术。
大学物理学的课程目标
01
掌握物理学的基本概念和基本原理，理解物理现象的本 质和规律。
02
培养分析和解决物理问题的能力，掌握物理学的研究方 法和实验技能。
大学物理学(上册)(第二版)(滕保华-吴明和)PPT模板全文
第二篇热力学与统计物理初步
第7章统计物理初步
2
7.2理想气体的微观模型、压强和温度的统计意义
3
7.3能量按自由度均分定理
1
7.1热力学系统与平衡态
6
*7.6量子统计分布简介
5
7.5玻尔兹曼分布定律
4
7.4麦克斯韦气体分子速率分布
第二篇热力学与统计物理初步
第7章统计物理初步
人物小传玻尔兹曼(Boltzmann,1844～1906)
6.4相对论时空观
6.5相对论的速度合成
6.6相对论动力学基础
第一篇力学
第6章狭义相对论
Байду номын сангаас
01
02
03
04
6.7广义相对论简介
人物小传爱因斯坦(AlbertEnsteini,1879～1955)
思考题
习题
03
第二篇热力学与统计物理初步
第二篇热力学与统计物理初步
第7章统计物理初步第8章热力学第9章气体和凝聚态
单击此处添加标题
第一篇力学
第1章运动学
1.1参考系坐标系对称性
1.3描述一般曲线运动的线参量与角参量
阅读材料物理学中的简单性与对称性概述
1.2运动叠加原理理想模型化方法
1.4相对运动
人物小传牛顿(IsaacNewton,1642~1727)
第一篇力学
第1章运动学
习题
思考题
第一篇力学
第2章质点动力学
5.2平面简谐波的运动方程
5.3波动的动力学方程
02
04
05
06
5.4波的能量
5.5声波、超声波和次声波
5.6波的叠加
第一篇力学
第7章统计物理初步
2
7.2理想气体的微观模型、压强和温度的统计意义
3
7.3能量按自由度均分定理
1
7.1热力学系统与平衡态
6
*7.6量子统计分布简介
5
7.5玻尔兹曼分布定律
4
7.4麦克斯韦气体分子速率分布
第二篇热力学与统计物理初步
第7章统计物理初步
人物小传玻尔兹曼(Boltzmann,1844～1906)
6.4相对论时空观
6.5相对论的速度合成
6.6相对论动力学基础
第一篇力学
第6章狭义相对论
Байду номын сангаас
01
02
03
04
6.7广义相对论简介
人物小传爱因斯坦(AlbertEnsteini,1879～1955)
思考题
习题
03
第二篇热力学与统计物理初步
第二篇热力学与统计物理初步
第7章统计物理初步第8章热力学第9章气体和凝聚态
单击此处添加标题
第一篇力学
第1章运动学
1.1参考系坐标系对称性
1.3描述一般曲线运动的线参量与角参量
阅读材料物理学中的简单性与对称性概述
1.2运动叠加原理理想模型化方法
1.4相对运动
人物小传牛顿(IsaacNewton,1642~1727)
第一篇力学
第1章运动学
习题
思考题
第一篇力学
第2章质点动力学
5.2平面简谐波的运动方程
5.3波动的动力学方程
02
04
05
06
5.4波的能量
5.5声波、超声波和次声波
5.6波的叠加
第一篇力学
大学物理课件全套
热力学第二定律的数学表达式
对于可逆过程，dS=(dQ/T)；对于不可逆过程，dS>(dQ/T)，其中S表示熵，T表示温度，dQ表示微小热量变化。
热力学第二定律的应用
用于判断热力学过程进行的方向和限度，以及分析热机、制冷机等热力设备的性能极限。
热力学第二定律的表述
热力学函数
描述系统热力学状态的物理量，如内能、焓、熵等。这些函数与系统的温度、压力、体积等状态参量有关。
近现代物理学
物理学的发展历史
1
2
3
通过学习大学物理课程，使学生掌握物理学的基本概念、原理和定律，理解物质的基本结构和相互作用。
掌握物理学的基本概念和原理
通过课程学习和实验训练，培养学生运用物理学知识分析和解决问题的能力，提高学生的科学素养和实践能力。
培养分析和解决问题的能力
介绍物理学的前沿研究领域和应用领域，拓宽学生的视野和知识面，激发学生的创新精神和探索欲望。
法拉第电磁感应定律
相对速度
两个物体之间的相对速度是它们相对于同一参考系的速度之差。相对速度的大小和方向取决于两个物体的速度和它们之间的相对位置。
加速度变换公式
在不同参考系中观察同一物体的运动时，需要用到加速度变换公式来转换加速度的值。这个公式涉及到参考系之间的相对速度和相对加速度。
相对运动
03
CHAPTER
牛顿运动定律
系统不受外力或所受外力的矢量和为零。
