物理学2007第四章
大学物理 第四章
b a
质点动能定理：
5
§4.2 动能定理
质点系动能定理
F1
b
f1 = − f 2
r11
m
m
r2
2
F2
O 外力做功A外 内力做功A内
a
A内 + A外 = E k 2 − E k 1
质点系动能定理
质点系总动能
6
§4.2 动能定理
例4.2：已知一质量为m的质点做平面曲线运动，其运动方程为 试求在t=0到t=π/2ω时间内质点所受合外力的功。
解：（利用动能定理）
t=0 t=π/2ω
7
A = F • r = Fr cosθ
重力做功：
§4.3 保守力做功、势能
dA = − mg cos αds = − mgdy
重力做功只与 质点始末位置 有关，与质点 经过路径无关
8
§4.3 保守力做功、势能
弹簧弹性力做功：
弹簧弹性力做功只与质 点始末位置有关，与质 点经过路径无关
第四章 功和能
做功是物体能量改变的原因之一，是物 体机械能改变的唯一原因。
主要内容： 一个定理：动能定理 一个原理：功能原理 一个定律：机械能守恒定律 三个概念：功、动能、势能
§4.1 力的空间累积效应
功的定义：
A = F • r = Fr cos θ
元功的定义：
θ
r
θ
dA = F cos θdr = F • dr
解：
平衡方程为：
力F做功：
4
§4.2 动能定理
b Aab = ∫a F • dr = ∫a F cos αdr
b
力F对质点m沿曲 线从a到b做的功：
物理学第四章知识点总结
物理学第四章知识点总结第四章主要内容是力和压力第一节力1、力的概念力是一种相互作用，是一种可以改变物体形态或状态的物理量，是物体之间的相互作用。
2、力的性质(1) 力的作用是相互的。
(2) 力有大小和方向。
(3) 力可以使物体产生变化，而且是物理量。
(4) 力是矢量，有大小和方向。
3、力的计算力的大小和方向都是有实际意义的，力是矢量，有大小和方向。
力的计算要按照力的平行四边形法则来计算。
4、万有引力任何两个物体之间都有万有引力。
万有引力的大小与质量有关系。
5、弹力当物体受到变形时，产生弹性形变所产生的力叫做弹力。
6、弹性力和非弹性力(1) 弹性力：弹性形变所产生的力。
弹性形变是指在物体内部弹性变形，而不改变其形状的变形。
(2) 非弹性力：非弹性形变所产生的力。
非弹性形变是指在物体内部非弹性变形，而改变其形状的变形。
7、摩擦力摩擦力是两个物体相互接触时，在相互接触面上出现的一个与运动方向相反的力。
8、力的平行四边形法则如果一个物体受到一组几个共静力的作用，那么它受到的合外力等于这些力合成的结果。
第二节压力1、压力的概念压力是单位面积上的力。
形象地说：压力是对物体的作用力，是单位面积上的力。
2、压力的计算压力=力/面积3、万有引力产生的压力任何两个物体间都有万有引力，所以产生了压力。
4、液体的压力液体中任一点受到来自各个方向的压力，是由于这点上液体分子对这点的作用力的结果。
5、压强压强是单位面积上的压力。
在常见的情况下，常常用单位面积上的力叫做压力，叫做单位面积上的压力，叫做压强。
6、静液压当液体被加在容器中，液体将充分自动的塞满整个容器，液体在容器的作用是将容器的每个部分都用均能。
这种现象叫做静液压。
7、动液压动液压装置是用被通向，有较大压力的流体来传送运动能。
第三节力的组合1、力的平行或反向关系共静力----平行关系缠绕力----交叉关系対立力----反向关系2、单握条件的合外力如果所有的合外力平行，并且在同一线上，那么力的合成为这些力的代数和。
物理学各章基本内容和公式
1．熟悉¾定常流动的特征：流体作定常流动时，空间任意点的流速都不随时间变化。
流线的形状不随时间变化。
流管的位置和形状都不随时间变化。
¾理想流体的特点：绝对不可压缩完全没有黏性2．掌握努利方程，程解决理想流体运动中高度、压强和流速、流量等问题。
¾对水平管：¾连续性方程：¾伯努利方程：4．熟悉平管的应用，3．了解了解黏性流体的流动形态¾泊肃叶定律：¾均匀水平管：p +11．熟悉及其各特征量的意义，简谐运动方程的方法；x v 2．熟悉熟悉3．了解4．掌握成规律，以及合振动振幅最大和最小的条件。
=A ϕ=Δϕ=Δ5．了解成规律及频谱和信号概念；直简谐运动的合成规律。
6．了解了解7．掌握¾描述波三个物理量的关系：8．掌握掌握根据波源简谐运动方程和已知条件写出平面简谐波波动方程的方法。
¾波源振动方程：¾平面简谐波波动方程：9．了解10．熟悉熟悉¾两列相干波在重叠点的相差：ϕ=Δϕ=Δϕ=Δ[2O ϕ[ ϕ干涉加强干涉减弱1．掌握掌握点电荷、点电荷系场强和电势的计算，熟悉连续均匀带电体场强和电势的计算。
