普通物理学(第六版)公式大全说课材料

普通物理学(第六版)
公式大全
一、力和运动
1.1 质点运动的描述！
1.质点
2.参考系和坐标系
3.空间和时间
4.运动学方程
轨迹方程
5.位矢
6.位移
7.速度
（瞬时）速度：
（瞬时）速率：
8.加速度
（瞬时）加速度：
1.2 圆周运动和一般曲线运动！
1.切向加速度和法向加速度
自然坐标系；法向加速度处处指向曲率中
心。

2.圆周运动的角量描述
角速度：
角加速度：
3 .抛体运动的矢量描述
1.3 相对运动常见力和基本力
1.相对运动
（伽利略）速度变换式：
2.常见力
重力、弹力、摩擦力、万有引力
3.基本力
万有引力、电磁力、强力、弱力
1.4 牛顿运动定律！
1.牛顿第一定律
（惯性定律）
2.牛顿第二定律
3.牛顿第三定律
（作用力和反作用定律）
4.牛顿运动定律应用举例
1）常力作用下的连接体问题
2）变力作用下的单体问题
1.5 伽利略相对性原理非惯性系惯性力
1.伽利略相对性原理
（力学的相对性原理）
2.经典力学的时空观 *
3.非惯性系 *
4.惯性力
二、运动的守恒量和守恒定律
2.1 质点系的内力和外力质心质心运动定理！
1.质点系的内力与外力
2.质心
对于N个质点组成的质点系：
质心的位矢
对于质量连续分布的物体：
质心的位矢
3.质心运动定理
2.2 动量定理动量守恒定律！
1.动量定理
冲量：
动量定理：
动量定理是牛顿第二定律的积分形式。

*2. 变质量物体的运动方程 3.动量守恒定律
*4.火箭飞行
2.3 功能量动能定理！
1.功的概念
功：
功率：
2.能量
3.动能定理
动能：
动能定理：
2.4 保守力成对力的功势能！
1.保守力
保守力：重力、万有引力、弹性力以及静电力等。

非保守力：摩擦力、回旋力等。

2.成对力的功
3.势能
4.势能曲线
2.5 质点系的功能原理机械能守恒定律！
1.质点系的动能定理
2.质点系的动能原理
3.机械能守恒定律
4.能量守恒定律
*5.黑洞
2.6 碰撞
对心碰撞（正碰撞）
1.碰撞过程系统动量守恒
2.牛顿的碰撞定律
恢复系数：
完全弹性碰撞（1）；非弹性碰撞；完全非弹
性碰撞（0）
完全弹性碰撞过程，系统的机械能（动能）
也守恒。

2.7 质点的角动量和角动量守恒定律！
1.角动量（动量矩）
2.角动量守恒定律
力矩：
2.8 对称性和守恒定律
1.对称性和守恒定律
2.守恒量和守恒定律
三、刚体和流体的运动
3.1 刚体模型及其运动
1.刚体
2.平动和转动
3.自由度
质点、运动刚体、刚性细棒的自由度。

3.2 力矩转动惯量定轴转动定律！
1.力矩
力臂：
2.角速度矢量
3.定轴转动定律
4.转动惯量
当刚体为质量连续体时，
（ r 为质元dm到转轴的距离）
平行轴定理：
3.3 定轴转动中的功能关系！
1.力矩的功
2.刚体的转动动能
3.定轴转动的动能定理
4.刚体的重力势能
3.4 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定
律
1.刚体的角动量
2.定轴转动刚体的角动量定理
微分形式：
积分形式：
3.定轴转动刚体的角动量守恒定律
1）刚体( J 不变)的角动量守恒；
2）非刚体( J 可变)的角动量守恒；
3）物体系的角动量守恒。

