中学物理重要概念

大小的量度已不适宜。可以证明，在相对论中，表明
“平动惯性大小量度”的物理量也是一个“惯性张
第１０页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
量”
I
的量。
I
与
v，外力与速度的夹角有关，而且
含有 m 因子，因此，说“物体的速度越大，则惯性越
大”也是对的。
的各种量子场。运动是物质的根本属性，各种
未激发场也处于不停地振动之中，这就是真空
第 １页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
零点振动。而且各种基态的量子场间还有相互 作用，导致虚粒子（虚粒子是与基态量子场对 应的粒子，由于对外不能产生能量，所以未能 变成可测量的真实的物理粒子）不断产生、湮 灭和相互转化，这称为真空涨落或真空起伏。 真空与外电场的作用还会导致真空极化现象。 ［5］ 表面张力系数 ：表面上单位 长度两边的张力: =-df/dl——弯 曲液面内外的压强差。f 的平行分 量互相抵消，垂直分量为
1、基本概念是理论系统中最前提的概念，因此如
第 ８页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
果对它采用形式逻辑法则定义，不可能用已知明确的 概念去定义它。
2、基本概念的定义与导出概念不同，它不遵守形 式逻辑法则。可以说，任何一门学科的出发点，即它 的第一条（或第一批）命题，我们在理论体系中称为 “原理”或“公理”的，必定要提出不少于两个未曾 先定义的概念。
j E
t
E H t
利用恒等式：
E
E
2
E
B D
00即：
E H
0 0
可得： 2E
E t
2E t 2
同理可得： 2 H
H t
2H t 2
当 媒 质 为 完 全 电 介 质 ( j= E=0 E =0 ) 即 无 耗 媒 质
t
(lossless
medium)时，时变亥姆霍兹方程
2E
第 ２页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
以及两者分子间的相互作用的性质；
例：水能润湿玻璃，而不润湿石蜡；水银不润湿
玻璃，而能润湿干净的锌板、铜板；植物油能润湿
石蜡，也能润湿玻璃等等．一般讲来，化学性质相
近的液体和固体可以发生润湿。
[24]对光子，引力子（？）等少数粒子（ m0 0,v c ），
按 m m0 定义质量，动量的定量式均无法适用。从 1 v2 c2
而力 F dP 也失去了意义。这是由于这些粒子根本没
dt
有加速运动，因此以加速的性质去定义惯性质量和力
的经典观念也就不再适用。对场：由于没有加速运动
问题，故力的概念失去意义。
f
f
sindl
2 r2 R
所以
p附
2
R
设表面任意一点
曲率半径为
，则
p附
2
［6］ 毛细现象
1、 润湿与不润湿：发生在固液分界面的现象
2、接触角 定义：液体的自由表面与附着面之间的夹角； • 为锐角，润湿； 为钝角，不润湿； • =0 度，完全润湿； =180 度，完全不润湿。 3、解释：润湿和木润湿决定于液体和固体的性质
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
t
［1］
t0
(
Fi
)
0P
P0
温度下限
0K（--273.15
摄氏度），
Fi 0
中学定义：冰水混合物 0 度，而实际上是定义
水的三相点为 273.16K，即水的三相点温度为 0.01
摄氏度，非 0 度。
2E t 2
0
和
2H
2H t 2
0
对于时谐电磁场 2 2 ， 因而有 t 2
2E k 2E 0
2H k2H 0 亥姆霍兹方程：时变电磁场在空间以波
k 2 2
的形式传播，即电磁波。电磁波的传播规律由波动
方程来约束。总 结
［11］平行板电容器极板长为 a 、宽为b ，极板间距为
第 ６页
面 11
• 附着力：固体和液体分子间相互作用的引力、
内聚力：液体本身分于间相互作用的引力。
液体与固体接触时，若附着力大于内聚力，则液
体润湿固体．
• 附着层：设附着力的有效力程为 l，内聚力的有
效力程为 s (即液体分子作用半径)，则在液体与
固体接触处有一层液体，其厚度为 s 和 l 中的大
者.