¾点电荷的场强：¾场强的叠加原理：¾点电荷的电势：¾电势的叠加原理：2．了解电偶极子、电偶极矩的概念。
3．熟悉¾电场力作功与电势差的关系：ab A =4．熟悉¾电介质极化对静电场的影响：2．熟悉围、圆电流圆心处的磁感应强度公式和叠加原理求解简单形状载流导线的磁感应强度。
1．掌握熟悉磁感应线、磁通量概念。
¾毕奥－萨伐尔定律：¾磁场的迭加原理¾有限长直导线的磁场：4μ=B ¾磁感应强度的方向：线为轴的圆环的切线方向，与电流方向满足右手螺旋法则。
¾无限长直导线的磁场： 直线电流在导线上任一点产生的磁场为零。
大学物理第4章PPT课件
dW=dW1+dW2
第一节 功 和 功 率
因为
所以
f1=-f2
dW=f1·dr1+f2·dr2=f1·dr1-f1·dr2=f1·（dr1-dr2）=f2·dr12 4- 5） 在式（4- 5）中, dr12是m1相对于m2的位移，此相对位移与参考系的 选择无关.由式（4- 5）分析可知，系统内的质点没有相对位移时，一对相互
第二节 动能 动能定理
动量是矢量，不但有大小，而且有方向，这是机械运动 的性质；动能是标量，而且永远为正，它是能量的一种形式， 能量并不限于机械运动.除了动能外，还有其他各种形式的能 量，如电能、热能、光能、原子能等.动能与这些能量是可以 相互转化的.
另外，与动量变化相联系的是力的冲量，冲量是力的时 间累积作用，其效果是使物体的动量发生变化.而与动能变化 相联系的是力所做的功，功是力的空间累积作用，其效果是使 物体的动能发生变化.这两个物理量各自遵从一定的规律，它 们是从不同侧面来描写物体机械运动的物理量.
力做的功等于力的大小与位移沿力的方向的分量的乘积.由
此看出，功是力的空间累积作用.功也可以用力F与位移Δr的标
积表示，即
W=F·Δr
（4- 2）
功是一个标量，但有正负之分，功的正负由F与Δr之间的
夹角θ决定.在国际单位制中，功的单位是牛顿·米（N·m）.
第一节 功 和 功 率
2. 变力的功
式（4- 2）为恒力做功的定义式，但在一般情况下作用 在物体上的力不一定都是恒力，质点也不一定做直线运动.这 时，不能直接用式（4- 2）来讨论变力的功，那么如何计算 变力的功呢？设有一个质点，在大小和方向都随时间变化的 力F作用下，沿任意曲线从a点运动到b点，如图4-2所示.
物理学第四章
Ei Biblioteka 4 0 ri2ri
代入前面场强迭加原理的表达式可得点电荷系产生的电 场在空间某点的场强： n 1 qi 0 E r （4—8） 2 i i 1 4 0 ri 电荷连续分布带电体产生的电场在空间某点的场强
设其中任一电荷元 dq在空间某点 P产生的场强为dE ，则按（4—7） 式可相应列得： 1 dq 0 dE r 2 4 0 r
q1q2 0 q1q2 0 F12 K 2 r12 F21 K 2 r21 r r
q1
0 r 12
r12
q2
F12
第四章 静电场
0 r 代表q1指向q2的矢径 如果以 F 表示q1 对q2 的作用力， 向上的单位矢量，则库仑定律的数学表达式为：
q1
r方
r
2π R
x
dE⊥
P
dE
dE
dE∥
x
1 dl er 2 4π 0 r
dE
dq E = Ex= E∥ = dE∥ = dE cos cos 2 q q q 4 r 0 dl cos cos 将 dq dl代入上式得： E cos dl 2R 2 2 l 4 r 2 l 4 0 r 4 0 r 0 q x 2 2 cos 将 ， ， 代入上式可得： r x R 2R r qx 讨论：当时x=0，E=0，即均匀带电圆环中心的场 E 4 0 ( x 2 R 2 )3 / 2 强为零。当时x>>R时，相当一个点电荷产生的场。
E 1
lr0
q
e
q 1 q 1 q 1 q E 2 2 2 4 0 r2 4 0 r 2 (l / 2) 2 4 r 4 r ( l / 2 ) 0 0 （1）
大学物理第四章
l h N
dl
l G
N′
11
第4章 冲量和动量
例3一篮球质量0.58 kg, 从2.0 m高度下落,到达地 面后,以同样速率反弹, 接触时间仅0.019 s。 F 求 对地平均冲力?
解 篮球到达地面的速率
F(max)
v 2 gh 2 9.8 2 6.3(m/s)
对地平均冲力 2mv 2 0.58 6.3 F 3.8 102 (N) t 0.019 相当于 40 kg 重物所受重力!
