(大学物理)第一章4牛顿运动定律
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第一章 质点运动学和牛顿运动定律平均速度 v =t△△r瞬时速度 v=lim 0△t →△t △r =dt dr1. 3速度v=dtds ==→→lim lim△t 0△t △t△r 平均加速度a =△t△v瞬时加速度加速度a=lim 0△t →△t△v =dt dv瞬时加速度a=dt dv =22dt rd匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 变速运动速度 v=v 0+at 变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 2速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2ax-x 0 自由落体运动 竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 221202200 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 00抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x射程 X=g av 2sin 2射高Y=gav 22sin 20飞行时间y=xtga —ggx 2轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 2 向心加速度 a=Rv 2圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n加速度数值 a=22n t a a +法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 2切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv ωΦR dtd R dt ds v ===角速度 dtφωd =角加速度 22dt dtd d φωα== 角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR R R R v == a t =αωR dtd R dt dv ==牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非它受到作用力而被迫改变这种状态;牛顿第二定律：物体受到外力作用时,所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比,与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同; 1.37 F=ma 牛顿第三定律：若物体A 以力F 1作用与物体B,则同时物体B 必以力F 2作用与物体A ；这两个力的大小相等、方向相反,而且沿同一直线;万有引力定律：自然界任何两质点间存在着相互吸引力,其大小与两质点质量的乘积成正比,与两质点间的距离的二次方成反比；引力的方向沿两质点的连线 F=G221rm m G 为万有引力称量=×10-11N •m 2/kg 2重力 P=mg g 重力加速度 重力 P=G2r Mm有上两式重力加速度g=G2rM物体的重力加速度与物体本身的质量无关,而紧随它到地心的距离而变 胡克定律 F=—kx k 是比例常数,称为弹簧的劲度系数 最大静摩擦力 f 最大=μ0N μ0静摩擦系数 滑动摩擦系数 f=μN μ滑动摩擦系数略小于μ0 第二章 守恒定律 动量P=mv牛顿第二定律F=dtdPdt mv d =)( 动量定理的微分形式 Fdt=mdv=dmv F=ma=m dtdv⎰21t t Fdt ＝⎰21)(v v mv d ＝mv 2－mv 1冲量 I=⎰21t t Fdt动量定理 I=P 2－P 1 平均冲力F 与冲量 I=⎰21t t Fdt =F t 2-t 1平均冲力F ＝12t t I -＝1221t t Fdt t t -⎰＝1212t t mv mv --质点系的动量定理 F 1+F 2△t=m 1v 1+m 2v 2—m 1v 10+m 2v 20左面为系统所受的外力的总动量,第一项为系统的末动量,二为初动量 质点系的动量定理：∑∑∑===-=n i ni i i n i ii ivm v m t F 111△作用在系统上的外力的总冲量等于系统总动量的增量质点系的动量守恒定律系统不受外力或外力矢量和为零∑=n i i i v m 1=∑=ni i i vm 1=常矢量mvR R p L =•=圆周运动角动量 R 为半径mvd d p L =•= 非圆周运动,d 为参考点o 到p 点的垂直距离φsin mvr L = 同上φsin Fr Fd M == F 对参考点的力矩 F r M •= 力矩dtdL M = 作用在质点上的合外力矩等于质点角动量的时间变化率⎪⎭⎪⎬⎫==常矢量L dt dL 0如果对于某一固定参考点,质点系所受的外力矩的矢量和为零,则此质点对于该参考点的角动量保持不变;质点系的角动量守恒定律 ∑∆=iii rm I 2刚体对给定转轴的转动惯量αI M = 刚体的合外力矩刚体在外力矩M 的作用下所获得的角加速度a 与外合力矩的大小成正比,并于转动惯量I 成反比；这就是刚体的定轴转动定律;⎰⎰==vmdv r dm r I ρ22 转动惯量 dv 为相应质元dm 的体积元,p 为体积元dv 处的密度 ωI L = 角动量 dtdLIa M == 物体所受对某给定轴的合外力矩等于物体对该轴的角动量的变化量 dL Mdt =冲量距000ωωI I L L dL Mdt LL tt -=-==⎰⎰常量==ωI Lθcos Fr W =r F W •=力的功等于力沿质点位移方向的分量与质点位移大小的乘积 ds F dr F dW W b L a b L a b L a ab θcos )()()(⎰=•⎰=⎰=n b L a b L a WW W dr F F F dr F W +++=•++⎰=•⎰= 2121)()()(合力的功等于各分力功的代数和tWN ∆∆=功率等于功比上时间 dtdWt W N t =∆∆=→∆0lim v F v F tsF N t •==∆∆=→∆θθcos cos lim 0瞬时功率等于力F 与质点瞬时速度v 的标乘积 20221210mv mv mvdv W vv -=⎰=功等于动能的增量 221mv E k =物体的动能 0k k E E W -=合力对物体所作的功等于物体动能的增量动能定理)(b a ab h h mg W -=重力做的功 )()(ba ba ab r GMmr GMm dr F W ---=•⎰=万有引力做的功222121b a b a ab kx kx dr F W -=•⎰=弹性力做的功 p p p E E E W b a ab ∆-=-=保势能定义mgh E p =重力的势能表达式 rGMmE p -=万有引力势能221kx E p =弹性势能表达式0k k E E W W -=+内外质点系动能的增量等于所有外力的功和力的功的代数和质点系的动能定理0k k E E W W W -=++非内保内外保守力和不保守力 p p p E E E W ∆-=-=0保内系统中的保守力的功等于系统势能的减少量)()(00p k p k E E E E W W +-+=+非内外p k E E E +=系统的动能k 和势能p 之和称为系统的机械能0E E W W -=+非内外质点系在运动过程中,他的机械能增量等于外力的功和非保守力的功的总和功能原理 常量时，有、当非内外=+===p k E E E W W 00如果在一个系统的运动过程中的任意一小段时间,外力对系统所作总功都为零,系统部又没有非保守力做功,则在运动过程中系统的动能与势能之和保持不变,即系统的机械能不随时间改变,这就是机械能守恒定律;02022121mgh mv mgh mv +=+重力作用下机械能守恒的一个特例20202221212121kx mv kx mv +=+弹性力作用下的机械能守恒第三章 气体动理论1毫米汞柱等于 1mmHg=1标准大气压等户760毫米汞柱1atm=760mmHg=×105Pa 热力学温度 T=+t气体定律 ==222111T V P T V P 常量 即 TV P =常量 阿付伽德罗定律：在相同的温度和压强下,1摩尔的任何气体所占据的体积都相同;在标准状态下,即压强P 0=1atm 、温度T 0=时,1摩尔的任何气体体积均为v 0= L/mol罗常量 N a =１０２３ mol -1普适气体常量R 00T v P ≡国际单位制为： J/ 压强用大气压,体积用升×10-2理想气体的状态方程： PV=RT M M mol v=molM M质量为M,摩尔质量为M mol 的气体中包含的摩尔数R 为与气体无关的普适常量,称为普适气体常量 理想气体压强公式 P=231v mn n=VN为单位体积中的平均分字数,称为分子数密度；m 为每个分子的质量,v为分子热运动的速率 P=VNn nkT T N R V N mV N NmRT V M MRT A A mol ====(为气体分子密度,R 和N A 都是普适常量,二者之比称为波尔兹常量k=K J N RA/1038.123-⨯= 气体动理论温度公式：平均动能kT t 23=ε平均动能只与温度有关完全确定一个物体在一个空间的位置所需的独立坐标数目,称为这个物体运动的自由度;双原子分子共有五个自由度,其中三个是平动自由度,两个适转动自由度,三原子或多原子分子,共有六个自由度分子自由度数越大,其热运动平均动能越大;每个具有相同的品均动能kT 21 kT it 2=ε i 为自由度数,上面3/2为一个原子分子自由度1摩尔理想气体的能为：E 0=RT ikT N N A A 221==ε 质量为M,摩尔质量为M mol 的理想气体能能为E=RT iM M E M M E mol mol 200==υ 气体分子热运动速率的三种统计平均值最概然速率就是与速率分布曲线的极大值所对应哦速率,物理意义：速率在p υ附近的单位速率间隔的分子数百分比最大mkTm kT p 41.12≈=υ温度越高,p υ越大,分子质量m 越大p υ因为k=A N R 和mNA=Mmol 所以上式可表示为molmol A p M RTM RT mN RTmkT41.1222≈===υ 平均速率molmol M RTM RT m kT v 60.188≈==ππ 方均根速率molmol M RTM RT v 73.132≈=三种速率,方均根速率最大,平均速率次之,最概速率最小；在讨论速率分布时用最概然速率,计算分子运动通过的平均距离时用平均速率,计算分子的平均平动动能时用分均根第四章 热力学基础热力学第一定律：热力学系统从平衡状态1向状态2的变化中,外界对系统所做的功W ’和外界传给系统的热量Q 二者之和是恒定的,等于系统能的改变E 2--E 1W ’+Q= E 2-E 1Q= E 2-E 1+W 注意这里为W 同一过程中系统对外界所做的功Q>0系统从外界吸收热量；Q<0表示系统向外界放出热量；W>0系统对外界做正功；W<0系统对外界做负功 dQ=dE+dW 系统从外界吸收微小热量dQ,能增加微小两dE,对外界做微量功dW 平衡过程功的计算dW=PS dl =P dV W=⎰21V V PdV平衡过程中热量的计算 Q=)(12T T C M Mmol-C 为摩尔热容量,1摩尔物质温度改变1度所吸收或放出的热量等压过程：)(12T T C M MQ p molp -=定压摩尔热容量 等容过程：)(12T T C M MQ v molv -=定容摩尔热容量 能增量 E 2-E 1=)(212T T R i M M mol - RdT iM M dE mol 2=等容过程2211 T P T P V RM M T P mol ===或常量 Q v =E 2-E 1=)(12T T C M Mv mol-等容过程系统不对外界做功；等容过程能变化等压过程2211 T V T V P RM M T V mol ===或常量 )()(121221T T R M MV V P PdV W V V mol⎰-=-==W E E Q P +-=12等压膨胀过程中,系统从外界吸收的热量中只有一部分用于增加系统的能,其余部分对于外部功 R C C v p =- 1摩尔理想气体在等压过程温度升高1度时比在等容过程中要多吸收焦耳的热量,用来转化为体积膨胀时对外所做的功,由此可见,普适气体常量R 的物理意义：1摩尔理想气体在等压过程中升温1度对外界所做的功;泊松比 