毛细现象
现象：润湿管壁的液体在细管里
[25]物体获得平动能（做加速运动）必有外力存在。
这说“物体获得平动能必有外力做功则只对质点成
立，对质点组不一定成立。” Fi 称为外力矢量和， F合 称为外力的合力。根据定义，“合力”是一种“等 效力”，可以代替总的作用效果。因为 Fi 不能替代 各 外 力 的 总 的 作 用 效 果 ， 所 以 Fi 不 能 称 为 “ 合 力”。而且对质点组，有时很难找到一个力等效各个
E mc2 定义“能量是质量的量度”未能反映能量是
“运动强弱的量度”这一本质。
（3）不能人为的主观杜撰。
（4）定义要全面。定性定义、定量定义二者缺一不
可。
［13］基本概念物理量简称基本量，但它与单位制中
的基本量是不同概念。
第 ７页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
I
S
（电阻定律）对于电阻只由材料决定的这一性质由○2
定义更为直观。但要指明○2 定义有局限性，即只对某
种导线才成立（中学时，因数学知识限制，只对柱形
的均匀导体成立）。
［15］矢量的分类：1、极矢量是真正矢量；2、另一
类为赝矢量，如：角速度，力矩，角动量，磁感应强
度，磁化强度 M 等。由于它往往用业反映一个平面内
进入内导体单位长度的功率为：
P
S
EH
dS
1 I2 0 2 2a3
a
a 2 adz
I2 a2
I2R
［9］一般波动方程： 设媒质为线性(linear)、均匀
(homogeneous)和各向同性(isotropic)的无源媒质，其介
电常数为 、磁导率为 、电导率 ，则麦克斯韦方
程组为
H E E
第 ９页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
线运动称为惯性运动。
［21］牛顿第一定律不是牛顿第二定律的特例：
1、从物理上考虑，“受力”下物体的规律不能包
括“不受力”下物体运动的规律。第一和第二的实验
基础不同，真实实验不能包括理想实验，这两定律彼
［2］ 万有引力定律适用范围：弱相互作用，强作
用时要用广义相对论的公式 。
［3］ 分析力的作用对象：
①当物体各部分的运动差异可以忽略时，力的作用
对象便为整个物体，如内燃机安装在车头，整个火
车便是内燃机驱动为的作用对象。
②当物体各部分的运动差异不可以忽略时，力的作
用对象便是物体的这一部位，如车轮作纯滚动（车
3、科学“定义”基本概念的方法是基于当时科学 水平测量精确度的实验的人为规定。虽然这样的定义 有概念关系上的“循环论证”（因为无法避免），但 这样的定义是明确和科学的。 ［ 18 ］ 广 义 相 对 论 中 ， “ 惯 性 力 ” 被 认 为 有 施 力 物 体，因此也符合力的本质。所以“惯性力”被认为是 “虚拟力”的看法只是在经典力学中成立。 ［19］惯性定义：物体尽量维持原来运动状态的特 性。 注意：不能用牛一的表述给“惯性”下定义。例如： “惯性是物体不受力下，保持静止或匀速直线运动的 特性。”将惯性的概念局限于“不受力”条件下。但 实际上物体受力也有惯性，它仍表现尽量维持原运动 状态的特性。 ［20］惯性运动定义：不受力下物体静止或作匀速直
根据电场的切向分量连续的边界条件，在半径 a
内导体表面附近的空气中，除了存在径向电场分量
外，还存在切向分量，其大小为
I Ez a a2
因此，能流密度矢量除了沿着同轴线的轴线方向流
动的分量外，还有一个沿着径向进入导体内的分
量，即 S
E
H
ຫໍສະໝຸດ Baidu
I2 2 2a3
a
第 ５页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
第 ４页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
于导体为理想导体，所以在半径 a 的内导体内 部电场强度等于零。由于内外导体间有电压和电 流，因此在内外导体的空间中存在着电场和磁 场，其表达式分别为
E
U
ln b
a a
H
I 2
a
内外导体间的空气中的能流密度矢量为
此独立的实验根据。
2、无论在力学发展史上，还是在理论体系中牛顿
