物理学 绪论 第二章 PPT课件

2. 数学工具
3.
中学物理－－以初等数学和几何学为工具
4.
大学物理－－以高等数学为工具
3. 学习方式
4.
中学物理－－讲授内容和知识的消化全部在课内进行
5.
大学物理－－课上以讲授知识为主，课下自已消化理
解。
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所以，大学课堂，教学内容多，进行速度
注意几个问题：
1.学习中自学能力的培养； 2.重视实验; 3.作好习题, 老师随时抽查; 4.期评成绩：平时测验和实验占20%, 期考占80%； 5.下列情况者可在期评成绩中加1--5分：
体运动等。
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第一节 理想流体 连续性方程
一、流体运动的研究方法 二、定常流动 三、连续性方程
一、流体运动的研究方法 ： 1.两种研究方法
(1). Lagrange （拉格朗日）方法 ： 选择一个流体质点，跟踪观察,描述其运动参数
(位移、速度等）与时间的关系.
(2). Euler （欧拉）方法 ： 在固定空间位置观察流体质点的运动情况，如
外力作功：
P1
F1
S
x 1 x′
h11 1t
y S2
2y′F2
P2
2t h2
设x处：S1、1、F1、h1；设y处：S2、2、F2、h2；
A在= 短F1时1间ΔΔt-t（F2Δ2Δt→t=0）P1内S1，1流Δ体t-XYP移2S至22xΔ´yt´
A=(P1 -P2 )V
(S11Δt = S2 2Δt =V)
water
V
V/V=5%
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（3）流管（ tube of flow）：
流体中通过某小截面积周边各点的流线所组 成的管状物。
*定常流动中流线形状和流管形状不随时间变化； *流线不相交→流管内外无流体交换；
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例子： 流线 定常流动
ρ1S11 =ρ2S22 或 ρS=常量 连续性方程（equation of continuity）：
在定常流动中，同一流管的任一截面处的流 体密度、流速和该截面面积的乘积为一常量。
对于不可压缩流体，即ρ1 =ρ2 则有 S11 = S22 或 S=常量
即： S与成反比；
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连续性方程（equation of continuity）： ρ1S11 =ρ2S22 或 ρS=常量
*医学物理学：学习医学所必需的物理学基础知识.
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二 .物理学与科学技术 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
如 微电子技术的发展
物理学满足人类所深刻认识到的最根本的 程度上了解自然界的需要 (美国物理学评
述委员会)
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三. 物理学与医学的关系
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如果将字母 A 到 Z 分别编上 1 到 26 的 分数，(A=1,B=2...,Z=26)
你的知识(KNOWLEDGE)得到 96 分 (11+14+15+23+12+5+4+7+5=96)
你的努力(HARDWORK)也只得到 98 分 (8+1+18+4+23+15+18+11=98)
*生存环境：
大气电离层、电磁污染、放射线污染等。
*物理学与生命科学的交叉科学：
生物物理学、生物医学工程学、血液流 动力学、超声医学、放射医学、激光医学、 医学影像物理学等。
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物理学为医学和医疗提供新的方法和技术：
*显微镜： 光学显微镜------微生物组织、细胞形态等； 电子显微镜------细胞内结构、生物大分子等；
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根据功能关系
AEk Ep
P 1 VP 2 V1 2m2 21 2m1 2m2g m h1gh
以V除各项，整理得
P 11 21 2 g1 hP 21 22 2 g2h(m=V)
或 P12gh常量
2
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伯努利方程（Bernoulli equation）：
目前： X光透视；X-CT。
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物理学的研究方法
演绎法
－推理 演算
归纳法
－假设 模型
定性和半定量
直觉 想象力 洞察力
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提出命题 推测答案 理论预言 实验检验 修改理论
应用
大学物理与中学物理的区别
1. 教学内容
2.
中学物理－－研究特殊性问题
3.