vp C C =γR i C R i C p v 22 2+== ii C C vp 2+==γ 等温变化 2211 V P V P RT M MPV mol===或常量 121211ln lnV V RT M M W V V V P W mol ==或 等温过程热容量计算：12ln V V RT M MW Q mol T ==全部转化为功绝热过程三个参数都变化γγγ2211 V P V P PV ==或常量绝热过程的能量转换关系 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-12111)(11r V V V P W γ )(12T T C M MW v mol--= 根据已知量求绝热过程的功 W 循环=21Q Q - Q2为热机循环中放给外界的热量 热机循环效率 1Q W 循环=η Q 1一个循环从高温热库吸收的热量有多少转化为有用的功 121211Q Q Q Q Q -=-=η< 1 不可能把所有的热量都转化为功 制冷系数 212'2Q Q Q W Q -==循环ω Q2为从低温热库中吸收的热量第五章 静电场库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间相互作用的静电力F 的大小与它们的带电量q 1、q 2的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线;221041rq q F πε= 基元电荷：e=C 1910-⨯ ；0ε真空电容率=1210-⨯ ; 041πε=910⨯r r q q F ˆ412210πε=库仑定律的适量形式 场强 0q F E =r rQq F E 3004πε==r 为位矢 电场强度叠加原理矢量和电偶极子大小相等电荷相反场强E 3041r Pπε-= 电偶极距P=ql电荷连续分布的任意带电体⎰⎰==r rdq dE E ˆ4120πε 均匀带点细直棒 θπελθcos 4cos 20l dxdE dE x == θπελθsin 4sin 20ldxdE dE y == []j sos a i a rE )(cos )sin (sin 40ββπελ-+-=无限长直棒 j rE 02πελ=dSd E EΦ=在电场中任一点附近穿过场强方向的单位面积的电场线数电通量θcos EdS EdS d E ==Φ dS E d E •=Φ ⎰⎰•=Φ=ΦsE E dS E d⎰•=ΦsE dS E 封闭曲面高斯定理：在真空中的静电场,通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的电荷的电量的代数和的01ε⎰∑=•Sq dS E 01ε 若连续分布在带电体上=⎰Qdq 01ε) ˆ4120R r r r Q E 〉=（πε 均匀带点球就像电荷都集中在球心E=0 r<R 均匀带点球壳部场强处处为零 02εσ=E 无限大均匀带点平面场强大小与到带点平面的距离无关,垂直向外正电荷)11(400ba ab r r Qq A -=πε 电场力所作的功⎰=•Ldl E 0 静电场力沿闭合路径所做的功为零静电场场强的环流恒等于零电势差 ⎰•=-=bab a ab dl E U U U电势⎰•=无限远aa dl E U 注意电势零点)(b a ab ab U U q U q A -=•= 电场力所做的功 rrQ U ˆ40πε=带点量为Q 的点电荷的电场中的电势分布,很多电荷时代数叠加,注意为r∑==ni iia rq U 104πε电势的叠加原理⎰=Qardq U 04πε 电荷连续分布的带电体的电势rr PU ˆ430πε=电偶极子电势分布,r 为位矢,P=ql 21220)(4x R QU +=πε 半径为R 的均匀带电Q 圆环轴线上各点的电势分布W=qU 一个电荷静电势能,电量与电势的乘积E E 00εσεσ==或 静电场中导体表面场强 UqC =孤立导体的电容 U=RQ 04πε 孤立导体球R C 04πε= 孤立导体的电容 21U U qC -=两个极板的电容器电容dS U U qC 021ε=-=平行板电容器电容)ln(2120R R L U QC πε==圆柱形电容器电容R2是大的 rUU ε=电介质对电场的影响0U U C C r ==ε 相对电容率 dSdC C r r εεεε===00 ε= 0εεr 叫这种电介质的电容率介电系数充满电解质后,电容器的电容增大为真空时电容的r ε倍;平行板电容器rE E ε0=在平行板电容器的两极板间充满各项同性均匀电解质后,两板间的电势差和场强都减小到板间为真空时的r ε1E=E 0+E /电解质的电场 省去几个2033rR DE r εερε==半径为R 的均匀带点球放在相对电容率r ε的油中,球外电场分布2221212CU QU C Q W ===电容器储能 第六章 稳恒电流的磁场dtdqI =电流强度单位时间通过导体任一横截面的电量j dS dI j ˆ垂直=电流密度 安/米2⎰⎰•==SSdS j jd I θcos 电流强度等于通过S 的电流密度的通量dtdqdS j S-=•⎰电流的连续性方程⎰•SdS j =0 电流密度j 不与与时间无关称稳恒电流,电场称稳恒电场;⎰+-•=dl EKξ 电源的电动势自负极经电源部到正极的方向为电动势的正方向⎰•=LKdl Eξ电动势的大小等于单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电力所做的功;在电源外部E k =0时,就成了qvF B max=磁感应强度大小 毕奥-萨伐尔定律：电流元Idl 在空间某点P 产生的磁感应轻度dB 的大小与电流元Idl 的大小成正比,与电流元和电流元到P 电的位矢r之间的夹角θ的正弦成正比,与电流元到P 点的距离r 的二次方成反比;20sin 4r Idl dB θπμ=πμ40为比例系数,A m T •⨯=-70104πμ为真空磁导率⎰-==)cos (4sin 421020θθπμθπμcon R IrIdl B 载流直导线的磁场R 为点到导线的垂直距离RIB πμ40=点恰好在导线的一端且导线很长的情况 RIB πμ20=导线很长,点正好在导线的中部 232220)(2χμ+=R IR B 圆形载流线圈轴线上的磁场分布 RIB 20μ=在圆形载流线圈的圆心处,即x=0时磁场分布302xISB πμ≈在很远处时 平面载流线圈的磁场也常用磁矩P m ,定义为线圈中的电流I 与线圈所包围的面积的乘积;磁矩的方向与线圈的平面的法线方向相同;ISn P m = n 表示法线正方向的单位矢量; NISn P m = 线圈有N 匝 3024xP B mπμ=圆形与非圆形平面载流线圈的磁场离线圈较远时才适用R I B απϕμ40=扇形导线圆心处的磁场强度 RL=ϕ为圆弧所对的圆心角弧度nqvS QI ==t△ 运动电荷的电流强度 20ˆ4r rqv B ⨯=πμ 运动电荷单个电荷在距离r 处产生的磁场dS B ds B d •==Φθcos 磁感应强度,简称磁通量单位韦伯Wb ⎰•=ΦSm dS B 通过任一曲面S 的总磁通量⎰=•S dS B 0 通过闭合曲面的总磁通量等于零I dl B L 0μ=•⎰磁感应强度B 沿任意闭合路径L 的积分⎰∑=•LIdl B 内μ在稳恒电流的磁场中,磁感应强度沿任意闭合路径的环路积分,等于这个闭合路径所包围的电流的代数和与真空磁导率0μ的乘积安培环路定理或磁场环路定理I lNnI B 00μμ== 螺线管的磁场 rIB πμ20=无限长载流直圆柱面的磁场长直圆柱面外磁场分布与整个柱面电流集中到中心轴线同rNIB πμ20=环形导管上绕N 匝的线圈大圈与小圈之间有磁场,之外之没有θsin BIdl dF =安培定律：放在磁场中某点处的电流元Idl,将受到磁场力dF,当电流元Idl 与所在处的磁感应强度B 成任意角度θ时,作用力的大小为：B Idl dF ⨯= B 是电流元Idl 所在处的磁感应强度; ⎰⨯=LB Idl Fθsin IBL F = 方向垂直与导线和磁场方向组成的平面,右手螺旋确定 aI I f πμ22102=平行无限长直载流导线间的相互作用,电流方向相同作用力为引力,大小相等,方向相反作用力相斥;a 为两导线之间的距离;aI f πμ220= I I I ==21时的情况θθsin sin B P ISB M m •== 平面载流线圈力矩 B P M m ⨯= 力矩：如果有N 匝时就乘以N6．42 θsin qvB F = 离子受磁场力的大小垂直与速度方向,只改变方向不改变速度大小B qv F ⨯= F 的方向即垂直于v 又垂直于B,当q 为正时的情况)(B v E q F ⨯+= 洛伦兹力,空间既有电场又有磁场 Bm q vqB mv R )(==带点离子速度与B 垂直的情况做匀速圆周运动qBmv R T ππ22==周期 qBmv R θsin =带点离子v 与B 成角θ时的情况;做螺旋线运动qBmv h θπcos 2= 螺距dBIR U HH =霍尔效应;导体板放在磁场入电流在导体板两侧会产生电势差vBl U H = l 为导体板的宽度 d BI nq U H1= 霍尔系数nqR H 1=由此得到公式 0B Br =μ 相对磁导率加入磁介质后磁场会发生改变大于1顺磁质小于1抗磁质远大于1铁磁质'0B B B +=说明顺磁质使磁场加强 '0B B B -=抗磁质使原磁场减弱)(0S LI NI dl B +=•⎰μ 有磁介质时的安培环路定理 I S为介质表面的电流NI I NI S μ=+ rμμμ0=称为磁介质的磁导率∑⎰=•内I dl BLμH B μ= H 成为磁场强度矢量⎰∑=•LIdl H 内磁场强度矢量H 沿任一闭合路径的线积分,等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和,与磁化电流及闭合路径之外的传导电流无关有磁介质时的安培环路定理nI H =无限长直螺线管磁场强度nI nI H B r μμμμ0===无限长直螺线管管磁感应强度大小第七章 电磁感应与电磁场电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,回路中就产生感应电动势;楞次定律：闭合回路中感应电流的方向,总是使得由它所激发的磁场来阻碍感应电流的磁通量的变化任一给定回路的感应电动势ε的大小与穿过回路所围面积的磁通量的变化率dt d m Φ成正比dt d Φ=ξ dt d Φ-=ξdtd N dt d Φ-=ψ-=ξ ψ叫做全磁通,又称磁通匝链数,简称磁链表示穿过过各匝线圈磁通量的总和Blv dtdxBl dt d -=-=Φ-=ξ动生电动势 B v ef E mk ⨯=-=作用于导体部自由电子上的磁场力就是提供动生电动势的非静电力,可用洛伦兹除以电子电荷⎰⎰++•⨯=•=__)(dl B v dl E k ξBlv dl B v ba=•⨯=⎰)(ξ 导体棒产生的动生电动势θξsin Blv = 导体棒v 与B 成一任一角度时的情况 ⎰•⨯=dl B v )(ξ磁场中运动的导体产生动生电动势的普遍公式IBlv I P =•=ξ 感应电动势的功率t NBS ωωξsin =交流发电机线圈的动生电动势ωξNBS m = 当t ωsin =1时,电动势有最大值m ξ 所以可为t m ωωξξsin =⎰•-=s dS dt dBξ 感生电动势⎰•=LEdl 感ξ感生电动势与静电场的区别在于一是感生电场不是由电荷激发的,而是由变化的磁场所激发；二是描述感生电场的电场线是闭合的,因而它不是保守场,场强的环流不等于零,而静电场的电场线是不闭合的,他是保守场,场强的环流恒等于零; 1212I M =ψ M 21称为回路C 1对C2额互感系数;由I1产生的通过C2所围面积的全磁通2121I M =ψM M M ==21回路周围的磁介质是非铁磁性的,则互感系数与电流无关则相等1221I I M ψ=ψ=两个回路间的互感系数互感系数在数值上等于一个回路中的电流为1安时在另一个回路中的全磁通dt dI M12-=ξ dtdIM 21-=ξ 互感电动势 dtdI dtdI M 2112ξξ-=-= 互感系数LI =ψ 比例系数L 为自感系数,简称自感又称电感IL ψ=自感系数在数值上等于线圈中的电流为1A 时通过自身的全磁通dtdIL -=ξ 线圈中电流变化时线圈产生的自感电动势 dtdI L ξ-=V n L 20μ=螺线管的自感系数与他的体积V 和单位长度匝数的二次方成正比221LI W m =具有自感系数为L 的线圈有电流I 时所储存的磁能V n L 2μ= 螺线管充满相对磁导率为r μ的磁介质的情况下螺线管的自感系数nI B μ=螺线管充满相对磁导率为r μ的磁介质的情况下螺线管的磁感应强度221H w m μ=螺线管单位体积磁场的能量即磁能密度 ⎰=V m BHdV W 21磁场任一体积V 中的总磁场能量r NI H π2= 环状铁芯线圈的磁场强度22RIrH π=圆柱形导体任一点的磁场强度 第八章 机械振动022=+kx dtxd m 弹簧振子简谐振动2ω=mkk 为弹簧的劲度系数 0222=+x dtx d ω弹簧振子运动方程 )cos(ϕω+=t A x 弹簧振子运动方程 )sin('ϕω+=t A x 2'πϕϕ+=)sin(ϕωω+-==t A dtdxu 简谐振动的速度 x a 2ω-=简谐振动的加速度 πω2=T ωπ2=T 简谐振动的周期T1=ν简谐振动的频率 πνω2= 简谐振动的角频率弧度/秒ϕcos 0A x = 当t=0时 ϕωsin 0A u =-22020ωu x A +=振幅00x u tg ωϕ-= 0x u arctg ωϕ-= 初相 )(sin 21212222ϕωω+==t mA mu E k 弹簧的动能 )cos(2121222ϕωω+==t kA kx E p 弹簧的弹性势能222121kx mu E += 振动系的总机械能2222121kA A m E ==ω总机械能守恒)cos(ϕω+=t A x 同方向同频率简谐振动合成,和移动位移 )cos(212212221ϕϕ-++=A A A A A 和振幅22112211cos cos sin sin ϕϕϕϕϕA A A A tg ++=第九章 机械波9．