解 以M为研究对 象，质点的速度
ds v πt dt
7
第4章 冲量和动量
质点在Ａ、B点的动量大小分别为
mv1 2π kg m s
1
1
mv2 2π kg m s 根据动量定理 I mv mv (mv) 2 1
2 2 (mv) (mv1 ) (mv2 ) 2π 4π 6π kg m s
解 原子衰变前后系统动量守恒 pe p pN 0 因为 pe与 p 垂直：
p N p p
2 e
2 1/ 2
6.5110 kgms
pe
α
23
1
pe 所以：＝arctg 10.6 p
pN
＝ － 0.6 169.4 180 1
解 子弹穿过第一木块时,两木 块速度相同,均为v1
Ft1 m1 m2 v1 0
17
第4章 冲量和动量
子弹穿过第二木块后, 第二木块速度变为v2
Ft2 m2 v2 m2 v1
解得
Ft1 v1 m1 m2
Ft1 Ft2 v2 m1 m2 m2
大学物理第四章课后答案
υ2 l
9. 解： m 下降到斜面瞬间满足机械能守恒： 1 则 mgh = mυ 0 2 2 M 与 m 碰撞后无机械能损失： 1 1 1 mυ 0 2 = Mυ 2 + mυ ′ 2 2 2 2 水平方向 M 与 m 组成的系统动量守恒， 总动量 为 0， Mυ = m υ ′ 解得： υ = 2m 2 gh M ( M + m)
如图所示在一铅直面内有一光滑的轨道左边是一个上升的曲线右边是足够长的水平直线两者平滑连接现有b两个质点b在水平轨道上静止a在曲线部分高h处由静止滑下与b发生完全弹性碰撞碰后a仍可返回上升到曲线轨道某处并再度滑下已知ab两质点的质量a分别为和
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第四章 动量定理
一、 填空 1. 2. 3. 4. 是表示力在空间上累积作用的物理量， 是表示力在时间上累 积作用的物理量。 质点动量定理的微分形式是 。 质点动量定理的积分形式是 。 对于质点系来说，内力 （ “改变”或“不改变” ）质点系中各个质点 的动量，但 （ “改变”或“不改变” ）质点系的总动量。 若质点系沿某坐标方向所受的合外力为零，则 守恒。 如果两物体碰撞过程中，动能完全没有损失，这种碰撞称为 ，否则 就称为 ；如果碰撞后两物体以相同的速度运动，这种碰撞称 为 。 ， 其中 υ10 ,υ1 是某一物
-1-
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题库
上，如图所示。求链条下落在地面的长度为 l 瞬时，地面所受链条的作用力的大 小。 4. 质量为 M 的人，手里拿着一个质量为 m 的物体，此人以与地平面成 α 角的速 度 υ0 向前方跳起，当他达到最高点时，将物体以相对速度 µ 水平向后抛出，由 于物体的抛出，人跳的距离增加多少？假设空气阻力不计。 5. 速度为 υ0 的物体甲和一个质量为甲的 2 倍的静止物体乙作对心碰撞，碰撞后 1 甲物体以 υ 0 的速度沿原路径弹回，求： 3 （1）乙物体碰撞后的速度，问这碰撞是完全弹性碰撞吗？ （2） 如果碰撞是完全非弹性碰撞， 碰撞后两物体的速度为多大？动能损失多少？ 6. 如图所示，质量为 m 的物体从斜面上高度为 h 的 A 点处由静止开始下滑，滑至水平段 B 点 停止，今有一质量 m 的子弹射入物体中，使物 体恰好能返回到斜面上的 A 点处。求子弹的速 度（ AB 段摩擦因数为恒量） 。 7. 如图所示，劲度系数 k = 100 N m 的弹簧， 一 段固 定于 O 点， 另一端 与一 质量 为
大学物理课件 第四章-4
1 2
k
A2
谐振动总能量与振幅平方成正比
说明:该结论对任一谐振系统均成立
16
2、谐振子能量变化规律及曲线
E E E/2 0
说明
E Ek Ep
T’
x
T’=(1/2)T
Ek Ep
Ek Ep
Tt
1. 系统只有保守内力作功，系统机械能守恒。
2. 动能、势能随时间作周期 平衡位置处，Ep=0，Ek最大 性变化，并不断相互转化 最大位移处，Ek=0，Ep最大
可用于比较两个谐振动的步调。
（a） 同相 两振动步调相同。
条件： 2k, k 0,1,2,
（b） 反相 两振动步调相反。
条件： (2k 1), k 0,1,2,
x A1
A2 O - A2
-A1
x2 x1
x
A1
x1
T
A2
tO - A2
x2
-A1
T t
13
c 超前和落后 当当 2 1 k, k 0,1,2,
t
)
2
Acos(
t2
2
)
x、v、a
2A
a
3
A v
A
x
O
-A
- A
T t
- 2A
v超前x / 2
a超前v / 2
a和x反相 15
四、谐振动的能量
1、谐振动能量表达式
以弹簧振子为例
Ep
1 2
kx2
1 2
k[ A cos(t
)]2
Ek
1 2
mv2
1 2
m[Asin(
t
)]2
E
m2 k
= Ek +Ep
物理第四章知识点
物理第四章知识点物理学是自然科学的一个重要分支，涵盖了广泛的研究范围，从微观的粒子物理到宏观的天体物理学。
