普通物理学简明教程课件
胡盘新主编《普通物理学简明教程》课件pdf-00绪论
方式,所以科教兴国需用物理学，二十一世纪需要物
理学。
海南大学
00绪论-物理学与人类文明
海 纳 百 川
国际物理年
海南大学
联合
国大
会于
2004 大
年6月 道
通过
了
致
2005 远
年为
“国际
物理
年”的
决
议。
00绪论-物理学与人类文明
联合国大会于2004年6月通过了2005年为“国际物理
年”的决议。决议全文如下：
纳 界三次大的技术革命可以说是在物理学发展的基 道
百 础上开花结果的。
致
川 第一次技术革命
在十七、八世纪，牛顿力学和热力学的发展，顺应了第 远
一次技术革命的需要，其主要标志是蒸汽机的发明、改进
和广泛应用，用机器代替人的劳动，人类的劳动生产力第
一次获得解放。当然第一次技术革命反过来也促进了经典
物理学的发展.
海
大
纳 ★物理学的研究对象
道
百
从空间尺度上包括：小到微不足道的亚 致
川 核粒子，大到浩瀚的宇宙。
远
质子(proton )10−15 m → 宇宙(universe )1026 m
时间尺度上:早至宇宙的起源，晚至遥远
的将来。
微观粒子的最短寿命 10−24 s → 宇宙年龄 150亿年（1018 s）
海南大学
联合国大会，承认物理学为了解自然界提供了重要基
海 础；
大
纳
注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石； 确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础道
百 设施的工具，
致
川 意识到2005年是爱因斯坦关键性科学发现一百周 远
《大学物理简明教程》总复习课件
《大学物理简明教程》总复习课件第一部分：力学基础一、质点运动学1. 位置矢量：描述质点在空间中的位置，是一个矢量，其大小和方向随时间变化。
2. 速度：质点位置矢量随时间的变化率，也是一个矢量，其大小表示质点运动的快慢，方向表示运动的方向。
3. 加速度：速度随时间的变化率，是一个矢量，其大小和方向表示质点速度变化的快慢和方向。
二、牛顿运动定律1. 第一定律：一个物体如果没有受到外力作用，它将保持静止状态或匀速直线运动状态。
2. 第二定律：一个物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与它的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。
3. 第三定律：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，作用在同一直线上。
三、功和能1. 功：力与物体在力的方向上移动的距离的乘积，是一个标量。
2. 能量：物体具有的做功的能力，可以分为动能、势能和内能等。
3. 能量守恒定律：在一个孤立系统中，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。
四、动量守恒定律1. 动量：物体的质量与速度的乘积，是一个矢量。
2. 动量守恒定律：在一个孤立系统中，所有物体的总动量保持不变。
3. 动量守恒定律的应用：碰撞问题、爆炸问题等。
《大学物理简明教程》总复习课件第二部分：热学基础一、温度与热量1. 温度：表示物体冷热程度的物理量，是物体分子热运动平均动能的标志。
2. 热量：物体之间由于温度差异而传递的能量，是一个过程量。
3. 热容与比热容：热容是指物体吸收或放出一定热量时，其温度变化的程度。
比热容是指单位质量的物体吸收或放出单位热量时，其温度变化的程度。
二、理想气体状态方程1. 理想气体：分子间无相互作用力，分子本身的体积可以忽略不计的气体。
2. 理想气体状态方程：PV=nRT，其中P为气体压强，V为气体体积，n为气体物质的量，R为气体常数，T为气体温度。
三、热力学第一定律1. 内能：物体内部所有分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之和。
《普通物理学》PPT课件
我们以湍流的形成为例进行说明．
湍流现象是种混沌，它普遍存在于行星和地球
大气、海洋与江河、火箭尾流乃至血液流动等自然现
象之中.流体的运动一般用确定性的流体力学方程描
述.