1 νλλ==Tv 波速v 等于频率和波长的乘积为介质的密度，介质的杨氏弹性模量介质的切变弹性模量纵波横波ρρρY N Yv Nv ==固体 ρBv =纵波 B 为介质的荣变弹性模量在液体或气体中传播)(cos λωxt A y -= 简谐波运动方程)(2cos )(2cos )(2cos x vt A x T t A x vt A y -=-=-=λπλπλπ νλ=v 速度等于频率乘以波长简谐波运动方程的几种表达方式 )(2)(1212x x vv--=∆--=∆λπϕχχωϕ或简谐波波形曲线P2与P1之间的相位差负号表示p2落后)(2cos )(2cos )(cos λπλπωx T t A x vt A v x t A y +=+=+=沿负向传播的简谐波的方程)(sin 21222v xt VA E k -∆=ωωρ 波质点的动能 )(sin )(21222vx t A V E P -∆=ωωρ波质点的势能)(sin 21222vx t VA E E p k -∆==ωωρ波传播过程中质元的动能和势能相等)(sin 222vxt VA E E E p k -∆=+=ωωρ质元总机械能)(sin 222v xt A V E -=∆=ωωρε波的能量密度 2221ωρεA =波在一个时间周期的平均能量密度vS ε=P 平均能流 2221ωρεvA v I == 能流密度或波的强度 0logI IL = 声强级 )cos(21ϕω+=+=t A y y y 波的干涉,2,1,02)(2)(1212=±=---=∆k k r r πλπϕϕϕ波的叠加两振动在P 点的相位差为派的偶数倍时和振幅最大,3,2,1,0)12()(2)(1212=+±=--=∆-k k r r πλπϕϕϕ 波的叠加两振动在P 点的相位差为派的偶数倍时和振幅最小 ,2,1,0,2221=±=-=k kr r λδ两个波源的初相位相同时的情况 ,2,1,0,2)12(21=+±=-=k k r r λδ第十章 电磁震荡与电磁波 0122=+q LC dt q d 无阻尼自由震荡有电容C 和电感L 组成的电路)cos(0ϕω+=t Q q)sin(0ϕω+-=t I I LC 1=ω LC T π2= LC121πυ=震荡的圆频率角频率、周期、频率με00B E =电磁波的基本性质电矢量E,磁矢量BB E με1=和磁导率分别为介质中的电容率和με)(212μεB E W W W m e +=+= 电磁场的总能量密度EB v W S μ1=•= 电磁波的能流密度 με1=v第十一章 波动光学12r r -=δ 氏双缝干涉中有S 1,S 2发出的光到达观察点P 点的波程差 2221)2(D d x r +-= D 为双缝到观测屏的距离,d 为两缝之间的距离,r1,r2为S1,S2到P 的距离 2222)2(D d x r ++= Ddx •=δ 使屏足够远,满足D 远大于d 和远大于x 的情况的波程差D dx •=∆λπϕ2相位差)2,1,0( ±±==k dDk x λ 各明条文位置距离O 点的距离屏上中心节点 )2,1,0(2)12( ±±=•+=k d D k x λ各暗条文距离O 点的距离 λdDx =∆ 两相邻明条纹或暗条纹间的距离 明条纹） 2,1,0(222==+=k kh λλδ 劈尖波程差暗条纹） 2,1,0(2)12(22=+=+=k k h λλδ2sin λθ=l 两条明暗条纹之间的距离l 相等R k r k λ=牛顿环第k 几暗环半径R 为透镜曲率半径2λ•=∆N d 迈克尔干涉仪可以测定波长或者长度N 为条纹数,d 为长度 时为暗纹中心）3,2,1(22sin =±=k ka λϕ 单缝的夫琅乔衍射 ϕ为衍射角,a 为缝宽时为明纹中心））（ 3,2,1(22sin =+±=k k a λϕ aλϕϕ=≈sin 半角宽度af ftg x λϕ22≈=∆单缝的夫琅乔衍射中央明纹在屏上的线宽度 Dm λθδθ22.1=<如果双星衍射斑中心的角距离mδθ恰好等于艾里斑的角半径即此时,艾里斑虽稍有重叠,根据瑞利准则认为此时双星恰好能被分辨,m δθ成为最小分辨角,其倒数 λδθ22.11Dm R ==叫做望远镜的分辨率或分辨本领与波长成反比,与透镜的直径成正比)3,2,1,0(sin =±=k k d λϕ 光栅公式满足式中情况时相邻两缝进而所有缝发出的光线在透镜焦平面上p 点会聚时将都同相,因而干涉加强形成明条纹a I I 20cos = 强度为I0的偏振光通过检偏器后强度变为第十二章 狭义相对论基础2')(1cv l l -= 狭义相对论长度变换2')(1cv t t -∆=∆狭义相对论时间变换2''1cvu v u u x x x ++= 狭义相对论速度变换 20)(1c v m m -= 物体相对观察惯性系有速度v 时的质量dm c dE k 2= 动能增量202c m mc E k -= 动能的相对论表达式200c m E = 2mc E =物体的静止能量和运动时的能量 爱因斯坦纸能关系式420222c m p c E +=相对论中动量和能量的关系式p=E/c第十三章 波和粒子2021m mv eV =V 0为遏制电压,e 为电子的电量,m 为电子质量,v m 为电子最大初速 A hv mv eV m -==2021 h 是一个与金属无关的常数,A 是一个随金属种类而不同的定值叫逸出功;遏制电压与入射光的强度无关,与入射光的频率v 成线性关系A mv hv m +=221 爱因斯坦方程 22chvc m ==ε光 光子的质量λhc hv c m p ==•=光光子的动量。
大学物理公式大全大学物理所有的公式应有尽有
第一章质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度v =t △△r1.2瞬时速度v=lim△t →△t △r =dtdr1. 3速度v=dt ds ==→→lim lim△t 0△t △t △r1.6平均加速度a =△t△v1.7瞬时加速度（加速度）a=lim△t →△t △v =dtdv1.8瞬时加速度a=dt dv =22dt rd1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度v=v 0+at1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 21.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动1.16竖直上抛运动1.17抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程X=g av 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —g gx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 21.23向心加速度a=Rv 21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25加速度数值a=22n t a a +1.26法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv 1.28ωΦR dtd R dt ds v ===1.29角速度dtφωd =1.30角加速度22dt dtd d φωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR R R R v ==a t =αωR dtd R dt dv == 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比，与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同。
物理公式大全—大学物理篇
物理公式大全——大学物理篇第一章 质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度 v =t△△r1.2 瞬时速度 v=lim 0△t →△t △r =dt dr1. 3速度v=dtds==→→lim lim△t 0△t △t△r 1.6 平均加速度a =△t△v1.7瞬时加速度（加速度）a=lim 0△t →△t △v =dt dv1.8瞬时加速度a=dt dv =22dt rd1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 21.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0)1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gyv v gt t v y gt v v 221202200 1.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程 X=g av 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —g gx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 21.23向心加速度 a=Rv 21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25 加速度数值 a=22n t a a +1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv1.28 ωΦR dtd R dt ds v ===1.29角速度 dtφωd =1.30角加速度 22dt dtd d φωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR R R R v == a t =αωR dtd R dt dv ==牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
(完整版)大学物理笔记
1. 参考系：为描述物体的运动而选的标准物2. 坐标系3. 质点：在一定条件下，可用物体上任一点的运动代表整个物体的运动，即可把整个物体当做一个有质量的点，这样的点称为质点（理想模型）4. 位置矢量（位矢）：从坐标原点指向质点所在的位置5. 位移：在t ∆时间间隔内位矢的增量6. 速度 速率7. 平均加速度8. 角量和线量的关系9. 运动方程10. 运动的叠加原理位矢：k t z j t y i t x t r r ϖϖϖϖϖ)()()()(++==位移：k z j y i x t r t t r r ϖϖϖϖϖϖ∆+∆+∆=-∆+=∆)()(一般情况，r r ∆≠∆ϖ速度：k z j y i x k dt dz j dtdy i dt dx dt r d t r t ϖϖϖϖϖϖϖϖϖ•••→∆++=++==∆∆=0lim υ 加速度：k z j y i x k dtz d j dt y d i dt x d dtr d dt d t a t ϖϖϖϖϖϖϖϖϖϖ••••••→∆++=++===∆∆=222222220lim υυ 圆周运动 角速度：•==θθωdtd 角加速度：••===θθωα22dtd dt d （或用β表示角加速度） 线加速度：t n a a a ϖϖϖ+= 法向加速度：22ωυR R a n ==指向圆心 切向加速度：αυR dtd a t == 沿切线方向 线速率：ωυR =弧长：θR s =1.牛顿运动定律：牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体作用的力迫使它改变这种状态牛顿第二定律：当质点受到外力的作用时，质点动量p的时间变化率大小与合外力成正比，其方向与合外力的方向相同牛顿第三定律：物体间的作用时相互的，一个物体对另一个物体有作用力，则另一个物体对这个物体必有反作用力。