动量定理和动量守恒定律
01
功
力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积。
02
表达式
W = Fs cosα
03
正负功的判断
力与位移方向相同做正功，相反做负功。
对于可逆过程，dS=(dQ/T)；对于不可逆过程，dS>(dQ/T)，其中S表示熵，T表示温度，dQ表示微小热量变化。
热力学第二定律的应用
用于判断热力学过程进行的方向和限度，以及分析热机、制冷机等热力设备的性能极限。
热力学第二定律的表述
热力学函数
描述系统热力学状态的物理量，如内能、焓、熵等。这些函数与系统的温度、压力、体积等状态参量有关。
近现代物理学
物理学的发展历史
1
2
3
通过学习大学物理课程，使学生掌握物理学的基本概念、原理和定律，理解物质的基本结构和相互作用。
掌握物理学的基本概念和原理
通过课程学习和实验训练，培养学生运用物理学知识分析和解决问题的能力，提高学生的科学素养和实践能力。
培养分析和解决问题的能力
介绍物理学的前沿研究领域和应用领域，拓宽学生的视野和知识面，激发学生的创新精神和探索欲望。
法拉第电磁感应定律
相对速度
两个物体之间的相对速度是它们相对于同一参考系的速度之差。相对速度的大小和方向取决于两个物体的速度和它们之间的相对位置。
加速度变换公式
在不同参考系中观察同一物体的运动时，需要用到加速度变换公式来转换加速度的值。这个公式涉及到参考系之间的相对速度和相对加速度。
相对运动
03
CHAPTER
牛顿运动定律
系统不受外力或所受外力的矢量和为零。
动量定理和动量守恒定律
01
功
力对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力与位移夹角的余弦三者的乘积。
02
表达式
W = Fs cosα
03
正负功的判断
力与位移方向相同做正功，相反做负功。
大学物理31-32教材
求(1)板间位移电流密度 (2)两板间距离两板中心连线r(r<R)的
各点磁感应强度大小。
解：（1）首先由位移电流公式：j
dD dt
0
dE dt
（2）由安培环路定理
H dl j dS
Hr
L
S
D
由于磁场对称分布，即在环周上各点H值相等所以：
2
rH
r2
0
2.在真空中，如果一均匀电场的能量体密度与B=0.5T的 均匀磁场的能量体密度相等，那么此电场的场强为__。
解：磁场的能量密度为w W 1 H 2 1 B H
V2
2
电场的能流密度为we
1 E2
2
1 2
E
D,其中r
0
, 光速c
依题意，电场的能流密度=磁场的能量密度,有
解：设圆柱截面半径为R，根据安培环路定理
L Bdl 2 rB 0 Ii
当r
R时，B
0 2 r
I R2
r2
0 Ir 2 R2
磁场能流密度w
W V
=
1 2
B2
0
0
2
(
I 2r2
4 2R
4
)
单位长度的磁场能dW
wdV
0
2
I 2r2
4 2R4
2 r 1 dr
解:
1.由位移电流密度的公式：jD
dD dt
0
dE dt
位移电流的方向与E增加的方向一致 所以为：垂直纸面向里
大学物理基础课程课件
学习刚体的旋转运动，如角位移、角速度、 角加速度等。
转动惯量
介绍转动惯量的概念和计算方法。
角动量守恒定律
解释角动量守恒的原理和应用。
万有引力定律
探讨万有引力定律的概念和应用。了解行星轨道、人造卫星等天体运动现象，并解释引力场和地球重力 的原理。
静电场和库仑定律
介绍静电场的概念和性质，学习库仑定律并了解静电力的作用原理。探索静电现象和应用。
电势能和电势差
了解电势能和电势差的概念和计算方法。探索电场中带电粒子的行为和电势 差在电路中的应用。
物体将保持匀速直线运动，直到外力
第二定律
2
作用于它。
力等于物体质量乘以加速度。F=ma。
3
第三定律
作用力和反作用力大小相等，方向相 反。
动量守恒和碰撞
弹性碰撞
碰撞前后动量守恒且动能守恒，物体间没有能量 损失。
非弹性碰撞
碰撞前后动量守恒但动能不守恒，物体间有能量 损失或转化。
旋转和角动16个主题，从物理学概述到电势能和电势差。通过这 些课程，我们将解释物质的运动和相互作用背后的基本原理。
运动学基础
了解物体的运动是物理学的基石。在这个模块中，我们将探讨位移、速度、加速度等运动学概念，并学 习如何应用运动学方程解决问题。
牛顿三定律
1
第一定律
转动惯量
介绍转动惯量的概念和计算方法。
角动量守恒定律