作为一个普通人，我们大概只知道物理课程中的一些基础知识，比如牛顿三大定律、电磁学中电荷电流的研究，等等。
但这些只是物理学的基础，深入学习物理学，还需掌握更高级的知识。
本文将从物理学的第四章开始，向你介绍一些物理学的高阶知识点，让你对物理学有更深入的了解。
一、力的叠加原理我们先来回顾一下牛顿第二定律：力等于物体的质量乘以加速度F=ma。
在现实生活中，物体通常同时受到多个力的作用。
例如，当你用力推一辆小车时，你的推力、重力和摩擦力都会对小车产生作用。
在这种情况下，力的叠加原理就派上用场了。
力的叠加原理规定，当一个物体受到两个或更多力的作用时，它所受到的合力等于所有作用力的矢量和。
也就是说，如果一个物体同时受到两个力F1和F2的作用，那么它所受到的合力F就等于F1+F2(respectively)J (向量部分省略)。
这个原理的应用范围非常广泛。
例如，在空气中飞行的铁路车厢所受到的合力就等于重力与阻力之和。
力的叠加原理还可以用来解决平衡问题，如吊桥的建设和悬挂物的秤重。
二、动量和动量守恒定律在物理学中，动量是一个非常重要的概念。
动量是物体在运动中的属性，等于它的质量乘以速度，用公式p=mv表示。
动量的方向与速度方向相同。
动量守恒定律是指在没有外力作用时，一个系统的总动量保持不变。
也就是说，如果一个物体的动量发生变化，必须有另一个物体的动量发生相应的变化，以保证系统总动量守恒。
这个定律的应用范围也非常广泛。
例如，在汽车碰撞中，一个车辆的动量减小，而另一个车辆的动量增加，以使系统的总动量保持恒定。
在核反应中，反应之前和之后的系统总动量必须相等，以保持动量守恒。
三、动能和动能守恒定律另一个重要的概念是动能。
动能是物体在运动中具有的一种能量，等于它的质量乘以速度的平方再乘以0.5，用公式E=1/2mv^2表示。
人教版高中物理课件-第4章 第7节
程 新
(3)金属内部发热的原理为电流的热效应．
设 计
名 师 同 步 导 学
首页
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第四章 电磁感应
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，
如图所示，抛物线的方程为 y＝x2，其下半部处在一个水平
方向的匀强磁场中，磁场的上边界是 y＝a 的直线(如图中的
虚线所示)．一个小金属块从抛物线上 y＝b(b＞a)处以速度 v
新
课
即 E 电＝mgh－12Mv2A－12mv2B
程 新 设 计
【答案】 (1)向右 (2)mgh－12MvA2 －12mvB2
名 师 同 步
导
学
首页
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第四章 电磁感应
【方法总结】
电磁驱动现象是电磁感应现象中阻碍相对运动的又
步 导
学
就大，涡流就强．家用电磁炉也是利用涡流工作的．
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第四章 电磁感应
(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循
法拉第电磁感应定律．
(2)磁场变化越快(ΔΔBt 越大)，导体的横截面积 S 越
新 课 程
新
大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．
设 计
名 师 同 步 导 学
4．电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼
电磁驱动
由于导体在磁场中运动 由于磁场运动引起磁通量
成因 而产生感应电流，从而 的变化而产生感应电流，
使导体受到安培力
从而使导体受到安培力
不 同 点
安培力的方向与导体运 导体受安培力的方向与导
效果 动方向相反，阻碍物体 体运动方向相同，推动导
七年级物理第四章知识点
七年级物理第四章知识点七年级的物理学习，是初中阶段自然科学学科的重头戏。
第四章，是对机械运动的基础知识概括和阐述。
学习这章内容，需要理解工具的本质，物理量的定义和实际应用，力的作用、性质和分类方法等方面。
下面，我们将系统地介绍七年级物理第四章知识点。
一、运动的概念物体的运动与静止是相对的，相对而言，物体在时间上的变化就被称为运动。
物理学中，对于运动的描述，包括位置、速度、加速度、时间等信息。
力，是能够改变物体运动状态的作用因素。
二、力的基本概念1. 定义：力是一个物体作用于另一个物体的作用，同时也是质点的加速度与质量之积。
2. 表示方式：a. 画图表示；b. 摆放公式；c. 向量表示。
三、力的分类1. 非接触性力和接触性力非接触性力是通过真空或万有引力传递给物体的。
接触性力则是通过物体之间的直接接触传递的；2. 应力和电磁力应力是固体中的内部分子间力，而电磁力则是带电粒子之间的作用力；3. 弹性力和摩擦力弹性力是宏观物体之间发生形变时产生的力，而摩擦力则是物体相互摩擦时产生的力。