作用力和反作用力分别作用于不同的物体上，它们总是同时存在，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
大学物理笔记(可编辑修改word版)
第一章质子运动学1.参考系：为描述物体的运动而选的标准物2.坐标系3.质点：在一定条件下，可用物体上任一点的运动代表整个物体的运动，即可把整个物体当做一个有质量的点，这样的点称为质点（理想模型）4.位置矢量（位矢）：从坐标原点指向质点所在的位置5.位移：在∆t 时间间隔内位矢的增量6.速度速率7.平均加速度8.角量和线量的关系9.运动方程10.运动的叠加原理第二章牛顿运动定律1.牛顿运动定律：牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到其他物体作用的力迫使它改变这种状态牛顿第二定律：当质点受到外力的作用时，质点动量p 的时间变化率大小与合外力成正比，其方向与合外力的方向相同牛顿第三定律：物体间的作用时相互的，一个物体对另一个物体有作用力，则另一个物体对这个物体必有反作用力。
作用力和反作用力分别作用于不同的物体上，它们总是同时存在，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
2.常见的力：万有引力：弹性力摩擦力第三章动量守恒定律和能量守恒定律1.动量：p =mv 描述物体运动状态的物理量2.冲量：力对时间的积累效应I =⎰Fdt3.动量定理：质点动量的增量等于合力对质点作用的冲量，质点系动量的增量等于合外力的冲量⎰Fdt =p -p04.动量守恒定律：若质点系所受的合外力为零，系统的动量是守恒量5.功：描述力对空间的累积效应的物理量W =⎰f dr 保守力的功：只于物体的始末位置有关，与路径无关非保守力的功：与物体的始末位置有关，与路径无关6.势能：与物体位置有关的能量。
当质点从A 点运动到B 点时保守力所做的功等于势能增量的负值引力势能重力势能弹性势能7.动能定理：质点的动能定理是合外力对质点做的功等于质点动能的增量；质点系的动能定理是外力及内力对质点系所做的总功等于系统动能的增量功能原理：系统外力的功与非保守内力的功之总和等于系统机械能的增量机械能守恒定律：如果系统外力的功与非保守内力的功之总和等于零，则系统的机械能不变8.质心第四章 刚体1. 刚体：受力时大小和形状保持不变的物体（理想模型）2. 刚体的运动：平动,转动（含定轴转动，定点转动）和平面平行转动3. 刚体的定轴转动：刚体绕一固定轴转动，此时刚体上所以的点都绕一固定不变的直线做圆周运动。
大学物理大一知识点
大学物理大一知识点物理是一门研究自然界运动和物质基本规律的科学，它贯穿于我们生活的方方面面。
作为大学物理的大一学生，我们需要掌握一些重要的知识点，这些知识点将为我们今后的学习提供坚实的基础。
在本文中，我将向大家介绍大学物理大一的一些重要知识点。
1. 牛顿运动定律牛顿运动定律是经典力学的基础，它包括第一定律、第二定律和第三定律。
- 第一定律，也被称为惯性定律，指出物体在没有外力作用时将保持静止或匀速直线运动的状态。
- 第二定律，描述了物体受力和加速度之间的关系，它的数学表达式为F=ma，其中F表示作用力，m表示物体的质量，a表示物体的加速度。
- 第三定律，也称为作用-反作用定律，指出任何作用力都将有一个与之大小相等、方向相反的反作用力存在。
2. 动能与动能守恒定律动能是物体运动时所具有的能量，它由物体的质量和速度决定。
动能守恒定律指出，在没有外力做功和能量损耗的情况下，系统的总动能保持不变。
3. 动量与动量守恒定律动量是物体运动过程中的物理量，它等于物体质量乘以速度。
根据动量守恒定律，一个封闭系统中各个物体的动量之和在时间上保持不变。
4. 万有引力定律与重力万有引力定律是由牛顿提出的用来描述天体之间相互作用的定律。
根据该定律，两个物体之间的引力与它们的质量成正比，与它们的距离平方成反比。
重力是地球对物体的吸引力，它是万有引力在地球表面上的表现。
重力的大小与物体的质量有关，与物体的重量成正比。
5. 力学中的功与功率功是力对物体运动所做的机械能转移，它等于作用力与物体位移之积。
功率则是功在单位时间内转移的能量，它等于所做功的大小除以所需的时间。
6. 力与运动学力与运动学是物理中两个重要的分支，它们相互关联且相互影响。
运动学研究物体的运动规律，力学研究力对物体的影响。
7. 牛顿万有引力与行星运动牛顿万有引力定律的应用之一是解释行星运动。
根据牛顿引力定律，行星绕太阳运动的轨道是椭圆形。
8. 物体静电学静电学研究物体之间的电荷分布以及由此产生的相互作用。
大学物理上知识点总结
大学物理上知识点总结大学物理是一门重要的基础学科，它在诸多领域中都有着广泛应用。
在学习大学物理的过程中，我们会接触到许多重要的知识点。
以下是大学物理上的一些核心知识点总结。
1. 牛顿运动定律物理学的基础是牛顿运动定律。
第一定律表明只有受到外力作用时物体才会运动或改变运动状态；第二定律则描述了物体的加速度与受力之间的关系；第三定律阐述了作用力和反作用力相等反向的规律。
牛顿运动定律是物理学的核心基础，其在物理学和工程学的许多领域中都有着广泛的应用。
2. 大小电流、电场和电势电学是大学物理的重要组成部分，其基本概念包括电流、电场、电势等。
电场是空间中带电物体周围的区域，它会影响到被带电粒子的运动。
电势是指一个点在电场中受到的电力运动所带来的能量。
大小电流则涉及了电荷的移动和电流的流动。
电学的应用包括电路、电子设备和通信技术等领域。
3. 热力学和热力学定律热力学是一门关于热和温度的科学，它描述了在温度不变的条件下物体之间热量和功的交换。
热力学定律包括热力学第一定律（能量守恒定律）、热力学第二定律（熵增定律）和热力学第三定律（绝对零度定律）。
热力学包括温度的测量、热力学过程的方程式以及热力学系统的运动等。
4. 玻尔原子模型玻尔原子模型是20世纪早期的一项重要科学研究成果，它为原子和分子的研究提供了框架和原则。
这个模型将原子看作是一个带正电的核心和带负电子的轨道构成的系统。
该模型在描述原子的稳定态和电子状态改变方面发挥了重要作用，也为后来量子力学的发展奠定了基础。
5. 光和光学光学是研究光的性质和行为的科学领域。
光是电磁波形式的能量，在物理学中有着重要的地位。
光学的重要性在于应用方面，包括激光、光纤通信和光电子学等。
光学通过发现和解释像干涉、衍射、极化等光学现象，帮助人们更好地理解光学行为，并且在制造各种各样的光学器件时有着广泛的应用意义。
总而言之，大学物理是一门重要的基础学科，在诸多领域中都有着广泛的应用。
大学物理第一册力学各章节总结
单质点
p I
d ( mv ) d p Fd t d I mv 2 mv 1 Fd t
t1 t2
(微分)
动量定理
x轴方向分量mv2 x mv1 x
质点系
d( mi v i ) Ft dt
(积分) t2 Fx d t
t1
m v m v
i i i
大小
P mi v i
i
L rp sin mrv sin
质点系
L rc mv c (ri mi vi )
L O L 轨道 L自旋
刚体定轴转动 Lz （所有质点角动量之和） 单位(SI):
2
J z
kg m / s或 J s
注意：说明质点的动量矩时必须说 明是对哪个轴的
i
i
i0
单质点
Mdt d L
i
i
Fi dt
t i t0
角动 量定 理
质点系
M 外 dt d L
t2
t2
t1
M d t L 2 L1
刚体
t1
M 外 d t d L L 2 L1 L
L1
L2
M z dt d L Jd d ( J )
2
v2 法向加速度 an wv w r r
西安建筑科技大学电子信息科学与技术08级 孙 伟
ⅴ刚体的运动
刚体：特殊的质点系，形状和体积不变化（理 想化模型）
即在力的作用下组成物体的所有质点间的距离始终保持不变。
刚 刚体的平动：可归结为质点的运动 体 刚体内的任何点都绕同一轴作圆周运 的 动各点的速度和加速度都相等 运 刚体的 动 定轴转 角坐标 f (t ) 0 t d 动 角 2 f (t ) 0 0 t 1 t 角速度 2 dt 量 2 2 角加速度
大学物理牛顿运动定律
大学物理牛顿运动定律一、牛顿第一定律1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态。
2、说明：（1）牛顿第一定律是牛顿在前人实验的基础上，根据逻辑推理得出的，是以实验为基础，但又不是完全通过实验得出。
（2）牛顿第一定律说明了两点：①力不是维持物体运动的原因（否定了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的观点）；②提出了力是改变物体运动状态的原因。
3、惯性：（1）惯性是物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
（2）惯性的大小只与质量有关。
二、牛顿第二定律1、内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比。
2、说明：（1）公式中的F指物体所受的合外力。
当物体只受一个力时，F就等于该力。
（2）加速度的方向与合力的方向相同。
（3）合力可以改变物体的运动状态，也可以不改变物体的运动状态。
（4）公式适用于任何质点，也适用于物体的一部分（只要这种“部分”可当作质点）。
3、牛顿第二定律的适用范围：低速运动的物体。
由于一般物体的运动速度相对很慢，所以，经典力学适用于低速运动的物体。
目前，牛顿第二定律已广泛用于工程技术中。
特别是汽车、飞机、火箭等现代交通工具的速度非常大，如果我们把这种高速运动的物体当作质点，根据牛顿第一定律，我们可以得出很大的错误结论。
所以，对于高速运动的物体，我们不能把它当作质点来处理。
三、牛顿第三定律31、内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。
311、说明：要改变一个物体的运动状态，必须有其它物体和它相互作用。
物体之间的相互作用是通过力体现的。
并且指出力的作用是相互的，有作用力必有反作用力。
它们是作用在同一直线上的，大小相等，方向相反。
同时产生、同时消失、同时变化、互为施力物体和受力物体等四条结论。
大学物理牛顿力学一、牛顿力学的基本概念牛顿力学是物理学的一个重要分支，它主要研究物体运动的基本规律。
在牛顿力学中，物体被视为质点，不受力的情况称为静止，受恒定合力的情况称为匀加速运动，而受变力的情况称为变加速运动。
大学物理牛顿运动定律
mgdz mgz a mgz b
zb za
Z
dr
b
初态量
末态量
a
O
mg
Y
X
万有引力的功 两个质点之间在引力作用下相对运动时 ，以M所 在处为原点, M指向m的方向为矢径的正方向。m 受的引力方向与矢径方向相反。
W
rb ra
rb
Mm G 3 r dr r
Wab E P (a )
质点在某一点的势能大小等于在相应的保守力的作用 下，由所在点移动到零势能点时保守力所做的功。
E p (a )
零势能点
ra
F保 dr
重力势能（以地面为零势能点）
E P mgdy mg (0 y ) mgy
0 y
弹性势能（以弹簧原长为零势能点）
自然和自然规律隐藏在黑暗之中， 上帝说“让牛顿降生吧”， 一切就有了光明； 但是，光明并不久长， 魔鬼又出现了， 上帝咆哮说： “让爱因斯坦降生吧”， 就恢复到现在这个样子。
三百年前，牛顿站在巨人的肩膀上，
建立了动力学三大定律和万有引力定律。
其实，没有后者，就不能充分显示前者
的光辉。海王星的发现，把牛顿力学推
W弹
1 2 1 2 ( kxb kxa ) 2 2
E p (a ) E p (b) E p
保守力做正功等于相应势能的减少； 保守力做负功等于相应势能的增加。