解释角动量守恒的原理和应用。
万有引力定律
探讨万有引力定律的概念和应用。了解行星轨道、人造卫星等天体运动现象，并解释引力场和地球重力 的原理。
静电场和库仑定律
介绍静电场的概念和性质，学习库仑定律并了解静电力的作用原理。探索静电现象和应用。
电势能和电势差
了解电势能和电势差的概念和计算方法。探索电场中带电粒子的行为和电势 差在电路中的应用。
物体将保持匀速直线运动，直到外力
第二定律
2
作用于它。
力等于物体质量乘以加速度。F=ma。
3
第三定律
作用力和反作用力大小相等，方向相 反。
动量守恒和碰撞
弹性碰撞
碰撞前后动量守恒且动能守恒，物体间没有能量 损失。
非弹性碰撞
碰撞前后动量守恒但动能不守恒，物体间有能量 损失或转化。
旋转和角动16个主题，从物理学概述到电势能和电势差。通过这 些课程，我们将解释物质的运动和相互作用背后的基本原理。
运动学基础
了解物体的运动是物理学的基石。在这个模块中，我们将探讨位移、速度、加速度等运动学概念，并学 习如何应用运动学方程解决问题。
牛顿三定律
1
第一定律
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物理学
五版
人们常说：“知冷知热”，这里所说的冷热是人们
对环境的一种感受。在季节交替、气候变换中人们观察 和认识了周围的热现象。虽然热现象在自然界中很普遍， 但热的本质却难以认识。 正是在某些理论和实践方面的成功，使热质说在18 世纪广泛被人们所接受。 由此认识到热是一种能量，因而否定了热质说。现
在，热质说能解释的现象热动说都能解释，热质说不能
lim Wi i
N i
dW f ( ) d
dN f ( )d N dW表示物理量取值在 ~ d 范围内的微观状态数 占总微观状态数的百分比。 dW
f ( )表示物理量取值在 附近单位区间内的微观状态数
占总微观状态数的百分比。
气体分子热运动的基本特性：无序性、偶然性。
气体处于平衡态时，尽管单个分子的运动状态具有偶然性， 但大量分子的整体表现却包含着统计规律性。
Байду номын сангаас
10
物理学
五版
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
( p,V , T )
V
( p,V , T )
o
特点： 单一性(p，T 处处相等)；
物态的稳定性——与时间无关；
自发过程的终点； 热动平衡(有别于力平衡)； 平衡状态在p-V图上用一个点来表示。
7
物理学
五版
三、热力学第零定律 物体A和 B分别与物体C处于热平衡的状态，那么 A和 B之间也处于热平衡。 四、理想气体物态方程 理想气体是指任何情况下都遵守三个实验定律（Boyle, Gay Lussac,Charles）及Avogadro定律的气体。 物态方程：理想气体处于平衡态时宏观物态参量间的 函数关系。
13
3
物理学
五版
二、研究对象 热现象：与温度有关的物理性质的变化。 热运动：物质内部大量分子和原子无规则、永不停息 的运动。 三、研究的物理量 微观量：描述个别分子运动状态的物理量(不可直接测 等。 量)，如分子的m， 宏观量：表示大量分子集体特征的物理量(可直接测 量)，如 p，V，T 等。 微观量 统计平均 宏观量
11
物理学
五版
当小球数N 足够大时粒子的分布具有统计规律。
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
设 N i 第 i 格中的粒子数 粒子总数 N Ni
接受的“摩擦生热”等现象，热动说也能解释。 热动说说明了热的实质，为热学发展奠定了基础。
物理学
五版
热学
物理学
五版
一、热的本质 ◆ 热质说 认为热是一种没有重量的物质，看不见、摸不着、没 有固定的形状，存在于各种物体中。热在物体之间的流动 就是热质的流动。作为量热学的基础解释了热传导、热平 衡现象。以此为基础，瓦特提出和改进了蒸汽机，卡诺提 出了关于热机效率的理论。 ◆ 热动说 认为热是物质的一种运动形式，是物质内部大量分子 和原子运动的表现。分子和原子的这种运动是无规则、永 不停息的，称为热运动。布朗运动是热动说的有利证据。 焦耳证明热量与一定量的机械功相等，克劳修斯和开尔文 发现热量是能量传递的一种量度。热是一种能量。
◆
体积 V ：气体所能达到的最大空间（几何参量）。
3 3 单位：1 m 10 l
◆