当流体绕过圆柱体流
动时，随着表征流体中外
力与黏性力竞争的雷诺数
的不断增大，当雷诺数达
到某个临界值时，流动中
就出现湍流.当雷诺数Re<1
选择进入下一节 §3-0 教学基本要求 §3-1 刚体模型及其运动 §3-2 力矩 转动惯量 定轴转动定律 §3-3 定轴转动中的功能关系 §3-4 定轴转动刚体的角动量定律和角动量守恒定 律 §3-5 进动 §3-6 理想流体模型 定常流动 伯努利方程 §3-7 牛顿力学的内在随机性 混沌
感谢下 载
3.线性和非线性物理现象的区分
第一，线性现象一般表现为时空中的平滑运 动，并可用性能良好的函数表示；而非线性现象则表 现为从规则运动向不规则运动的转化和跃变．
第二，线性系统往往表现为对外界的影响成 比例地变化；而非线性系统中参量在一些关节点上的 极微小变化，可引起系统运动形式的决定性改变。
第三，反映在连续介质中的波动上，线性行 为表现为色散引起波包的弥散，导致结构的消失，而 非线性作用却可促使空间规整性结构的形成和维持．
感谢下 载
பைடு நூலகம்
自然界大量存在的相互作用是非线性的，线性 作用只不过是非线性作用在一定条件下的近似．
二、混沌和牛顿力学的内在随机性
1.混沌 由确定性方程描述的简单系统可以出现极为
复杂的貌似随机的无规运动，这就是混沌． 常见的混沌想象
(1)天体力学中的地球上流星的起源问题 太阳系的小行星大部分存在与火星与木星
之间，因此地球上的 流星也只能起源于这个小行星 带。但是这个小行星带离地球很远，只有偏心率达 到57%的小行星的轨道才能与地球轨道相交。
胡盘新主编《普通物理学简明教程》课件ppt-03刚体的定轴转动
(1) 滑轮的角加速度。 (2) 开始上升后,5 秒末滑轮的角速度
大 道
(3) 在这5 秒内滑轮转过的圈数。
(4) 开始上升后,1 秒末滑轮边缘上 一点的加速度(不打滑) 。
r
致 远
解: (1) 轮缘上一点的切向加速度与
物体的加速度相等 a 0.8rad
r
a
s2
海 南 大 学
§3-1 刚体的平动、转动和定轴转动
四、刚体转动的角速度和角加速度
儋 海
纳 州 百 立 川
角坐标 (t ) 约定 沿逆时针方向转动 r 角位移
z
(t )
宝 大
0 r 沿逆时针方向转动 0
参考平面
x
道 岛 致 生 远 根
业
(t t) (t)
r
远
1 3 J 2 r dr l 0 12 1 ml 2 12
l/2 2
如转轴过端点垂直于棒
1 2 J r dr ml 0 3
l 2
海 南 大 学
第三章 刚体的定轴转动
Example3 -P98-3-4
例题3-2 求圆盘对于通过中心并与盘面垂直的转轴的 转动惯量。设圆盘的半径为R，质量为m，密度均匀。
0
z
z
0
d dt
宝 大
道 岛 致 生 远 根
业
定轴转动的特点 1） 每一质点均作圆周运动，圆面为转动平面；
2） 任一质点运动 , , 均相同，但 v, a 不同；
3） 运动描述仅需一个坐标 .
海 南 大 学 华南热带农业大学
第三章 刚体的定轴转动 第三章 刚体的转动
物理学简明教程 马文蔚等 高教出版社29页PPT
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
物理学简明教程 马文蔚等 高 教出版社
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
胡盘新主编《普通物理学简明教程》教材自作课件ppt-08气体动理论
道 致 远
态
A
若 A 和 B、B 和 C 分别热平 衡，则 A 和 C 一定热平衡。 （热力学第零定律）
海 南 大 学
08气体动理论
处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观 物理性质，这个性质称为温度. 温标：温度的数值表示方法。
海 纳 百 川
华氏温标：1714年荷兰华伦海特建立，以水结冰的温 大 度为32°F，水沸腾的温度为212°F 道 摄氏温标：1742年瑞典天文学家摄尔修斯建立，以冰 的熔点定为0°C，水的沸点定为100°C， 热力学温标：与工作物质无关的温标，由英国的开尔 文建立，与摄氏温度的关系为
海 南 大 学
2
2
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-2 分子热运动和统计规律
§ 8-2 分子热运动和统计规律
宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此 有相互作用的分子或原子组成 .