四、力的性质1. 力是矢量；2. 力的合成原理；3. 质点的作用力和反作用力大小相等，方向相反。
五、摩擦力1. 摩擦力与接触面积、物体间的粘附力和其重量有关；2. 滑动摩擦力和静摩擦力的应用区别。
六、斜面上的物体斜面上的物体是物理学中比较典型的问题之一，可以通过斜面上的力分析来解答。
它的特点是重力沿斜面分为两个分力，在分解时可以采用直角坐标系进行分析。
七、简单机械机械是早期物理学研究的核心内容之一，然而它涉及了广泛的应用范围。
简单机械就是指机械原理在固定结构和范围内的应用，常见的包括杠杆、滑轮、轮轴、斜面等等。
八、力的平衡条件1. 物体在静止时，所有受力之和必须为零；2. 物体匀速直线运动时，所有受力之和为零。
九、质量和重量重量是物体在地球表面所受到的重力作用。
物体的质量则是它所拥有的惯性和组织成分的属性，是固定的。
重力与物体质量的关系是：重力 = 质量 ×重力加速度。
物理学简史第四章经典热力学基础PPT.
萨维里的蒸汽机
托马斯•纽可门的蒸汽机
§1.热学现象的初期研究
1769年，詹姆斯•瓦特（James Watt,1736-1819,法国， 格拉斯哥大学仪器维修工）改进了纽可门机，把冷凝过程 从汽缸内分离出来，即在汽缸外单独加一个冷凝器而使汽 缸始终保持在高温状态。
1782年，又制造出了使高压蒸汽轮流的从两端进入汽 缸，推动活塞往返运动的蒸汽机，使机器运作由断续变连续， 从而蒸汽机的使用价值大大提高，导致了欧洲的第一次工业 革命。
1631年，法国化学家詹•雷伊(Jean Rey,1582-1630)把伽利略 的细长颈瓶倒了过来，直接用水的体积的变化来表示冷热程 度，但管口未密封，水不断蒸发，误差也较大。
1650年，意大利费迪男二世(G.D.Ferdinand Ⅱ)用蜡封住管 口，在瓶内装上红色的酒精，并在玻璃瓶细长颈上刻上刻度， 制成现代形式的第一支温度计。
1785年，热机被应用于纺织； 1807年，热机被美国人富尔顿应用于轮船； 1825年被用于火车和铁路。
瓦
特
发
明
的
蒸
瓦
汽
特
机
像
§1.热学现象的初期研究
二 计温学的发展
（一）温度计的设计与制造
1603年，伽利略制成最早的验温计：一只颈部极细玻璃长颈 瓶，倒置于盛水容器中，瓶中装有一半带颜色的水。随温 度变化，瓶中空气膨胀或收缩。
计温学的发展和完善，也进一步促进了实验热学研究 大家会经常遇到这样的问题，当你向客户要联系方式的时候，回答往往是：“我就住在附近，我会主动联系你，有你的名片就可以
了”。客户之所以这么说，一是因为客户不信任你，二是因为客户有自我保护意识，他不想让你不停地给他打电话，骚扰他。
物理选修人教新课标第四章 一、电磁波的发现课件
___________做定向运动，形成电流． 2．麦克斯韦认为，电磁感应现象的实质是变化的磁场在空 有与其他物质相互作用的属性．
知识点1 伟大的发现 解析：本题是有关电磁场理论的概念题，要解决本题，关
____________的存在，而且揭示了电、磁、光现象在本质上的 或“不闭合”)的，且该电场的存在与有无导体、有无闭合的电 解析：奥斯特发现电流周围有磁场，最早发现电和磁之间
英键国在物 于理理学解家电2法磁．拉场第理变发论现的化了内利容的，尤电其是场“变和化”磁两字场． 由近及远地向周围空间传播出去，就
验证了电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉等现象．
形成了___电__磁__波_____． 2．产生电磁波的电磁场必须是振荡的电磁场，“振荡”是
____________现象．
物理选修人教新课标课件
第四章 电磁波及其应用
一、电磁波的发现
了道路．因此，他被誉为无线电通信的先驱．后人为了纪念他， D．周期性变化的磁场产生周期性变化的电场 D．最早预见到有电磁波存在的科学家是安培
1．在变化的磁场中放一个闭合的线圈，由于穿过线圈的 键在于理解电磁场理论的内容，尤其是“变化”两字．
1．丹麦物理学家奥斯特发现电流能产生磁场；法国物理学 家安培揭示了磁现象的电本质；英国物理学家法拉第发现了利 用磁场产生电流的条件；英国物理学家麦克斯韦建立了完整的 电磁理论，预言了电磁波的存在；德国物理学家赫兹用实验成 功证明了电磁波的存在，并且完善了电磁理论；俄国物理学家 列别捷夫实验证明了由电磁场理论预言的光压，表明电磁场具 有与其他物质相互作用的属性．
(4)麦克斯韦预言了电磁波，赫兹证实了电磁波的存在，通 过测出波长和频率，证实了真空中电磁波的传播速度等于光速， 验证了电磁波能产生反射、折射、衍射和干涉等现象．
大学物理课件 第四章-2
圆频率：2秒内振动次数
数学式: 27
(2)振幅A：物体最大位移的绝对值
由初始条件确定A
xt=0=x 0 vt=0=v 0
x0 v0
A
cos
Asin
8
消 去
A x02 ( v02 / 2 )
A x2 (v2 / 2 )
(3)位相（相位、周相）
位相：＝t : t时刻物体的振动状态。
x Acos(t )
v Asin( t )
a 2 Acos( t )
当A,确定时,由(t )就可确定t时刻振动物的运动状态 .