温度 T ：气体冷热程度的量度（热学参量）。 单位： K （开尔文)
T 273 .15 t
6
物理学
五版
二、平衡态 一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时 间，系统达到一个稳定的宏观性质不随时间变化的状态称 为平衡态。 p
4
物理学
五版
四、研究方法 ◆ 热力学——宏观描述 通过总结实验观测结果，给出宏观物体热现象的规律， 从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系 和条件。 特点：具有可靠性；应用宏观参量；知其然而不知其所然。
◆ 气体动理论——微观描述
研究由大量作热运动粒子构成的系统，应用模型假设和 统计方法。 特点：可以揭示宏观热现象的微观本质；有局限性，与 实际有偏差，不可任意推广。
◆ 两种方法的关系：相辅相成。
5
物理学
五版
平衡态
理想气体物态方程
一、气体的物态参量(宏观量) ◆ 气体压强 p ：作用在容器壁单位面积上 的正压力（力学参量）。 单位：1 Pa 1 N m2 标准大气压：45°纬度海平面处，0℃时的 大气压。
p ,V , T
1 atm 1.013105 Pa
i
Ni Wi lim N N
概率：粒子在第 i 格中出现的可 能性大小。
Wi
i i
Ni 1 N
伽尔顿板
归一化条件
12
物理学
五版
一般地，当测量次数无限增加时，某一物理量 的平 均值定义为： N ii lim N N1 N1 ... Ni ... N i N
（D） pV (m T )
pV 提示： N nV kT
9
物理学
五版
物质的微观模型
统计规律性
宏观物体都是由大量彼此有相互作用的分子组成。大量实验 事实表明这些分子都在作永不停止的无规则运动。
例如：常温和常压下的氧气分子
450m s -1
~ 107 m
z ~ 10 s
10 -1
M N pV RT RT RT M NA
R 8.31 J m ol1 K 1
NkT p nkT V
k 1.381023 J K 1
n：气体分子数密度。
8
物理学
五版
课 堂 训 练
理想气体体积为V，压强为p，温度为T。一个分子的质量 为m ，k 为玻耳兹曼常数，R 为摩尔气体常数，则该理想气体 的分子数为： （A） pV m （B） pV ( RT ) （C） pV (kT )
五版
人们常说：“知冷知热”，这里所说的冷热是人们
对环境的一种感受。在季节交替、气候变换中人们观察 和认识了周围的热现象。虽然热现象在自然界中很普遍， 但热的本质却难以认识。 正是在某些理论和实践方面的成功，使热质说在18 世纪广泛被人们所接受。 由此认识到热是一种能量，因而否定了热质说。现
在，热质说能解释的现象热动说都能解释，热质说不能
lim Wi i
N i
dW f ( ) d
dN f ( )d N dW表示物理量取值在 ~ d 范围内的微观状态数 占总微观状态数的百分比。 dW
f ( )表示物理量取值在 附近单位区间内的微观状态数
占总微观状态数的百分比。
气体分子热运动的基本特性：无序性、偶然性。
气体处于平衡态时，尽管单个分子的运动状态具有偶然性， 但大量分子的整体表现却包含着统计规律性。
Байду номын сангаас
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物理学
五版
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( p,V , T )
V
( p,V , T )
o
特点： 单一性(p，T 处处相等)；
物态的稳定性——与时间无关；
自发过程的终点； 热动平衡(有别于力平衡)； 平衡状态在p-V图上用一个点来表示。
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物理学
五版
三、热力学第零定律 物体A和 B分别与物体C处于热平衡的状态，那么 A和 B之间也处于热平衡。 四、理想气体物态方程 理想气体是指任何情况下都遵守三个实验定律（Boyle, Gay Lussac,Charles）及Avogadro定律的气体。 物态方程：理想气体处于平衡态时宏观物态参量间的 函数关系。
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3
物理学
五版