海 海 纳 纳 百 百
现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大 小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪, 电子显微镜, 扫描隧道显微镜等. 利用扫描隧道显 微镜技术把一个个原 子排列成 IBM 字母 的照片. 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加 以研究时, 必须用统计的方法.
研究方法
海 海 纳 纳 百 百
统计平均
宏观量
大
1. 热力学 —— 宏观描述
实验经验总结，
川 川
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 1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然；
大 给出宏观物体热现象的规律， 道 道 致 致 远 远
3）应用宏观参量 .
海 海南大学 南 大 学
大学物理《普通物理学简明教程》第二章 牛顿定律
第二章 牛顿定律问题解答2-1 一车辆沿弯曲公路运行。
试问作用在车辆上的力的方向是指向道路外侧，还是指向道路的内侧？解 车辆在弯曲的公路上运行，即汽车作曲线运动，而物体做曲线运动需要一个指向曲率中心的向心力来维持，即作用在车辆上的力的方向指向道路的内侧。
2-2 将一质量略去不计的轻绳，跨过无摩擦的定滑轮。
一只猴子抓住绳的一端，绳的另一个质量和高度均与猴子相等的镜子。
开始时，猴子与镜在同一水平面上。
猴子为了不看到镜中猴子的像，它作了下面三项尝试：（1）向上爬；（2）向下爬；（3）松开绳子自由下落。
这样猴子是否就看不到它在镜中的像了吗？解 （1）当猴子向上或向下爬时，猴子与镜子受力如右图所示。
以地面为参考系，取向上为Oy 轴正方向。
由牛顿定律分别列出它们的动力学方程T1111F P m a -=T2222F P m a -=又T1T1T2T2F F F F ''=== 且猴子与镜子的质量相等，即12P P =由上可知，猴子与镜子运动的加速度大小相等，方向也相同，即在相等的时间内镜子与猴子上升或下降的距离相等，它们始终处于同一水平面上。
（2）当猴子松开绳子自由下落，此时猴子在其自身重力作用下自由下落。
在相等时间内它们下降相等的距离。
由以上分析可知，在这三种过程中，猴子与镜子始终处于同一平面上，所以猴子能看到镜子中自己的像。
2-3 如图所示，轻绳与定滑轮间的摩擦力可略去不计，且122m m =。
若使质量为2m 的两个物体绕公共竖直轴转动，两边能否保持平衡？解 三个物体的受力分析如下图所示，对于右边任意一个物体2m 有P 2T2FT2'F T1'F F Oy2T 2cos F P θ=又右边绳中张力关系有2T T 2cos F F θ=所以 T 22122F P m g m g ===可见竖直绳中张力正好等于左边物体的重力1P ，致使滑轮的两边能够保持平衡。
2-4 如图所示，一半径为R 的木桶，以角速度ω绕其轴线转动。
《普通物理学简明教程》(第2版) 下 第四章 4-4
hv 。试证光子的散射角满
c c h 1 cos
v v0 m0c
此处 m0 是电子的静止质量，h 为普朗克常量。
hv
e
hv0 c
e0
c
电子
x
mv
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证明：在图中，入射光子的能量和动量分别为 hv0 和 碰撞h。cv0碰e0撞,后与，物设质光中子质散量射为开m0去的而静和止原自来由入电射子方发向生
m0c
c c h 1 cos
v v0 m0c
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选择进入下一节 §4-0 教学基本要求 §4-1 狭义相对论基本原理 洛伦兹变换 §4-2 相对论速度变换 §4-3 狭义相对论的时空观 §4-4 狭义相对论动力学基础 *§4-5 广义相对论简介
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m(v) u
根据洛伦兹速度变换公式可得
u'
u
uv 1 uv / c2
(4)
v 1 1 v2 / c2 (5) u
m(v) m0 1 v2 / c2
相对论质速关系
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m(v) m0 1 v2 c2
m(v)
m0——物体的 静止质量。
m(v)——相对于 观察者以速度v 运动时的质量。 相对论质量