一都是牛顿二的前提和基础。惯性系——也是牛顿二
成立的参考系。质点——也是牛顿二的物质客体模
型。力的定性定义——是第二定律中进一步定量定义
的基础。惯性概念——是第二定律中进一步定义惯性
大小（即惯性质量）的基础。
3、第一定律比第二定律适用范围更广泛。经典力
UI
S E H 2 2 ln b a az
其传输的功率为
P
S
E
H
dS
b
a
UI
2 2 ln b
a
az
az
2d
UI
结论：沿同轴线传输的功率等于电压和电流的乘
积，这与电路理论中的结果是一致的。
（2）导体中流过的电流为 I，导体的导电率为 ，
则在 a 的内导体内部的电场强度为
E
J
I a2
az
DE
E
U E dl
q D dS ［8］设同轴线的内导体半径为 a、外导体的内半 径为 b，两导体间为空气。设内、外导体间的电 压为 U，导体中流过的电流为 I。 求:(1)若同轴线的导体为理想导体时，计算空气中 的能流密度矢量及其传输的功率；(2)当导体的导 电率为 时，计算通过内导体表面进入导体内的功 率。 解：(1)建立圆柱坐标系，并假设 z 轴为轴向。由
q 4 0
r1 r2 r1r2
qd cos 40r 2
偶极矩矢量(dipole moment vector)
p azqd
p ar 40r 2
E
p 4 0 r 3
ar
2 cos
a
sin
［8］恒定电流场与静电场比较
恒定电场（电源外） 静电场（ V 0 的区域）
J 0
J E
E 0
D 0
由于平行板间为均匀电场，故
E
eˆx En
eˆx
Q 0 ab
[12]定义应遵循的重要原则
（1）不能与客观事实、规律相矛盾。
如：能量是物体做功的本领。得它会导致热力学第一
定律和第二定律矛盾，因此这样定义是不妥当的。
热一，能量守恒；热二，功变热不可逆性，内能不断
增加，而做本领却在不断减小。
（2）要反映事物本质。
的转运，故也称“轴矢量”。二者区别：当空间坐标
反演（即镜向反演）时，其镜像矢量是否改变指向。
［16］所谓成像是指同一物点中出发的光线经过不同
路径到达同一像点。例如，在干涉实验中，同一点的
光过不同路径到达不同像平面上的点，所以这不是成
像，也就是说像平面上干涉条纹并不是物的像。
［17］基本概念间“循环论证”无法消除的根源：
学之外，第二定律及原有力的概念不再有效，但牛一
的推广表述仍可用。
［22］经典力学认为：牛顿一、二定律均为惯性系，
而牛顿第三定律不必限于惯性系条件。
［23］由
F=
d dt
(mv)
ma
v
d dt
m
可
见
相
对
论
中
的
m(
m0 ) 1 v2 c2
与经典理论 F m惯a 中的 m惯 对应，因此将 m 定义为惯性
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
d ，如图 5 所示。设 x d 的极板上的自由电荷总量为
Q，
求电容器间电场强度；
面2
面3
解：（1）设上极板的电荷密度为 ，则 Q
ab
极板上的电荷密度与电场法向分量的关系为：
面4
0 En
Q ab
升高，而不润湿管壁的液体在细管里降低，管的内
径越小，现象越明显． 影响因素：表面张力和
接触角所决定。
第 ３页
开始创建与录入时间：2010-4-29（农历二〇一〇年三月十六） 主要依据：李忠《物理学概念教学研究》
［7］电偶极子 (electric dipole) P 点的电位：
q 4 0
1
r2
1 r1
如：国际单位制中只有 7 个基本量，而全部物理学
中基本概念物理量却较多。力在经典物理学中是基本
概念，但它在国际单位制中却是“导出量”，而在重
力单位制中又为基本量。随着物理学的发展，在近代
物理学中，力又丧失了原来基本概念的地位而成为导
出概念。
［14］电阻定义：○1 、 R U （欧姆定律）○2 、 R L
轮与地面接触部分随车向前运动的速度和随车轮向
后转动的线速度大小相等）时，每一瞬间地对车轮
的静摩擦力 f 的作用对象为轮的边缘，而车轮边缘
的速度为零，则每一时刻 f 的功率都是零，所以轮
作纯滚动时，地对轮的静摩擦力不做功。）
［4］ 真空态：各种量子场处于基态的状态。真空
并不是空无一物，其物质存在形态是处于基态