二、研究对象 热现象：与温度有关的物理性质的变化。 热运动：物质内部大量分子和原子无规则、永不停息 的运动。 三、研究的物理量 微观量：描述个别分子运动状态的物理量(不可直接测 等。 量)，如分子的m， 宏观量：表示大量分子集体特征的物理量(可直接测 量)，如 p，V，T 等。 微观量 统计平均 宏观量
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物理学
五版
当小球数N 足够大时粒子的分布具有统计规律。
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
设 N i 第 i 格中的粒子数 粒子总数 N Ni
接受的“摩擦生热”等现象，热动说也能解释。 热动说说明了热的实质，为热学发展奠定了基础。
物理学
五版
热学
物理学
五版
一、热的本质 ◆ 热质说 认为热是一种没有重量的物质，看不见、摸不着、没 有固定的形状，存在于各种物体中。热在物体之间的流动 就是热质的流动。作为量热学的基础解释了热传导、热平 衡现象。以此为基础，瓦特提出和改进了蒸汽机，卡诺提 出了关于热机效率的理论。 ◆ 热动说 认为热是物质的一种运动形式，是物质内部大量分子 和原子运动的表现。分子和原子的这种运动是无规则、永 不停息的，称为热运动。布朗运动是热动说的有利证据。 焦耳证明热量与一定量的机械功相等，克劳修斯和开尔文 发现热量是能量传递的一种量度。热是一种能量。
◆
体积 V ：气体所能达到的最大空间（几何参量）。
3 3 单位：1 m 10 l
◆
温度 T ：气体冷热程度的量度（热学参量）。 单位： K （开尔文)
T 273 .15 t
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物理学
五版
二、平衡态 一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时 间，系统达到一个稳定的宏观性质不随时间变化的状态称 为平衡态。 p
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物理学
五版
四、研究方法 ◆ 热力学——宏观描述 通过总结实验观测结果，给出宏观物体热现象的规律， 从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系 和条件。 特点：具有可靠性；应用宏观参量；知其然而不知其所然。
◆ 气体动理论——微观描述
研究由大量作热运动粒子构成的系统，应用模型假设和 统计方法。 特点：可以揭示宏观热现象的微观本质；有局限性，与 实际有偏差，不可任意推广。
◆ 两种方法的关系：相辅相成。
5
物理学
五版
平衡态
理想气体物态方程
一、气体的物态参量(宏观量) ◆ 气体压强 p ：作用在容器壁单位面积上 的正压力（力学参量）。 单位：1 Pa 1 N m2 标准大气压：45°纬度海平面处，0℃时的 大气压。
p ,V , T
1 atm 1.013105 Pa
i
Ni Wi lim N N
概率：粒子在第 i 格中出现的可 能性大小。
Wi
i i
Ni 1 N
伽尔顿板
归一化条件
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物理学
五版
一般地，当测量次数无限增加时，某一物理量 的平 均值定义为： N ii lim N N1 N1 ... Ni ... N i N
（D） pV (m T )
pV 提示： N nV kT
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物理学
五版
物质的微观模型
统计规律性
宏观物体都是由大量彼此有相互作用的分子组成。大量实验 事实表明这些分子都在作永不停止的无规则运动。
例如：常温和常压下的氧气分子
450m s -1
~ 107 m
z ~ 10 s
10 -1
M N pV RT RT RT M NA
R 8.31 J m ol1 K 1
NkT p nkT V
k 1.381023 J K 1
n：气体分子数密度。
8
物理学
五版
课 堂 训 练
理想气体体积为V，压强为p，温度为T。一个分子的质量 为m ，k 为玻耳兹曼常数，R 为摩尔气体常数，则该理想气体 的分子数为： （A） pV m （B） pV ( RT ) （C） pV (kT )