E P (a ) E P (b) F保 dr
b a
选参考点（势能零点），设 E P (b) 0
m A aB mB a A
惯性质量：牛顿第二定律中的质量常被称为惯性质量 质量是物体平动惯性大小的量度
(完整版)大学物理所有公式
第一章 质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度 v =t△△r1.2 瞬时速度 v=lim 0△t →△t △r =dt dr1. 3速度v=dtds==→→lim lim△t 0△t △t△r 1.6 平均加速度a =△t△v1.7瞬时加速度（加速度）a=lim 0△t →△t△v =dt dv1.8瞬时加速度a=dt dv =22dt rd1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 21.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 221202200 1.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程 X=g av 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —ggx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 2 1.23向心加速度 a=Rv 21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25 加速度数值 a=22n t a a +1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv1.28 ωΦR dtd R dt ds v ===1.29角速度 dtφωd =1.30角加速度 22dt dtd d φωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR R R R v == a t =αωR dtd R dt dv ==牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
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第一章 质点运动学和牛顿运动定律 平均速度 v =t△△r瞬时速度 v=lim△t →△t △r =dtdr1. 3速度v=dtds ==→→lim lim△t 0△t △t△r 平均加速度a =△t△v瞬时加速度加速度a=lim△t →△t △v =dtdv瞬时加速度a=dt dv =22dtrd匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 变速运动速度 v=v 0+at变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 2 速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2ax-x 0 自由落体运动 竖直上抛运动抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 00抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x射程 X=g av 2sin 2射高Y=gav 22sin 20飞行时间y=xtga —ggx 2轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 2 向心加速度 a=Rv 2圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n加速度数值 a=22n t a a +法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 2切向加速度只改变速度的大小a t =dtdvωΦR dtd R dt ds v ===角速度 dtφωd =角加速度 22dt dtd d φωα== 角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR RR R v == a t =αωR dtd R dt dv == 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非它受到作用力而被迫改变这种状态;牛顿第二定律：物体受到外力作用时,所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比,与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同; 1.37 F=ma牛顿第三定律：若物体A 以力F 1作用与物体B,则同时物体B 必以力F 2作用与物体A ；这两个力的大小相等、方向相反,而且沿同一直线;万有引力定律：自然界任何两质点间存在着相互吸引力,其大小与两质点质量的乘积成正比,与两质点间的距离的二次方成反比；引力的方向沿两质点的连线F=G 221rmm G 为万有引力称量=×10-11N •m 2/kg 2重力 P=mg g 重力加速度 重力 P=G2rMm有上两式重力加速度g=G2rM物体的重力加速度与物体本身的质量无关,而紧随它到地心的距离而变 胡克定律 F=—kx k 是比例常数,称为弹簧的劲度系数 最大静摩擦力 f最大=μ0N μ0静摩擦系数滑动摩擦系数 f=μN μ滑动摩擦系数略小于μ0 第二章 守恒定律 动量P=mv 牛顿第二定律F=dtdPdt mv d =)( 动量定理的微分形式 Fdt=mdv=dmv F=ma=mdtdv⎰21t t Fdt ＝⎰21)(v v mv d ＝mv 2－mv 1 冲量 I= ⎰21t t Fdt动量定理 I=P 2－P 1平均冲力F 与冲量 I=⎰21t t Fdt =F t 2-t 1平均冲力F ＝12t t I -＝1221t t Fdt t t -⎰＝1212t t mv mv --质点系的动量定理 F 1+F 2△t=m 1v 1+m 2v 2—m 1v 10+m 2v 20左面为系统所受的外力的总动量,第一项为系统的末动量,二为初动量质点系的动量定理：∑∑∑===-=n i ni i i n i i i i v m v m t F 1101△作用在系统上的外力的总冲量等于系统总动量的增量质点系的动量守恒定律系统不受外力或外力矢量和为零∑=n i ii v m 1=∑=ni i i vm 1=常矢量mvR R p L =•=圆周运动角动量 R 为半径mvd d p L =•= 非圆周运动,d 为参考点o 到p 点的垂直距离 φsin mvr L = 同上φsin Fr Fd M == F 对参考点的力矩 F r M •= 力矩 dtdLM =作用在质点上的合外力矩等于质点角动量的时间变化率⎪⎭⎪⎬⎫==常矢量L dt dL 0如果对于某一固定参考点,质点系所受的外力矩的矢量和为零,则此质点对于该参考点的角动量保持不变;质点系的角动量守恒定律∑∆=ii i r m I 2 刚体对给定转轴的转动惯量αI M = 刚体的合外力矩刚体在外力矩M 的作用下所获得的角加速度a 与外合力矩的大小成正比,并于转动惯量I成反比；这就是刚体的定轴转动定律;⎰⎰==vmdv r dm r I ρ22 转动惯量 dv 为相应质元dm 的体积元,p 为体积元dv 处的密度ωI L = 角动量 dtdLIa M == 物体所受对某给定轴的合外力矩等于物体对该轴的角动量的变化量dL Mdt =冲量距000ωωI I L L dL Mdt LL tt -=-==⎰⎰常量==ωI L θcos Fr W =r F W •=力的功等于力沿质点位移方向的分量与质点位移大小的乘积 ds F dr F dW W b L a b L a b L a ab θcos )()()(⎰=•⎰=⎰=n b L a b L a WW W dr F F F dr F W +++=•++⎰=•⎰= 2121)()()(合力的功等于各分力功的代数和tWN ∆∆=功率等于功比上时间 dtdWt W N t =∆∆=→∆0lim v F v F tsF N t •==∆∆=→∆θθcos cos lim 0瞬时功率等于力F 与质点瞬时速度v 的标乘积2022121mv mv mvdv W v v -=⎰=功等于动能的增量221mv E k =物体的动能k k E E W -=合力对物体所作的功等于物体动能的增量动能定理 )(b a ab h h mg W -=重力做的功 )()(ba b a ab r GMmr GMm dr F W ---=•⎰=万有引力做的功222121b a baab kx kx dr F W -=•⎰=弹性力做的功p p p E E E W baab∆-=-=保势能定义mgh E p =重力的势能表达式r GMmE p -=万有引力势能221kx E p =弹性势能表达式k k E E W W -=+内外质点系动能的增量等于所有外力的功和内力的功的代数和质点系的动能定理k k E E W W W -=++非内保内外保守内力和不保守内力p p p E E E W ∆-=-=0保内系统中的保守内力的功等于系统势能的减少量 )()(0p k p k E E E E W W +-+=+非内外p k E E E +=系统的动能k 和势能p 之和称为系统的机械能0E E W W -=+非内外质点系在运动过程中,他的机械能增量等于外力的功和非保守内力的功的总和功能原理常量时，有、当非内外=+===p k E E E W W 00如果在一个系统的运动过程中的任意一小段时间内,外力对系统所作总功都为零,系统内部又没有非保守内力做功,则在运动过程中系统的动能与势能之和保持不变,即系统的机械能不随时间改变,这就是机械能守恒定律; 02022121mgh mv mgh mv +=+重力作用下机械能守恒的一个特例20202221212121kx mv kx mv +=+弹性力作用下的机械能守恒第三章 气体动理论1毫米汞柱等于 1mmHg=1标准大气压等户760毫米汞柱1atm=760mmHg=×105Pa 热力学温度 T=+t气体定律==222111T V P T V P 常量 即TV P =常量阿付伽德罗定律：在相同的温度和压强下,1摩尔的任何气体所占据的体积都相同;在标准状态下,即压强P 0=1atm 、温度T 0=时,1摩尔的任何气体体积均为v 0= L/mol 罗常量 N a =１０２３ mol -1 普适气体常量R 00T v P ≡ 国际单位制为： J/压强用大气压,体积用升×10-2 理想气体的状态方程： PV=RT M M molv=molM M质量为M,摩尔质量为M mol的气体中包含的摩尔数R 为与气体无关的普适常量,称为普适气体常量理想气体压强公式 P=231v mn n=VN为单位体积中的平均分字数,称为分子数密度；m 为每个分子的质量,v 为分子热运动的速率P=VNn nkT T N R V N mV N NmRT V M MRT A A mol ====(为气体分子密度,R 和N A 都是普适常量,二者之比称为波尔兹常量k=K J N RA/1038.123-⨯= 气体动理论温度公式：平均动能kT t 23=ε平均动能只与温度有关完全确定一个物体在一个空间的位置所需的独立坐标数目,称为这个物体运动的自由度;双原子分子共有五个自由度,其中三个是平动自由度,两个适转动自由度,三原子或多原子分子,共有六个自由度分子自由度数越大,其热运动平均动能越大;每个具有相同的品均动能kT 21kT it 2=ε i 为自由度数,上面3/2为一个原子分子自由度1摩尔理想气体的内能为：E 0=RT ikT N N A A 221==ε 质量为M,摩尔质量为M mol 的理想气体能能为E=RT iM M E M M E mol mol 200==υ 气体分子热运动速率的三种统计平均值最概然速率就是与速率分布曲线的极大值所对应哦速率,物理意义：速率在p υ附近的单位速率间隔内的分子数百分比最大mkT m kT p 41.12≈=υ温度越高,p υ越大,分子质量m 越大p υ因为k=AN R 和mNA=Mmol 所以上式可表示为molmol A p M RTM RT mN RTmkT41.1222≈===υ 平均速率molmol M RTM RT m kT v 60.188≈==ππ 方均根速率molmol M RTM RT v 