初位相 : 物体的初始t 0状态
x0 Acos v0 Asin
tg1( v0 ) ( , ] x0
tg1( v ) 2n
x
9
m cos
v dx Asin( t )
dt a dv 2 Acos( t )
dt
x( t ) Acos( t )
T 2π 取 0
x xt图
A
o
T
A
t
v A sin( t )
π
v vt 图
A
o
T
t
Acos(t ) 2
A
a at图
a A2 cos(t ) A 2
o
Tt
A2 cos(t π ) A 2
物体在线性恢复力(矩)作用下的运动——简谐振动
弹簧振子
d 2x dt 2
k m
x
0
单
摆
d 2 dt 2
g l
0
复
摆
d 2
dt 2
mgh
J
0
d2x
dt 2
2
x
高三物理第四章知识点
高三物理第四章知识点高三物理第四章主要涉及光学的内容，包括光的传播、光的干涉和光的衍射等。
在本章中，我们将学习光的本质和性质，探索光的传播规律，了解光的干涉现象和衍射现象，以及如何应用这些知识解决实际问题。
一、光的本质和性质光既可以视作一种粒子，也可以视作一种波动。
无论采用哪种视角，光都表现出一些共同的性质。
首先，光的速度是有限的，它在真空中的速度为常数，约为每秒299,792,458米，用c表示。
其次，光在不同介质中传播时会发生折射，即改变传播方向。
最后，光在媒质中传播时会发生吸收、反射或透射等现象。
二、光的传播规律光的传播遵循直线传播原理，光线在各种介质的边界上发生反射和折射。
根据斯涅尔定律，光线从一种介质射向另一种介质时，入射角、反射角和折射角之间满足一定的关系，即入射角的正弦值与折射角的正弦值成正比。
这个关系由折射定律给出。
利用这些规律，我们可以解释许多光的传播现象，比如光的全反射和光的色散等。
三、光的干涉现象光的干涉是指两个或多个光波相遇时，互相叠加产生干涉现象。
根据干涉的性质，可以将干涉分为两种类型：构造干涉和破坏性干涉。
构造干涉是指两个波峰或两个波谷相遇叠加，叠加后的波幅增强；破坏性干涉是指波峰和波谷相遇叠加，叠加后的波幅减弱或相互抵消。
光的干涉可以产生干涉条纹，通过观察干涉条纹的变化，我们可以推断出光的波长和相位差等信息，进而求解实际问题。
四、光的衍射现象光的衍射是指光通过一个孔或某个障碍物后，发生弯曲或弯折的现象。
光的衍射现象是波动性质的表现，与光的波长、衍射孔的大小和光的传播方向等有关。
光的衍射可以产生迷彩效应，即使看似障碍物不能通过光线的间隙，但通过衍射，光线能够绕过障碍物传播。
光的衍射也是在望远镜、显微镜和天文望远镜等光学仪器中的重要应用。
五、实际应用光的干涉和衍射现象在实际应用中得到广泛的利用。
例如，在光波测距仪中，利用光的干涉现象，可以测量出物体与仪器的距离。
在光栅光谱仪中，利用光的衍射现象，可以将光按波长分解成不同的成分，从而获取光的光谱信息。
新教材高中物理第四章电磁振荡与电磁波2电磁场与电磁波课件新人教版选择性必修第二册
传播，这是由 ，光的本质
(3)电磁波在真空中传播时，它的电场强度 E 与磁感应强度 B 互
相 □06 垂直
，而且二者均与波的传播方向 □07 垂直 ，因此电磁波
是 □08 存在：如图所示，当感应圈两个金属球间有火花跳过时，
导线环两个小球间也跳过了火花。说明电磁波从发射器到达了接收器。
提示：根据甲、乙两图电场与磁场方向的关系并结合电磁波的形成过程 可知，产生的电场方向垂直于磁场，产生的磁场方向垂直于电场，而电磁波 的传播方向与电场强度 E 和磁感应强度 B 的方向都垂直。
1．麦克斯韦的电磁场理论 麦克斯韦的两个假设 (1)变化的磁场产生电场；(2)变化的电场产生磁场。
2．麦克斯韦对电磁波的预言 (1)形成机理 如果在空间某区域有周期性变化的电场，那么这个变化的电场就会在它 周围引起变化的磁场，变化的电场和磁场又会在较远的空间引起新的变化的 电场和磁场。这样，变化的电场和磁场由近及远地向周围传播，形成了电磁 波。
2．电磁场与电磁波
1．知道麦克斯韦电磁场理论及其在物理学发展史上的意义。2.了解电 磁波的基本特点、发现过程及传播规律，知道电磁波与机械波的区别。
课前自主学习
一、电磁场
1．麦克斯韦的两个观点 (1)变化的磁场产生 □01 电 (2)变化的电场产生 □02 磁
场； 场。
2．电磁场
根据麦克斯韦的上述两个观点可以得出，变化的电场和磁场总是 □03 相互联系 的，形成一个不可分割的统一的电磁场。