大学物理－－研究一般 性问题
*光学纤维内镜： 器官内壁组织形态等； *X射线：X光摄影、X光透视、X-CT、
X光子刀治疗肿瘤等； *激光：眼科手术、溶栓术、美容等；
*物理断层技术：B超、X-CT、ECT、核磁共振等；
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超声波在医学诊断中的应用
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医用内窥镜
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准分子激光治疗近视
物理学 绪论 第二章 PPT课件
医 用 物理学
Medical physics
（理论课：36学时；实验课：24学时） 主讲：张燕 (物理学教研室) Tel: 5358700 (O) 13627718233 E-mail: wulizy @ yahoo.com.cn
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主讲教师: 张 燕 副教授 教研室副主任 1986年6月:毕业于广西师范大学 学士学位
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三.连续性方程（equation of continuity)
设流体为稳定流动，流管形状不随时间变化。
S1
v1
1
v1t
v2t
S2
2
v2
经过t(t→0)时间后：
经过S1的流体质量： m1=ρ1(v1Δt)S1=ρ1S1v1Δt
经过S2的流体质量：
m1= m2
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m2=ρ2(v2Δt)S2=ρ2S2v2Δt ρ1S1v1 =ρ2S2v2
空间某点的速度、压强和密度等。描述其运动参数在 空间的分布及随时间的变化情况。
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2.理想流体(ideal fluid):
(1).绝对不可压缩 (incompressibility)
(2).没有内摩擦力 (no internal friction)
(或:完全没有粘性)
1000atm
V
作功与路径有关的力称为非保守力，例如: 摩擦力。
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第二节 伯努利方程
一.伯努利方程 *研究对象：
作定常流动的X-Y段理想流体。 Y Y’ *研究系统：
流管+地球。 X X’
在△t内，X-Y段流体移动到X’-Y’段；
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根据功能原理推导方程： A外+ A非保内=△Ek +△ Ep
S11 = S22 或 S=常量
(ρ1 =ρ2)
S与成反比: s 1 v
流管粗细变化引起流速变化：流管狭窄流速大流线密集。
（前提：不可压缩流体在同一流管中作定常流动）
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资 源 五 排 河 漂 流
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连续性方程（equation of continuity）：
左心室
右心房
Sv
30cm·s-1 3cm2
主动脉
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900cm2
5cm·s-1
1mm·s-1 毛细血管
18cm2 腔静脉
第二节 伯努利方程
伯努利家族,科学世家, 3代人中产生了8位科学家， 多数为数学家，他们沉溺于数学就像酒鬼碰到了烈 酒.
丹尼尔·伯努利，1700年1月29日生于瑞士。 他自幼兴趣广泛，先后就读于尼塞尔大学、斯特拉 斯堡大学和海德堡大学，学习逻辑、哲学、医学和 数学。1724年，丹尼尔获得有关微积分议程的重 要成果，从而轰动了欧洲科学界。他还把牛顿力学 引入对流体力学的研究，其著名的《流体力学》一 书影响深远。他同时还是一位气体动力学专家。
1 任何生命过程都与物理过程密切 联系，生命现象的本质
诸如能量的交换、信息的传递、体内控制 和调节、疾病发生机制、物理因素对机体的 作用等，都必须遵循物理学规律。随着物理 学在生物医学领域的日益深入，它对阐明生 命的本质不断作出新的发现
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物理学是生命科学的基础：
*生理过程：
肌肉收缩、神经电传导、视觉调节、 血液循环、能量代谢、心电和脑电、细胞膜 通道的物质输运、蛋白质的合成等。
你的态度(ATTITUDE)才是左右你生命的 全部(1+20+20+9+20+21+4+5)=100
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掌握:理想流体和定常流动的概念；连续性方程及其 应用；伯努利方程和物理意义及其应用；层流和湍流 概念；液体的粘滞系数和流阻概念；泊萧叶定律及其 应用。