73.132≈=三种速率,方均根速率最大,平均速率次之,最概速率最小；在讨论速率分布时用最概然速率,计算分子运动通过的平均距离时用平均速率,计算分子的平均平动动能时用分均根第四章 热力学基础 热力学第一定律：热力学系统从平衡状态1向状态2的变化中,外界对系统所做的功W ’和外界传给系统的热量Q 二者之和是恒定的,等于系统内能的改变E 2-E 1W ’+Q= E 2-E 1Q= E 2-E 1+W 注意这里为W 同一过程中系统对外界所做的功Q>0系统从外界吸收热量；Q<0表示系统向外界放出热量；W>0系统对外界做正功；W<0系统对外界做负功dQ=dE+dW 系统从外界吸收微小热量dQ,内能增加微小两dE,对外界做微量功dW平衡过程功的计算dW=PS dl =P dV W=⎰21V V PdV平衡过程中热量的计算Q=)(12T T C M Mmol-C 为摩尔热容量,1摩尔物质温度改变1度所吸收或放出的热量等压过程：)(12T T C M MQ p molp -= 定压摩尔热容量等容过程：)(12T T C M MQ v molv -=定容摩尔热容量内能增量 E 2-E 1=)(212T T R iM M mol - RdTiM M dE mol 2=等容过程2211 T P T P V RM M T P mol ===或常量 Q v =E 2-E 1=)(12T T C M Mv mol-等容过程系统不对外界做功；等容过程内能变化等压过程TV=)()(121221T T R M MV V P PdV W V V mol⎰-=-==W E E Q P +-=12等压膨胀过程中,系统从外界吸收的热量中只有一部分用于增加系统的内能,其余部分对于外部功R C C v p =- 1摩尔理想气体在等压过程温度升高1度时比在等容过程中要多吸收焦耳的热量,用来转化为体积膨胀时对外所做的功,由此可见,普适气体常量R 的物理意义：1摩尔理想气体在等压过程中升温1度对外界所做的功;泊松比 vp C C =γR i C R i C p v 222+== i i C Cv p 2+==γ 等温变化2211 V P V P RT M MPV mol===或常量121211ln lnV V RT M M W V V V P W mol ==或 等温过程热容量计算：12ln V V RT M MW Q mol T ==全部转化为功 绝热过程三个参数都变化γγγ2211 V P V P PV ==或常量绝热过程的能量转换关系 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-12111)(11r V V V P W γ )(12T T C M MW v mol--= 根据已知量求绝热过程的功W循环=21Q Q - Q2为热机循环中放给外界的热量 热机循环效率 1Q W 循环=η Q 1一个循环从高温热库吸收的热量有多少转化为有用的功 121211Q Q Q Q Q -=-=η< 1 不可能把所有的热量都转化为功制冷系数 212'2Q Q Q W Q -==循环ω Q2为从低温热库中吸收的热量第五章 静电场库仑定律：真空中两个静止的点电荷之间相互作用的静电力F的大小与它们的带电量q 1、q 2的乘积成正比,与它们之间的距离r 的二次方成反比,作用力的方向沿着两个点电荷的连线;221041r q q F πε=基元电荷：e=C 1910-⨯ ；0ε真空电容率=1210-⨯ ;41πε=910⨯r r q q F ˆ412210πε=库仑定律的适量形式场强 0q F E =r rQ q F E 3004πε==r 为位矢 电场强度叠加原理矢量和电偶极子大小相等电荷相反场强E 3041r Pπε-= 电偶极距P=ql电荷连续分布的任意带电体⎰⎰==rr dq dE E ˆ4120πε 均匀带点细直棒 θπελθcos 4cos 20l dxdE dE x == θπελθsin 4sin 20l dxdE dE y == []j sos a i a rE )(cos )sin (sin 40ββπελ-+-=无限长直棒 j rE 02πελ=dSd E EΦ=在电场中任一点附近穿过场强方向的单位面积的电场线数电通量θcos EdS EdS d E ==Φ dS E d E •=Φ ⎰⎰•=Φ=ΦsE E dS E d⎰•=ΦsE dS E 封闭曲面高斯定理：在真空中的静电场内,通过任意封闭曲面的电通量等于该封闭曲面所包围的电荷的电量的代数和的01ε⎰∑=•S q dS E 01ε 若连续分布在带电体上=⎰Qdq 01ε) ˆ4120R r r rQ E 〉=（πε 均匀带点球就像电荷都集中在球心E=0 r<R 均匀带点球壳内部场强处处为零2εσ=E 无限大均匀带点平面场强大小与到带点平面的距离无关,垂直向外正电荷)11(400ba ab r r Qq A -=πε 电场力所作的功 ⎰=•Ldl E 0 静电场力沿闭合路径所做的功为零静电场场强的环流恒等于零电势差 ⎰•=-=ba b a ab dl E U U U 电势⎰•=无限远aa dl E U 注意电势零点)(b a ab ab U U q U q A -=•= 电场力所做的功r rQ U ˆ40πε=带点量为Q 的点电荷的电场中的电势分布,很多电荷时代数叠加,注意为r∑==ni ii a r q U 104πε电势的叠加原理⎰=Qa r dqU 04πε 电荷连续分布的带电体的电势rrPU ˆ430πε=电偶极子电势分布,r 为位矢,P=ql21220)(4x R Q U +=πε 半径为R 的均匀带电Q 圆环轴线上各点的电势分布W=qU 一个电荷静电势能,电量与电势的乘积E E 00εσεσ==或 静电场中导体表面场强UqC = 孤立导体的电容U=RQ 04πε 孤立导体球R C 04πε= 孤立导体的电容21U U qC -=两个极板的电容器电容dS U U qC 021ε=-=平行板电容器电容)ln(2120R R L U QC πε==圆柱形电容器电容R2是大的rUU ε=电介质对电场的影响0U U C C r ==ε 相对电容率 dSdC C r r εεεε===00 ε= 0εεr 叫这种电介质的电容率介电系数充满电解质后,电容器的电容增大为真空时电容的r ε倍;平行板电容器rE E ε0=在平行板电容器的两极板间充满各项同性均匀电解质后,两板间的电势差和场强都减小到板间为真空时的r ε1E=E 0+E / 电解质内的电场 省去几个2033r R DE r εερε==半径为R 的均匀带点球放在相对电容率r ε的油中,球外电场分布2221212CU QU C Q W ===电容器储能 第六章 稳恒电流的磁场dtdq I = 电流强度单位时间内通过导体任一横截面的电量j dS dI j ˆ垂直=电流密度 安/米2⎰⎰•==SSdS j jd I θcos 电流强度等于通过S 的电流密度的通量dtdqdS j S -=•⎰电流的连续性方程 ⎰•SdS j =0 电流密度j 不与与时间无关称稳恒电流,电场称稳恒电场;⎰+-•=dl E K ξ 电源的电动势自负极经电源内部到正极的方向为电动势的正方向⎰•=L K dl E ξ电动势的大小等于单位正电荷绕闭合回路移动一周时非静电力所做的功;在电源外部E k =0时,就成了qvF B max=磁感应强度大小 毕奥-萨伐尔定律：电流元Idl 在空间某点P 产生的磁感应轻度dB 的大小与电流元Idl 的大小成正比,与电流元和电流元到P 电的位矢r 之间的夹角θ的正弦成正比,与电流元到P 点的距离r 的二次方成反比;20sin 4rIdl dB θπμ=πμ40为比例系数,A m T •⨯=-70104πμ为真空磁导率⎰-==)cos (4sin 421020θθπμθπμcon R IrIdl B 载流直导线的磁场R 为点到导线的垂直距离RIB πμ40=点恰好在导线的一端且导线很长的情况RIB πμ20=导线很长,点正好在导线的中部232220)(2χμ+=R IR B 圆形载流线圈轴线上的磁场分布RIB 20μ=在圆形载流线圈的圆心处,即x=0时磁场分布302x ISB πμ≈在很远处时 平面载流线圈的磁场也常用磁矩P m ,定义为线圈中的电流I 与线圈所包围的面积的乘积;磁矩的方向与线圈的平面的法线方向相同;ISn P m = n 表示法线正方向的单位矢量;NISn P m = 线圈有N 匝 3024xP B mπμ=圆形与非圆形平面载流线圈的磁场离线圈较远时才适用RIB απϕμ40=扇形导线圆心处的磁场强度 RL=ϕ为圆弧所对的圆心角弧度nqvS QI ==t△ 运动电荷的电流强度 20ˆ4r rqv B ⨯=πμ 运动电荷单个电荷在距离r 处产生的磁场dS B ds B d •==Φθcos 磁感应强度,简称磁通量单位韦伯Wb⎰•=ΦSm dS B 通过任一曲面S 的总磁通量⎰=•SdS B 0 通过闭合曲面的总磁通量等于零I dl B L 0μ=•⎰ 磁感应强度B 沿任意闭合路径L 的积分⎰∑=•L I dl B 内0μ在稳恒电流的磁场中,磁感应强度沿任意闭合路径的环路积分,等于这个闭合路径所包围的电流的代数和与真空磁导率0μ的乘积安培环路定理或磁场环路定理I lNnI B 00μμ== 螺线管内的磁场 rIB πμ20=无限长载流直圆柱面的磁场长直圆柱面外磁场分布与整个柱面电流集中到中心轴线同rNIB πμ20=环形导管上绕N 匝的线圈大圈与小圈之间有磁场,之外之内没有θsin BIdl dF =安培定律：放在磁场中某点处的电流元Idl,将受到磁场力dF,当电流元Idl 与所在处的磁感应强度B 成任意角度θ时,作用力的大小为：B Idl dF ⨯= B 是电流元Idl 所在处的磁感应强度;⎰⨯=LB Idl Fθsin IBL F = 方向垂直与导线和磁场方向组成的平面,右手螺旋确定aI I f πμ22102=平行无限长直载流导线间的相互作用,电流方向相同作用力为引力,大小相等,方向相反作用力相斥;a 为两导线之间的距离;aI f πμ220= I I I ==21时的情况θθsin sin B P ISB M m •== 平面载流线圈力矩B P M m ⨯= 力矩：如果有N 匝时就乘以N6．42 θsin qvB F = 离子受磁场力的大小垂直与速度方向,只改变方向不改变速度大小B qv F ⨯= F 的方向即垂直于v 又垂直于B,当q 为正时的情况)(B v E q F ⨯+= 洛伦兹力,空间既有电场又有磁场Bm q vqB mv R )(==带点离子速度与B 垂直的情况做匀速圆周运动qBmv R T ππ22==周期 qBmv R θsin = 带点离子v 与B 成角θ时的情况;做螺旋线运动qBmv h θπcos 2= 螺距dBIR U HH =霍尔效应;导体板放在磁场中通入电流在导体板两侧会产生电势差vBl U H = l 为导体板的宽度 d BI nq U H 1=霍尔系数nqR H 1=由此得到公式B Br =μ 相对磁导率加入磁介质后磁场会发生改变大于1顺磁质小于1抗磁质远大于1铁磁质'0B B B +=说明顺磁质使磁场加强 '0B B B -=抗磁质使原磁场减弱 )(0S LI NI dl B +=•⎰μ 有磁介质时的安培环路定理 I S 为介质表面的电流NI I NI S μ=+ r μμμ0=称为磁介质的磁导率∑⎰=•内I dl BLμH B μ= H 成为磁场强度矢量⎰∑=•LI dl H 内 磁场强度矢量H 沿任一闭合路径的线积分,等于该闭合路径所包围的传导电流的代数和,与磁化电流及闭合路径之外的传导电流无关有磁介质时的安培环路定理nI H =无限长直螺线管磁场强度nI nI H B r μμμμ0===无限长直螺线管管内磁感应强度大小第七章 电磁感应与电磁场 电磁感应现象：当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时,回路中就产生感应电动势;楞次定律：闭合回路中感应电流的方向,总是使得由它所激发的磁场来阻碍感应电流的磁通量的变化任一给定回路的感应电动势ε的大小与穿过回路所围面积的磁通量的变化率dt d m Φ成正比dt d Φ=ξ dt d Φ-=ξdtd Ndt d Φ-=ψ-=ξ ψ叫做全磁通,又称磁通匝链数,简称磁链表示穿过过各匝线圈磁通量的总和Blv dtdx Bl dt d -=-=Φ-=ξ动生电动势 B v ef E mk ⨯=-=作用于导体内部自由电子上的磁场力就是提供动生电动势的非静电力,可用洛伦兹除以电子电荷⎰⎰++•⨯=•=__)(dl B v dl E k ξBlv dl B v ba =•⨯=⎰)(ξ 导体棒产生的动生电动势θξsin Blv = 导体棒v 与B 成一任一角度时的情况⎰•⨯=dl B v )(ξ磁场中运动的导体产生动生电动势的普遍公式IBlv I P =•=ξ 感应电动势的功率 t NBS ωωξsin =交流发电机线圈的动生电动势ωξNBS m = 当t ωsin =1时,电动势有最大值m ξ 所以可为t m ωωξξsin =⎰•-=s dS dtdBξ 感生电动势 ⎰•=LE dl 感ξ感生电动势与静电场的区别在于一是感生电场不是由电荷激发的,而是由变化的磁场所激发；二是描述感生电场的电场线是闭合的,因而它不是保守场,场强的环流不等于零,而静电场的电场线是不闭合的,他是保守场,场强的环流恒等于零;1212I M =ψ M 21称为回路C 1对C2额互感系数;由I1产生的通过C2所围面积的全磁通2121I M =ψM M M ==21回路周围的磁介质是非铁磁性的,则互感系数与电流无关则相等1221I I M ψ=ψ=两个回路间的互感系数互感系数在数值上等于一个回路中的电流为1安时在另一个回路中的全磁通dt dI M12-=ξ dtdIM 21-=ξ 互感电动势dtdI dtdI M 2112ξξ-=-= 互感系数LI =ψ 比例系数L 为自感系数,简称自感又称电感IL ψ=自感系数在数值上等于线圈中的电流为1A 时通过自身的全磁通dtdIL-=ξ 线圈中电流变化时线圈产生的自感电动势 dtdI L ξ-=V n L 20μ=螺线管的自感系数与他的体积V 和单位长度匝数的二次方成正比221LI W m =具有自感系数为L 的线圈有电流I 时所储存的磁能V n L 2μ= 螺线管内充满相对磁导率为r μ的磁介质的情况下螺线管的自感系数nI B μ=螺线管内充满相对磁导率为r μ的磁介质的情况下螺线管内的磁感应强度221H w m μ=螺线管内单位体积磁场的能量即磁能密度⎰=Vm BHdV W 21磁场内任一体积V 中的总磁场能量r NIH π2=环状铁芯线圈内的磁场强度 22R IrH π=圆柱形导体内任一点的磁场强度 第八章 机械振动022=+kx dtxd m 弹簧振子简谐振动2ω=mkk 为弹簧的劲度系数 0222=+x dtxd ω弹簧振子运动方程 )cos(ϕω+=t A x 弹簧振子运动方程 )sin('ϕω+=t A x 2'πϕϕ+=)sin(ϕωω+-==t A dtdx u 简谐振动的速度x a 2ω-=简谐振动的加速度 πω2=T ωπ2=T 简谐振动的周期T1=ν简谐振动的频率πνω2= 简谐振动的角频率弧度/秒 ϕcos 0A x = 当t=0时 ϕωsin 0A u =-22020ωu x A += 振幅00x u tg ωϕ-= 00x uarctg ωϕ-= 初相 )(sin 21212222ϕωω+==t mA mu E k 弹簧的动能)cos(2121222ϕωω+==t kA kx E p 弹簧的弹性势能222121kx mu E += 振动系的总机械能2222121kA A m E ==ω总机械能守恒)cos(ϕω+=t A x 同方向同频率简谐振动合成,和移动位移)cos(212212221ϕϕ-++=A A A A A 和振幅22112211cos cos sin sin ϕϕϕϕϕA A A A tg ++=第九章 机械波9．1 νλλ==Tv 波速v 等于频率和波长的乘积介质的杨氏弹介质的切变弹性模量纵波横波ρρN Yv Nv ==固体 ρBv =纵波 B 为介质的荣变弹性模量在液体或气体中传播)(cos λωxt A y -= 简谐波运动方程)(2cos )(2cos )(2cos x vt A x T t A x vt A y -=-=-=λπλπλπ νλ=v 速度等于频率乘以波长简谐波运动方程的几种表达方式 )(2)(1212x x vv --=∆--=∆λπϕχχωϕ或简谐波波形曲线P2与P1之间的相位差负号表示p2落后)(2cos )(2cos )(cos λπλπωx T t A x vt A v x t A y +=+=+=沿负向传播的简谐波的方程)(sin 21222vxt VA E k -∆=ωωρ 波质点的动能)(sin )(21222vxt A V E P -∆=ωωρ波质点的势能)(sin 21222vx t VA E E p k -∆==ωωρ波传播过程中质元的动能和势能相等 )(sin 222vxt VA E E E p k -∆=+=ωωρ质元总机械能 )(sin 222vxt A V E -=∆=ωωρε波的能量密度2221ωρεA =波在一个时间周期内的平均能量密度 vS ε=P 平均能流2221ωρεvA v I == 能流密度或波的强度logI IL = 声强级 )cos(21ϕω+=+=t A y y y 波的干涉,2,1,02)(2)(1212=±=---=∆k k r r πλπϕϕϕ波的叠加两振动在P 点的相位差为派的偶数倍时和振幅最大,3,2,1,0)12()(2)(1212=+±=--=∆-k k r r πλπϕϕϕ波的叠加两振动在P 点的相位差为派的偶数倍时和振幅最小,2,1,0,2221=±=-=k k r r λδ两个波源的初相位相同时的情况,2,1,0,2)12(21=+±=-=k k r r λδ第十章 电磁震荡与电磁波0122=+q LC dtq d 无阻尼自由震荡有电容C 和电感L 组成的电路 )cos(0ϕω+=t Q q )sin(0ϕω+-=t I I LC 1=ω LC T π2= LC121πυ=震荡的圆频率角频率、周期、频率με00B E =电磁波的基本性质电矢量E,磁矢量BB E με1=和磁导率分别为介质中的电容率和με)(212μεBE W W W m e +=+= 电磁场的总能量密度 EB v W S μ1=•= 电磁波的能流密度με1=v第十一章 波动光学12r r -=δ 杨氏双缝干涉中有S 1,S 2发出的光到达观察点P 点的波程差2221)2(D dx r +-= D 为双缝到观测屏的距离,d 为两缝之间的距离,r1,r2为S1,S2到P 的距离 Ddx •=δ 使屏足够远,满足D 远大于d 和远大于x 的情况的波程差D dx •=∆λπϕ2相位差)2,1,0( ±±==k dDk x λ 各明条文位置距离O 点的距离屏上中心节点)2,1,0(2)12( ±±=•+=k d D k x λ各暗条文距离O 点的距离 λdDx =∆ 两相邻明条纹或暗条纹间的距离明条纹） 2,1,0(222==+=k kh λλδ 劈尖波程差 2sin λθ=l 两条明暗条纹之间的距离l相等R k r k λ= 牛顿环第k 几暗环半径R为透镜曲率半径 2λ•=∆N d 迈克尔孙干涉仪可以测定波长或者长度N 为条纹数,d 为长度时为暗纹中心） 3,2,1(22sin =±=k ka λϕ单缝的夫琅乔衍射 ϕ为衍射角,a 为缝宽时为明纹中心））（ 3,2,1(22sin =+±=k k a λϕ aλϕϕ=≈sin 半角宽度 af ftg x λϕ22≈=∆单缝的夫琅乔衍射中央明纹在屏上的线宽度 Dm λθδθ22.1=<如果双星衍射斑中心的角距离m δθ恰好等于艾里斑的角半径即此时,艾里斑虽稍有重叠,根据瑞利准则认为此时双星恰好能被分辨,m δθ成为最小分辨角,其倒数 λδθ22.11Dm R ==叫做望远镜的分辨率或分辨本领与波长成反比,与透镜的直径成正比)3,2,1,0(sin =±=k k d λϕ 光栅公式满足式中情况时相邻两缝进而所有缝发出的光线在透镜焦平面上p 点会聚时将都同相,因而干涉加强形成明条纹 a I I 20cos = 强度为I0的偏振光通过检偏器后强度变为第十二章 狭义相对论基础 2')(1cv l l -= 狭义相对论长度变换 2')(1cvt t -∆=∆狭义相对论时间变换2''1cvu v u u xx x ++= 狭义相对论速度变换 20)(1c v m m -=物体相对观察惯性系有速度v 时的质量 dm c dE k 2= 动能增量202c m mc E k -= 动能的相对论表达式 200c m E = 2mc E =物体的静止能量和运动时的能量 爱因斯坦纸能关系式420222c m p c E +=相对论中动量和能量的关系式p=E/c第十三章 波和粒子2021m mv eV = V 0为遏制电压,e 为电子的电量,m 为电子质量,v m 为电子最大初速A hv mv eV m -==2021h 是一个与金属无关的常数,A 是一个随金属种类而不同的定值叫逸出功;遏制电压与入射光的强度无关,与入射光的频率v 成线性关系A mv hv m +=221爱因斯坦方程22c hvc m ==ε光 光子的质量λhc hv c m p ==•=光光子的动量。
大学物理所有公式
第一章 质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度 v =t△△r1.2 瞬时速度 v=lim△t →△t △r =dtdr1. 3速度v=dtds ==→→lim lim△t 0△t △t△r 1.6 平均加速度a =△t△v1.7瞬时加速度（加速度）a=lim△t →△t △v =dtdv1.8瞬时加速度a=dt dv =22dtrd1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 21.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gy v v gt t v y gt v v 221202200 1.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gta v v av v y x sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-∙=∙=20021sin cos gt t a v y t a v x1.19射程 X=g av 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —g gx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 2 1.23向心加速度 a=Rv 21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25 加速度数值 a=22n t a a +1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv1.28 ωΦR dtd R dt ds v ===1.29角速度 dtφωd =1.30角加速度 22dt dtd d φωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR RR R v == a t =αωR dt d R dt dv ==牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
大学物理 第一章 总结
大学物理第一章总结大学物理第一章总结第一章物体运动的基本规律了解物理学的研究对象尤其是对于场也是一种物质的概念世界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置，或者，一个物体的某部分相对于其他部分的位置，随时间而变化的过程，叫做机械运动。
经典力学研究的范畴：§ 1.1 位矢速度和加速度1．参考系与坐标系、质点、矢径的概念；（1）物体的运动与参考系的选取有关，对于同一运动，不同的参考系描述是不同；（2）物体的运动与坐标系的选取无关，在选定的参考系中，可以建立不同的坐标系，而不改变物体的运动情况。
r =x i +y j +z k 矢径：2．运动学方程、位移；速度；加速度（概念清楚，要有物理图像）ˆr =r (t )=x (t )i ˆ+y (t )ˆj +z (t )k 运动学方程：确定质点的位置随时间变化规律的数学表示式，称为运动方程。
或x =x (t )y =y (t )z =z (t )轨迹方程：质点运动时，在空间所描画的连续曲线称为轨迹，描述轨迹的数学方程式称为轨迹方程。
它由运动方程式消去时间tF (x , y , z )=0其分量形式：？？？？加速度，平均加速度，瞬时加速度（概念数学表达式尤其是微分形式）§ 1.2质点的曲线运动1．曲线运动中的切向加速度和法向加速度是如何选定；自然坐标；（）加速度的大小表示质点速率变化的快慢；（）加速度的大小反映质点速度方向变化的快慢。
大小方向如何选定？？？2．圆周运动的角量描述，角量与线量的关系。
ω角速度= β角加速度=§ 1.3刚体的运动1．刚体、刚体的平动、转动、定轴转动；22．刚体运动的角量描述，角量与线量的关系。