3.5 进动
（回转效应）
陀螺的
3.6 理想流体模型定常流动伯努利方程
1.理想流体模型
流体、理想流体、流体动压强
2.定常流动
定常流动、流线、流管
3.伯努利方程
3.7 牛顿力学的内在随机性混沌
1.线性科学和非线性科学
2.混沌和牛顿力学的内秉随机性
四、相对论基础
4.1 狭义相对论基本原理洛伦兹变换！
1.狭义相对论基本原理
迈克耳孙—莫雷实验；
相对性原理；光速不变原理
2.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
1.“同时”的相对性
2.时间延缓
固有时、运动时
3.长度收缩
4.相对性与绝对性
4.4 狭义相对论动力学基础！
1.相对论力学的基本方程
2.质量与能量的关系
3.动量与能量的关系
4.5 广义相对论简介
等效原理、广义相对论的相对性原理、
引力红移、水星在近日点的进动
五、气体动理论
5.1 热运动的描述理想气体模型和物态方程！
1.状态参量
体积V、压强p、温度T
2.平衡态准静态过程
3.理想气体物态方程
5.2 分子热运动和统计规律
1.分子热运动的图像
2.分子热运动的基本特征
平衡态的统计假设、微观量、宏观量、统计
方法
3.分布函数和平均值
5.3 理想气体的压强和温度公式！
1.理想气体的微观模型
2.理想气体压强公式的推导
分子的平均平动动能：
理想气体的压强：
3.温度的本质和统计意义
理想气体物态方程：
4.气体分子的方均根速率
5.4 能量均分定理理想气体的内能
1.分子的自由度
刚性气体分子的自由度（单3双5多6）
2.能量均分定理
分子平均动能：（i：自由度）
3.理想气体的内能
质量为m，摩尔质量为M的理想气体内能：
5.5 麦克斯韦速率分布律！
*1.分子速率的实验测定 2.速率分布函数
3.麦克斯韦速率分布律
平均速率：
最概然速率：
方均根速率：
5.6 #麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律重力场中粒
子按高度的分布
1.麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律
2.重力场中粒子按高度的分布
5.7 分子碰撞和平均自由程！
1.分子碰撞的研究
2.平均自由程公式
平均碰撞次数：
平均自由程：
5.8 气体的输运现象
1.黏性现象
粘性力：
粘度（黏性系数）：
2.热传导现象
热传导系数：
3.扩散现象
扩散系数：
杜瓦瓶（保温瓶）原理、同位素分离
5.9 真实气体范德瓦耳斯方程
1.真实气体等温线
2.范德瓦耳斯方程
3.范德瓦耳斯方程的等温线和真实气体的等温线
4.临界点
六、热力学基础
6.1 热力学第零定律和第一定律！
1.热力学第零定律
2.热力学过程
3.功热量内能
4.热力学第一定律
6.2 热力学第一定律对于理想气体平衡过程的应用！
1.等体过程气体的摩尔定容热容
2.等压过程气体的摩尔定压热容
3.等温过程
4.绝热过程
5.多方过程
6.3 循环过程卡诺循环！
1.循环过程
正循环：热机效率
逆循环：制冷系数
2.卡诺循环
卡诺热机效率
卡诺制冷机的制冷效率
6.4 热力学第二定律
1.热力学第二定律
自发过程、开尔文表述、克劳修斯表述2.两种表述的等价性
反证法证明
6.5 可逆过程与不可逆过程卡诺定理
1.可逆过程与不可逆过程
2.卡诺定理
可逆机
不可逆机
3.卡诺定理的证明
6.6 熵玻尔兹曼关系
1.熵
2.自由膨胀的不可逆性
3.玻尔兹曼关系!
6.7 熵增加原理热力学第二定律的统计意义！
1.熵增加原理
封闭系统
2.热力学第二定律的统计意义
6.8 耗散结构信息熵
1.耗散结构
贝纳尔对流、化学振荡
2.信息熵
七、静止电荷的电场
7.1 物质的电结构库伦定律！
1.电荷
2.电荷守恒定律
3.电荷的量子化
4.库伦定律7.2 静电场电场强度
1.电场
2.电场强度
试验电荷、场强、电偶极子
3.电场强度的计算
1）点电荷的电场强度
2）场强叠加原理和点电荷系的电场强度
3）电荷连续分布带电体的电场强度
4.电场线电场强度通量
均匀电场中
非均匀电场
7.3 静电场的高斯定理！
1.静电场的高斯定理
2.高斯定理的应用
7.4 静电场的环路定理电势！
1.静电场力做功
2.静电场的环流定理
3.电势
电势能：
电势：
电势差（电压）：