判一判 (1)变化的电场一定产生变化的磁场。( × ) (2)磁场一定可以产生电场，电场也一定可以产生磁场。( × ) (3)电磁波在真空和介质中传播速度相同。( × ) (4)只要有电场和磁场，就能产生电磁波。( × ) (5)电磁波在同种介质中只能沿直线传播。( × )
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10 lg 1012
120 (dB)
几种声音的声强和声强级
声源种类
几乎不能察觉的声音 树叶的沙沙声
耳语 医院 闹市 地铁或汽车 喷气飞机 火箭发射场
声强（ W/m2） 10-12 10-11 10-10 10-8
10-6~ 10-5 10-3 103 106
声强（dB）
0 10 20 30 60~70 90 140 170
u o u s
u o u s
u
u u
40
39000
=40000Hz
u o u u 40 40000 =41000Hz
u s
u
例题：一观察者坐在带有喇叭的车上，喇叭
连续地发出频率为300H z的声波。车以5.56m / s 的速度向着一面积很大的垂直墙面运动。设想
墙面的声能吸收系数很小。问：1观察者接收从 墙面反射回来的声波的频率是多少？2观察者
5.56 5.56
300
309.9Hz
（2）观察者接收到的拍频：
R s 309.9 300 9.9Hz
四、多普勒效应的应用 1）测量天体相对地球的视线速度:
远处星体发光有红移现象--- 宇宙大爆炸 由红移可得恒星的退行速度.
2）技术上，测量运动物体的视线速度: 如飞机接近雷达的速度、汽车的行驶速度、 人造卫星的跟踪、流体的流速。
∴ L2
10 lg
2I I0
10 lg 2 10 lg
I I0
3 50（dB）
声强具有可加性，而声强级不能直接相加
同声强级但人耳的听觉不同,为此引入一个新概念---
二、响度级：人耳主观感觉到的声音的响亮程度。
等响曲线：
在听觉域中把不同 频率、不同声强， 但响度相同的点连 成一条曲线.
声 强 120 级 (dB)100
接收的频率就是波 源振动的频率.
u t时刻的波阵面
t+1秒时刻的波阵面
2 波源不动，观察者相对介质以速度 o 运动
A）观察者朝向波源运动
(频率-每秒波前进距离中完整波的数目)
' u o
u o
uTS
(1
o
u
)
S
O u
接收频率提高！
t时刻的波阵面
t+1秒时刻 的波阵面
B）观察者远离波源运动
' u o
* 多普勒效应：因波源或观测者相对介质运 动，而使观测频率与波源频率不同的现象。
一、多普勒效应的定量研究
S
Su 波源
波相对于介质的速度为u (波速）
0 周期、频率分别为 Ts. s
观察者
' O
波源的速度为： S
观察者速度：0
观察者接受到的频率为： '
1. 波源与观察者均相对媒质静止:
' u u uTS S
例：利用多普勒效应监测汽车行驶的速度。一固定波源 发出频率为100kHz的超声波，当汽车迎着波源驶来时， 与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来的超 声波的频率为110kHz，已知空气中声速为330m/s，求汽 车行驶的速度。
分析：
1. 波向着汽车传播并 被汽车接收， 此时波源是静止的，汽车作为观察 者迎着波源运动。
u2
声压幅值： Pm uA
单位：N·m-2
有效声压：
Pe
pm 2
(实际中测量值)
声波在空气中以 纵波的形式传播:
y Acos(t x)
u
p
Fi ma
Fi dp s
ps ( p dp)s sdy dv
dt
dp dy dv
dt
p v
y
t
声压方程
p dp dy
二.声特性阻抗
脂肪 肌肉 密质骨
钢
声速 u
(m/s) 3.32×102 3.44×102 14.8×102 14.0×102 15.7×102 36.0×102 50.5×102
密度ρ (kg/m3)
1.29 1.21 988.2 970 1040 1700 7800
声阻抗ρu (kg/m2s) 4.28×102 4.16×102 1.48×106 1.36×106 1.63×106 6.12×106 39.4×106
波源 υ0
接收器 υ ``
入射线
u
反射线
V 运动物体
超声多普勒效应测血 流速度
对入射过程（发射超声）：
运动物体速度V在连线上的投影分量为 υcosα1,
运动物体B接收到的频率为：
υo
υ’’
u cos 1 0
u
对反射过程（接收超声）：
υ’
运动物体速度V在连线上的投影分量为 υcos(π-α2 ),
人体组织可分为：低声阻抗、中等声阻抗、高声阻抗
三.声强（声波的强度）
声强：单位时间内通过垂直于声波传播方向的 单位面积的声波能量.