dt dt
(1) 当 (2) 当
v<<c 时, m=m0 ， F= ma v→c 时, m→∞， a d v
F v dm dt
0
dt
m
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二、 相对论质量和能量的关系
1. 相对论动能
推导的基本出发是动能定理
令质点从静止开始,力所作的功就是动能表达式
胡盘新主编《普通物理学简明教程》课件ppt-05静止电荷的电场
百百
1） 文字表述： 在真空中，两个静止点电荷 ） 文字表述： 在真空中， 之间的相互作用力大小， 之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘 积成正比，与它们之间距离的平方成反比； 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联线， 作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相 异号电荷相吸。 斥，异号电荷相吸。
大 道 致
海 南 大 学
第五章 静止电荷的电场
海 纳 百
在没有净电荷出入边界的系 统中,电荷的代数和保持不变 代数和保持不变. 统中,电荷的代数和保持不变. 1）自然界的基本守恒定律之一 ）
电荷守恒定律
∑Q
i
=c
γ γ -e +-e +e ⊕ γ γ
2）电荷可以成对产生或 ） 湮灭， 湮灭，但代数和不变
大 大 道 道 致致 远
海 海南大学 南 大 学
第五章 静止电荷的电场
起电的实质
海 纳 百
所谓起电，实际上是通过某种作用，使物体内 所谓起电，实际上是通过某种作用， 电子不足或者过多而呈现带电状态。 电子不足或者过多而呈现带电状态。 通过摩擦可是两个物体接触面温度升高， 通过摩擦可是两个物体接触面温度升高，促使一 定量的电子获得足够的动能从一个物体迁移到另 一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电， 一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电， 失去电子的物体带正电。 失去电子的物体带正电。
海 南 大 学
第五章 静止电荷的电场 第五章 静止电荷的电场
§10-1 电荷 库仑定律
四、库仑定律
1
海 纳 海 纳 川
点电荷模型
（ d << r12）
百百
1） 概念：当带电体的大小和形状可以忽略时 ） 概念：当带电体的大小和形状可以忽略时, 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 v − q2
《普通物理学》PPT课件
第二，线性系统往往表现为对外界的影响成比例 地变化；而非线性系统中参量在一些关节点上的极微 小变化，可引起系统运动形式的决定性改变。
第三，反映在连续介质中的波动上，线性行为表 现为色散引起波包的弥散，导致结构的消失，而非线 性作用却可促使空间规整性结构的形成和维持．
自然界大量存在的相互作用是非线性的，线性作用 只不过是非线性作用在一定条件下的近似．
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二、混沌和牛顿力学的内在随机性
1.混沌 由确定性方程描述的简单系统可以出现极为复杂
的貌似随机的无规运动，这就是混沌． 常见的混沌想象
(1)天体力学中的地球上流星的起源问题 太阳系的小行星大部分存在与火星与木星之间，
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我们以湍流的形成为例进行说明． 湍流现象是种混沌，它普遍存在于行星和地球大
气、海洋与江河、火箭尾流乃至血液流动等自然现象 之中.流体的运动一般用确定性的流体力学方程描述.
当流体绕过圆柱体流动 时，随着表征流体中外力 与黏性力竞争的雷诺数的 不断增大，当雷诺数达到 某个临界值时，流动中就 出现湍流.当雷诺数Re<1时 ，流动情形如图 (a)所示.增 大流速，使雷诺数Re≈20时, 可看到圆柱体后面出现两 个对称的涡旋，如图(b)
若系统表现为周期运动，那么系统就只有很少 的运动模式，无法应付多变的环境中所出现的种 种突变，这会导致系统损伤和功能失调。
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2.内随机性
随机性：在一定条件下，如果系统的某个状态 既可能出现，也可能不出现。
外随机性 系统自身不会出现随机性，随机性来 自系统外部或某些尚不清楚的原因的 干扰作用。