4.电势的计算
1）点电荷的电势
2）点电荷系的电势
（电势叠加原理）
3）连续分布电荷的电势
4）多个带电体的总电势
5.等势面
7.5 电场强度与电势梯度的关系！
7.6 静电场中的导体！
1.导体的静电平衡
静电感应现象、静电平衡状态
2.静电平衡下导体上的电荷分布
3.空腔导体内外的静电场与静电屏蔽
7.7 电容器的电容
1.孤立导体的电容
2.电容器的电容
平板电容器
圆柱电容器
球形电容器
相对电容率（相对介电常量）
3.电容器的串联和并联
串联：
并联：
7.8 静电场中的电介质
*1.电介质的电结构
2.电介质的极化
1）无极分子电介质的位移极化
2）有极分子电介质的取向极化
3.电极化强度
对各项同性的电介质：
4.电极化强度与极化电荷的关系
5.介质中的静电场
介质中的环路定理：
电容率（介电常量）：
6.铁电体压电体永电体
7.9 有电介质时的高斯定理电位移
1.有电介质时的高斯定理电位移
电位移矢量：
有电介质时的高斯定理：
2.D、E、P三矢量的关系
7.10 静电场的能量！
电容器的能量：
电场能量密度：
电场的能量：
八、恒定电流的磁场
8.1 恒定电流
1.电流电流密度
2.电源的电动势
3.欧姆定律
闭合电路的欧姆定律：
8.2 磁感应强度
1.基本磁现象
永磁铁、磁极、分子电流
2.磁感应强度
3.磁感应线和磁通量
通过面元dS的磁通量：
通过曲面S的磁通量：
8.3 毕奥-萨伐尔定律！
1.毕奥-萨伐尔定律
2.运动电荷的磁场
3.毕奥-萨伐尔定律的应用
1）直导线电流的磁场
2）载流圆线圈轴线上的磁场
3）螺线管电流轴上的磁场
8.4 恒定磁场的高斯定理和安培环路定理！
1.恒定磁场的高斯定理
S
2.安培环路定理
3.安培环路定理的应用
1）无限长载流圆柱形导体的磁场分布
外：内：
2）长直螺线管内的磁感应强度( I、n )
3）载流螺绕环内的磁场
8.5 带电粒子在电场和磁场中的运动！
1.洛伦兹力
2.带电粒子在电磁场中的运动和应用
磁聚焦、回旋加速器、质谱仪
3.霍尔效应
*4.量子霍耳效应
8.6 磁场对载流导线的作用！
1.安培定律
安培力：
2.磁场对载流线圈的作用
3.电流单位“安培”的定义
4.磁场力的功
1）磁力对运动载流导线做的功
2）载流线圈在磁场中转动时磁力矩的功
8.7 磁场中的磁介质
1.磁介质
磁化、磁介质、相对磁导率
2.分子电流和分子磁矩
3.抗磁质的磁化
4.顺磁质
的磁化
8.8 有磁介质时的安培环路定理磁场强度！
1.磁化强度
磁化（面）电流
2.有磁介质时的安培环路定理
8.9 铁磁质
1.磁化曲线和磁滞回线
2.磁畴
3.磁性材料的分类
软磁材料、硬磁材料、矩磁材料、静磁屏蔽
九、电磁感应电磁场理论
9.1 电磁感应定律！
1.电磁感应现象
2.楞次定律
3.法拉第电磁感应定律
9.2 动生电动势！
1.在磁场中运动的导线内的感应电动势
2.在磁场中转动的线圈内的感应电动势
交变电动势、交变电流
9.3 感生电动势感生电场！
1.感生电场
2.电子感应加速器
3.涡电流
9.4 自感应和互感应！
1.自感应
2.互感应
若空间不存在铁磁质：
自感和互感的关系：9.5 磁场的能量！
自感磁能：
能量密度：
非匀强磁场的能量：
匀强磁场的密度：
9.6 位移电流电磁场理论！
1.位移电流
位移电流
位移电流密度
2.麦克斯韦方程组
3.电磁场的物质性
9.7 电磁场的统一性和电磁场量的相对性
十、机械振动和电磁振荡
10.1 谐振动！
1.谐振动的特征及其表达式
简谐振动表达式：
2.描述谐振动的特征量
振幅A、周期T、频率
角频率（圆频率）
相位、初相
同相、反相；超前、落后
3.谐振动的旋转矢量图示法
振幅、角频率、相位、初相位、周期
4.几种常见的谐振动
单摆、复摆
5.谐振动的能量
6.用能量法解谐振动问题
10.2 阻尼振动
无阻尼自由振动、阻尼振动、阻尼因子、固
有频率
10.3 受迫振动共振
1.受迫振动
2.共振
位移共振
速度共振
10.4 电磁振荡
1.LC电路的振荡
电磁振荡、
（无阻尼）自由振荡
2.受迫振荡电共振
3.力电类比
10.5 一维谐振动的合成
1.同一直线上两个同频率谐振动的合成48
2.同一直线上两个不同频率谐振动的合成拍
10.6 二维谐振动的合成
a.振动方向相互垂直同频率的谐振动的合成振动，其
轨迹为一椭圆。