I
1 u 2 A2
2
1 2
Zm2
Pm2 2Z
单位：J﹒s-1 ﹒ m-2 = W ﹒ m-2
描写声场 的物理量
Pm uA
Z u
I 1 u 2 A2
2
第二节 声强级与响度级
80
60
痛阈
120方
1
100方
10-2
80方
10-4
60方
10-6
40
40方
10-8
响度级(单位：方） 20
0
听阈
20方
10-10
0方
10-12
20 100
1K 2K 5K 10K
响度相同的声音具有相同的响度级。
①1000HZ纯音响度级与声强级(dB)数值相同 ②同一等响曲线具有相同的响度级
例题 面积为1平方米的窗户开向街道，街中有频率
介质质点振动速度幅值： m A
声特性阻抗： 声压幅值Pm与速度幅值m 之比。
Z Pm uA u
m
A
Z u 单位：kg m2 s1 或 Pa s m1
或 1瑞利 10kg m2 s1
是表征介质声学特性的一个物理量。
几种介质的声速和声阻抗
介质
空气(0 ℃) 空气(20℃) 水(20 ℃)
A）波源与接收者相互靠近 ' u o
' STS
s
STS u o
uTuSoS
TS
(u S )
S
o u
t时刻的波阵面
接收频率增高！
t+1秒时刻 的波阵面
B）波源与接收者相互远离
S
'
o
STS
' u o STS
u o uTS STS
u (u
o S
)
S
o
接收频率降低！
u t时刻的波阵面
t+1秒时刻 的波阵面
补充例题
1、当一列火车以96km/h的速度由你身边开过， 同时用2kHZ的频率鸣笛时，问你听到的频率是多少？ （空气中的声速为340m/s）
解：已知 vo=0， υ =2000HZ ，u= 340m/s
①火车向你开来时，vs=96km/h=26.7m/s，
u o 340 2000 2170 u s 340 26.7
为1000Hz的声源在窗口 的声强级为80 dB，则每秒 钟传入窗口声波的能量为（ ）J，若街中有两个频 率为1000Hz的声源在窗口 的声强级各为80 dB，则 这两个声源同时传到窗口的响度 级 为 （ ）方。
L 10 lg I 80 I0
I0=10-12w/m2
I=10-4w/m2
E=I. t .s
如把果o 和o 和S在S不连在线声上源的和分观量测代者入的上连式线：上，应
o β
波源
α S
观测者
' u o cos u s cos
多普勒频移：由多普勒效应引起的接收频率 '
与发射频率 之差.
频移
D超 (超声多普勒血流仪)
--------------应用多普勒效应测量物体运动速度
R接收到的频率为：
u
u
cos
2
u u
cos cos
1
2
0
频移 0
u u
cos cos
1
2
0
0
cos1 cos u cos 2
2
0
u
0
(cos
1
cos
2)(u
)
当A与R合一时，1=2=
2 cos
物体运动速度：
u
0
u 2 cos
2cos
0
彩色多普勒仪用于检测心腔及血管内血流。都具有B型、M型、连续波、脉冲波多普勒功能
多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于 所有类型的波,包括光波、电磁波。科学家 哈勃Edwin Hubble使用多普勒效应得出宇宙 正在膨胀的结论。他发现远离银河系的天体 发射的光线频率变低,即移向光谱的红端， 称为红移，天体距离越远红移越大，这说明 这些天体在远离银河系。反之，如果天体正 移向银河系,则光线会发生蓝移。
单位：分贝（dB）
1000HZ的听觉区域： L = 0 ~ 12 B
1B=10dB
L = 0 ~ 120 dB
L 10 lg I I0
听域： I 1012 W/m2;
I
1012
L 10lg I0 10lg 1012 10lg1 0(dB)
痛域: I 1W/m2
L
10
lg
1 10 12
第四章 声波 (Sound wave)
第一节:声波基本性质 第二节:声强级与响度级 第三节:多普勒效应 第四节:超声波及其医学上的应用