熟悉:牛顿粘滞定律；雷诺数；粘性流体的粘滞性及 产生的原因；斯托克斯公式及应用（沉降速度）；流 量计和流速计的原理。
了解: 流管和流场概念；人体血循环系统中血流的特 点；血流速度与血管中血压的分布；粘性流体伯努利 方程物理意义；牛顿流体与非牛顿流体。
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* 流体（fluid）： 气体和液体都具有流动性， 统称为流体。
* 流体静力学(hydrostatics)：研究静止流体规律. *流体动力学(fluid dynamics) ：研究流体运动. *人体中的流体运动现象： 血液流动，呼吸气
P A 1
B B S2
PB
SB
h
A SA A
B
思路:
流量（体积流量）= S
PB +(1/2)B2 +ghB =PA+(1/2)A2
（图）为航空提供依据的丹尼尔·伯努利
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功能原理
外力和非保守内力对系统作功之和等于系统 机械能的增量
A外+ A非保内= △E = △Ek + △ Ep
保守力 凡做功与路径无关，而只与起点及终点位置 有关的力，均称作保守力.如重力、万有引力、弹性力 的功都只与始、末位置有关，而与中间路径的长短和 形状无关。
ρ1S11 =ρ2S22 或 ρS =常量 S11 = S2 2 或 S =常量
描写 意义 特例
应用
质量流量（ρS）守恒：单位时间内通过任一 横截面的流体质量（单位为 kg/s）相等。
体积流量（S）守恒：单位时间内通过任一 横截面的流体体积（单位为 m3/s）相等。
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血管中流速与截面之间的关系
伽利略（1564—1642）：制成脉搏计。 A.Borell (1608—1636)：计算人体肌肉的力的传导。 伏打(意)(1737—1798)：阐述蛙肌上的生物电。 T.Young(1773—1829)研究人眼光学调节作用及色觉原理 牛顿和泊肃叶（1778—1829）：研究血液的粘性流动。 伦琴（1835—1923）：发现X射线后两周应用于临床。
1993年6月:毕业于北京医科大学 中国医学物理学会会员
硕士学位
广西光学学会理事
广西医学学会激光医学 分会委员
九20三21/2学/19 社广西区委会委员
物理学的 真善美
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绪 论 Preface
一. 物理学的研究对象
* 物理学：是研究物质运动的普遍性质和基本 规律的科学。
* 物理学的研究对象： 机械运动、分子热运动、电磁运动、光学、 原子与原子核及其内部运动等。
P 11 21 2 g1 hP 21 22 2 g2h
P12gh常量
2
伯努利方程只适用于理想流体的定常流动。
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伯努利方程各 项的物理含义
P12gh常量
2
1
2
1 m 2
2
单位体积动能 — 动压
2
V
gh mgh
V
P PV V
单位体积重力势能 单位体积压强能
静压
理想流体在流管中作定常流动时，单位体积的 动能、重力势能以及该点的压强之和为一常数。
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X-ray Photography
X光摄影、X光透视
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X射线计算机断层成像（X-CT )
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正电子发射型计算机断层成像
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Magnetic Resonance Imaging (MRI)
核磁共振成像
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不少早期物理学家对医学的发展作出重要贡献：
能写出较好的科普文章；
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参考文献
1. 严导淦编《物理学》第3版，高等教育出版社 2. 程守洙、江之永遍《普通物理学》第5版，高等 教育出版社 3. 马文蔚编《物理学》第4版，高等教育出版社 4. 张三慧编《大学物理学》第2版，清华大学出版 社 5. 吴百诗编《大学物理》新版，科学出版社
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P12gh常量
2
注意： 1。P是绝对压强.
绝对压强与计示压强 2。根据零势面的不同选择，
h可正可负可为零.
2
S2
P2
h
2
பைடு நூலகம்
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例题：设有流量为0.12m3·s-1的水流过如图所示的管子。 A点的压强为2×105Pa，A点的截面积为100cm2，B点 的截面积为60cm2 ，B点比A点高2m。假设水的内摩 擦可以忽略不计，求A、B点的流速和B点的压强。