a n =r i ω§ 1.4牛顿运动定律1．牛顿运动定律、惯性、质量、力的概念；2．运用牛顿定律求解质点动力学问题；五步法已知运动求解受力问题已知受力求解运动方程§ 1.5 非惯性系惯性力1．非惯性系（牛顿运动定律不成立的参考系）、惯性力：惯性力不是作用力，没有施力物体，它是虚拟力，在非惯性系中来自参考系本身的加速效应。
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第一章 质点运动学和牛顿运动定律1.1平均速度 v =t △△r1.2 瞬时速度 v=lim△t →△t △r =dtdr1. 3速度v=dtds ==→→lim lim△t 0△t △t△r 1.6 平均加速度a =△t △v1.7瞬时加速度（加速度）a=lim△t →△t △v =dtdv1.8瞬时加速度a=dt dv =22dt rd1.11匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 1.12变速运动速度 v=v 0+at 1.13变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 2 1.14速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0) 1.15自由落体运动 1.16竖直上抛运动⎪⎩⎪⎨⎧===gy v at y gtv 22122 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=-=gyv v gt t v y gt v v 221202200 1.17 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 001.18 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x 1.19射程 X=gav 2sin 21.20射高Y=gav 22sin 201.21飞行时间y=xtga —ggx 21.22轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 21.23向心加速度 a=Rv 21.24圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n1.25 加速度数值 a=22n t a a +1.26 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 21.27切向加速度只改变速度的大小a t =dtdv1.28 ωΦR dtd R dt ds v ===1.29角速度 dt φωd =1.30角加速度 22dt dtd d φωα== 1.31角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR RR R v == a t =αωR dtd R dt dv ==牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
大学物理牛顿运动定律
力是改变物体运动状态的原因。
第二定律： 物体受到外力作用时，其加速度大小 与合外力成正比，与质量成反比；方向与 合外力同向。
第三定律：
F Fi ma
i
如果物体 A以力 F作用于物体 B，则物 体 B也必定同时以一力 F’作用于 物体 A。 两个物体间的作用力和反作用力，大小相等、 方向相反、在同一直线上。
N
x
（2）
f
mg
(1) v N m cos mg R 2 v f m sin (3) R 0 （3）
2
N 2.36( N ) f 0
150
0
0
150
30
0
（4ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
N 1.61( N )
240
0
f 0.2( N )
(4)
60 0
240
带，半径为 R ，一物体贴着环内侧运动，物 体与环间的摩擦系数为 。设物体在某一时 刻经 A 点时开始计时，其初速率为 VO 。求 此后任意时刻物体的速率以及从A点开始所 经过的路程。 R
A
v0
解：选桌面为参照系，以A为原点，建 立自然坐标系。受力分析 运动方程
dv t: N m 2 dt v n: N m R
0
（2）
N 1.76( N ) f 0.35( N )
[ 例 ] 一圆锥摆，已知： T cos θ mg = 0
ω , l 求： θ
T sin =m a n θ v2 v2 an = r = l sinθ
v = rω 解得： g θ = cos （ 2 ） lω
1
Tθ n l n m τ mg
大学物理公式总结归纳全
第一章 质点运动学和牛顿运动定律平均速度 v =t△△r1.2瞬时速度 v=lim△t →△t △r =dtdr速度v=dtds ==→→lim lim△t 0△t △t△r 平均加速度a =△t△v瞬时加速度（加速度）a=lim△t →△t △v =dtdv瞬时加速度a=dt dv =22dtr d匀速直线运动质点坐标x=x 0+vt 变速运动速度 v=v 0+at变速运动质点坐标x=x 0+v 0t+21at 2速度随坐标变化公式:v 2-v 02=2a(x-x 0)自由落体运动 竖直上抛运动 抛体运动速度分量⎩⎨⎧-==gt a v v av v yx sin cos 00 抛体运动距离分量⎪⎩⎪⎨⎧-•=•=20021sin cos gt t a v y t a v x射程 X=gav 2sin 2射高Y=ga v 22sin 20飞行时间y=xtga —ggx 2轨迹方程y=xtga —av gx 2202cos 2向心加速度 a=Rv 2圆周运动加速度等于切向加速度与法向加速度矢量和a=a t +a n 加速度数值 a=22n t a a + 法向加速度和匀速圆周运动的向心加速度相同a n =Rv 2切向加速度只改变速度的大小a t =dt dvωΦR dtd R dt ds v ===角速度 dtφωd =角加速度 22dt dtd d φωα== 角加速度a 与线加速度a n 、a t 间的关系a n =222)(ωωR RR R v ==a t =αωR dtd R dt dv == 牛顿第一定律：任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，除非它受到作用力而被迫改变这种状态。
牛顿第二定律：物体受到外力作用时，所获得的加速度a 的大小与外力F 的大小成正比，与物体的质量m 成反比；加速度的方向与外力的方向相同。
1.37 F=ma牛顿第三定律：若物体A 以力F 1作用与物体B ，则同时物体B 必以力F 2作用与物体A ；这两个力的大小相等、方向相反，而且沿同一直线。
大学物理基本内容
eθ是角向单位矢量或横向单位矢量，也是变矢量。
Δr是位移的径向分量，rΔθ是角向分量。
r
rΔθ
Δr Δr (r,θ)
位移量为 | r | r2 (r )2
Oθ
r
在曲线运动中，位移量|Δr|一般不等于其径向分量Δr；
在圆周运动中，位移的径向分量为零， 位移量|Δr|就等于它的角向分量rΔθ。
2．速度。描述质点位置矢量大小和 方向变化快慢的物理量称为速度。
1)在直角坐标系中，当质点从位矢r1运动到r2时，其位移为
Δr = r2 - r1 = (x2 – x1)i + (y2 – y1)j + (z2 - z1)k = Δxi + Δyj + Δzk 2)如图所示，在极坐标系中，位移可表示为
Δr = Δrer + rΔer = Δrer + rΔθeθ
v | v |
vx2
v
2 y
vz2
( dx )2 ( dy )2 ( dz )2 dt dt dt
速度的方向由方向余弦决定
cosαv = vx/v，cosβv = vy/v，cosγv = vy/v。
2)在极坐标系中瞬时速度为
v
dr dt
d(rer ) dt
dr dt
er
r
d
dt
e
vrer
y y' P
2)相对速度：质点P在O'系中的速度
v dr dx i dy j dz k dt dt dt dt
r r' O r0 O'
3)绝对速度：质点P在O系中的速度 z z'
x' x
v dr dx i dy j dz k dt dt dt dt
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牛顿F第二d定p 律：m动dv 量m pa (v m v c )
dt dt
牛顿第三定律： F12F21
牛顿运动定律的适用范围：低速、惯性系
牛顿给力定律
• 第一定律：不给力，就不动 不给力，就不停
• 第二定律：给力就加速 • 第三定律：你给我力，我也给你力
7
超重与失重： 台秤上显示的体重读数是多少？
N ＋ m g m a
Nmgma Nm (ga) 超重
Nmgma Nm (ga) 失重
N
a
mg a
例题14 一船的初速度为v0，运动中受到水的阻力， 阻力的大小与船的速率成正比，比例系数为k，则船 速减为初速的一半所需的时间为？这段时间内前进的 距离为？
m(v02 2g3gcos) l
o
T
v
0
v 0 mg
T m(v02 g)
l
Tm(v02 5g)
T0 l
v02 5gl
例16 （作图法） 如图，质量为m的小球，放在光滑的 木板与墙壁间，且保持平衡。设木板与墙壁的夹角为a, 当a增大时，木板及墙壁对小球的压力如何变化？
G
F
F
N
G
F G sin
自然与自然的法则在黑夜中隐藏 上帝说：让牛顿降生 于是一切豁然开朗 魔鬼说：让爱因斯坦降生
……
牛顿在做分光实验
英国物理学家，经典物理 学的奠基人. 他对力学，光学， 热学，天文学和数学等学科都 有重大发现，其代表作《自然 哲学的数学原理》是力学的经 典著作.
1、牛顿运动定律的内涵及注意点
牛顿第一定律（惯性定律） 任何物体都将保持静止或匀速直线运动的状态，
am0地
am'yam0 sin
a mm 0
1 1
m m0
s in
g
m sin 2
m0
结果的讨论：（量纲和极限情况）
（1）amm0与g的量纲相同
（2）若m0 >> m（ m0 不动），m/ m0 0，
amm0=gsin
（3） =0 ，amm0=0 =90º， amm0=g 与实际情况相符
F mdvkv dt
v0 /2 dv
t
m k dt
v0 v
0
a dvv dv k v dt dx m
mln v v0 / 2 kt v0
v0 / 2
s
m dvkdx
v0
0
m v0 k s 2
重力 F=mg
力 学 中
场力
万有引力 F21 =-Gmr11m22 2 r102
电磁力
F21
§1-5 牛顿运动定律（Newton law）
Nature and nature's laws lay hid in night God said “Let Newton be” and all was light.
——Alexander Pope
牛顿墓志铭
牛顿 Issac Newton （1643－1727）
=-k
q1 q2 r122
r102
m1
F2 1
r12
m2
常
见
弹簧力 f = – kx
的
弹性力
力
正压力 张力
接触力
摩擦力 滑动摩擦力 fk= k N
静摩擦力 0fs sN
例15 如图长 l 的轻绳，一端系质量m的小球,另一端固 定，t=0 时小球位于最低位置，并具有水平速度 v0，
求小球在任意位置的速率及绳的张力.
习题18
BA
隔离体法解题步骤
•选隔离体——研究对象 •确定参照系，建坐标系 •受力分析并作图 ·初定运动状态 •列方程并求解
NGctg
例17 1-24
解：以地面为参照系，建立两套坐标系
隔离法
x’
m： x'msginmm'ax
y N m y’ y' mcgosNmma ' y
mg
N R m0g
yR m 0gN c o 0 s am 地 am0 m am 0 地
amm0
am地
解：
msginmta m
dv dt
o
T
v
Tmcgosmna m v 2 l
dv dv d dt d dt
d v
dt
l
dv v dv dt l d
v 0 mg
mgsinmvdv l d
vdv glsin d
v
θ
vdvgl sinθdθ
v0
0
v v022lg(cos1)
Tmv2 mgcos l
牛顿运动定律的适用范围
1.宏观（运动 1范 08c围 m)领域
2.F m a 仅适用 v于 c )领 低 域 速（
3.惯性参照系： 在此参照系中观察，一个不受力作用的物体将保持
静止或匀速直线运动状态不变。
例：加速小车上的小球。
（小球与小车间无摩擦）
a
地面观察者：F = 0 , a = 0
车上观察者： F = 0 ，a = 0