具体形状取决于振幅和相位差。

特殊情形：
若相位差为0或π，则振动轨迹为直线；
若相位差为π/2，则振动轨迹为正椭圆。

b.振动方向相互垂直，频率有简单整数比的和振
动，其轨迹为李萨如图。

10.7 振动的分解频谱
10.8 非线性振动与混沌
十一、机械波和电磁波
11.1 机械波的产生和传播！
1.机械波产生的条件
2.横波与纵波
3.波振面和波（射）线
4.波长、频率和波速间的关系
波速（相速）
11.2 平面谐波的波函数
1.波函数
2.平面简谐波的波函数！
简谐波、平面简谐波
（沿x轴正向传播取—，沿x轴负向传播+）
11.3 波动方程波速
1.波动方程
平面波的波动方程
2.波动方程的建立
3.波速
4.介质的形变及其模量
11.4 波的能量波的强度！
1.波的能量
平均能量密度
2.波动能量的推导
3.波的强度
平均能流密度
4.波的吸收
11.5 声波超声波次声波！
1.声压
2.声强声强级
声强：
听觉阀、痛觉阀
3.超声波
声波
超声波
4.次声波
11.6 电磁波
1.电磁波的辐射和传播
2.电磁波的性质
横波性、偏振性、
3.电磁波的能量
4.电磁波的动量
5.电磁波谱11.7 惠更斯原理波的衍射、反射和折射
1.惠更斯原理
2.波的衍射
长波衍射现象明显，方向性不好；
短波衍射现象不明显，方向性好。

3.波的反射和折射
11.8 波的叠加原理波的干涉驻波
1.波的叠加原理
波传播的独立性、波的叠加原理
2.波的干涉
相干条件：频率、振动方向、相位差
干涉相长（加强）、干涉相消（减弱）3.驻波
波腹处只有动能没有势能。

波节处只有势能没有动能。

4.弦线上的驻波
5.半波损失
11.9 多普勒效应
1.机械波的多普勒效应
1）波源静止，观测者以速度vR 相对介质运动
2）观测者静止，波源以速度vS 相对介质运动
3）观测者和波源同时运动
2.电磁波的多普勒效应
3.冲击波
十二、光学12.1 几何光学简介！
1.光的传播规律
三条实验定理（直线、独立、反射折射）
光路可逆原理、费马原理
2.全反射
全反射临界角
3.光在平面上的反射和折射
平面镜、三棱镜
4.光在球面上的反射和折射
5.薄透镜
6.光学仪器12.2 光源单色光相干光
1.光源
2.单色光
3.相干光
光矢量、相干光源、相干光、光的干涉
干涉相长（明）、干涉相消（暗）
4.想干光的获得方法
分波阵面法、分振幅法
12.3 双缝干涉！
1.杨氏双缝实验
2.干涉明暗条纹的位置
3.洛埃德镜实验
半波损失
*4.光源的相干长度
12.4 光程与光程差！
1.光程
2.光程差
3.物像之间的等光程性
4.反射光的相位突变和附加光程差
12.5 薄膜干涉！
1.等倾干涉条纹
2.增透膜和高反射膜
3.等厚干涉条纹
4.劈尖膜
5.牛顿环
12.6 迈克耳孙干涉仪
12.7 光的衍射现象惠更斯-菲涅耳原理
1.光的衍射现象
2.菲涅尔衍射和夫琅禾费衍射
3.惠更斯-菲涅耳原理
12.8 单缝的夫琅禾费衍射
1.单缝的夫琅禾费衍射！
2.单缝衍射条纹光强的计算——振幅矢量法12.9 圆孔的夫琅禾费衍射光学仪器的分辨本领1.圆孔的夫琅禾费衍射
艾里斑
2.光学仪器的分辨本领
瑞利判据
12.10 光栅衍射
1.光栅衍射
光栅、光栅常量
2.光栅方程
3.光栅衍射的强度分布
4.缺级
5.光栅光谱
6.光栅的分辨本领
7.干涉和衍射的区别和联系
12.11 X射线的衍射
伦琴射线、劳厄斑
布拉格公式：
12.12 光的偏振状态
1.线偏振光（平面偏振光）
光矢量2.自然光 3.部分偏振光 4.圆偏振光和椭圆偏振光12.13 起偏和检偏马吕斯定律！
1.起偏和检偏
偏振片、偏振化方向
2.马吕斯定律
12.14 反射和折射时光的偏振
12.15 光的双折射
1.寻常光和非常光
2.光轴主平面
3.单轴晶体的子波波阵面
4.惠更斯原理在双折射现象中的应用
5.晶体的二向色性和偏振片
12.16 偏振光的干涉人为双折射
1.偏振光的干涉
2.人为双折射
克尔效应、泡克尔斯效应、磁致双折射效应12.17 旋光性
12.18 现代光学简介
1.傅里叶光学
2.全息照相
3.非线性光学
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