力學知識結構體系

1、力學知識結構體系（力學部分包括 靜力學、運動學和動力學三部分）（注：點擊下載效果最好） 1靜力學2、運動力學機械振動自由振動F簡諧運動物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，且總是指向平衡位置的回復力作用下的振動，叫做簡諧振動。也稱為無阻尼振動或等幅振動。特征：振幅保持不變的自由振動。描述量：振幅A，周期T，頻率f = 1/To x-t圖像:正弦曲線或余弦曲線 振動能：動能和勢能之和，機械能守恒相關物理量的周期性變化：位移、回復力、即時速度、即時加速度，動能與勢能等。受力特征：回復力 F=-kx= mo 2x基本模型：單擺（e<l0j：T=2出Vg彈簧振子:rmT 乂 k，x(t)二 Ac

2、os( t ) ； v = A cos( .t 亠'：；亠)；2阻尼振動X疑義：Acos逐漸減小的自由振動叫阻尼振動。特征：振幅遞減原因：振動能逐漸轉化為其他形式的 能。受迫振動 定義：物體在周期性外力（驅動力）作用下的振動叫受迫振動。特征：受迫振動穩(wěn)定后的頻率等于驅動力的頻率；而當驅動力的頻率接近振動 物體的固有頻率時，受迫振動振幅增大波的形成條件 波源和介質波的形成原因介質質點之間有相互作 用波的實質傳遞振動的形式、能量和信息， 質點并不隨著波動而遷移； 后一質點的振動滯后于前一質 點，且重復前一質點的振動； 每個質點的的起振方向是相同波的例子：聲波（超聲波、次聲波、可聽聲波機械波

3、 振動在媒質中傳播形成波； 媒質各點 都在各自平衡位置附近振動但不隨波形一起 遷移，波是能量傳遞的一種形式。描述量：波幅A,波長入，波速V,周期T, 頻率f。描述公式：V=”T=入;f波速大小由傳播振動的 介質特性所決定；波的頻率等于質點振動頻 率，大小由振源決定，與介質無關；波長由波 源和介質決定波的圖像：表述了某一時刻各個質點偏離平衡 位置的狀況。為正弦曲線或余弦曲線（與振動 圖像很相似，但是有本質區(qū)別） 波的類型：橫波和縱波。干涉 波的疊加：兩列波重疊區(qū)域，任 何一點的位移等于兩列波引起的位移的 矢量和。二列頻率相同、振動方向相同的波 相遇，使媒質中有的地方振動加強，有 的地方振動減弱，

4、且加強與減弱部分相 間隔的現(xiàn)象叫波的干涉。干涉是波特有的現(xiàn)象。干涉區(qū)域內(nèi)某點是振動最強點還是振 動最弱點的充要條件： 最強：該點到兩個波源的路程之差是波長的整數(shù)倍，即5=nX 最弱：該點到兩個波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即S=2n+1） 2/23、動力學功 功是能量轉換的量度，即：有功必有能量形式的轉換做了多少功就有多少能量發(fā)生了形式轉換。W=FScos（x （兩個要素：力力方向上有位移）單位:焦（J）正功：表示動力功（即力與位移夾角小于90°）。 負功：表示阻力功（即力與位移夾角大于90°。）mgh|mv；mgdmv2機械能守恒 定律（動能和勢 能統(tǒng)稱機械能） 機 械

5、 能 E 二 Ek Ep在只有重 力做功的情形 下，物體的動能 和重力勢能發(fā) 生相互轉化，但 機械能的總量 保持不變。同樣，在只 有彈力做功的 情形下，物體的 動能和彈性勢 能發(fā)生相互轉 化，機械能總量 也保持不變。熱學知識結構體系（熱學包括熱力學、統(tǒng)計物理學，分子動理論是熱現(xiàn)象微觀理論的基礎）分子動-理論物質是由大量分子組成的油膜法測分子直徑分子直徑數(shù)量級10 T°m，分子質量數(shù)量級1026kg阿伏伽德羅常數(shù) Na=6.02 X 10 23mol。是聯(lián)系微觀世界和宏觀世界的橋梁。它把物質的摩爾質量、摩爾體積這些宏觀物理量和分 子質量、分子體積這些微觀物理量聯(lián)系起來了。分子熱運動分子

6、永不停息地做無規(guī)則運動 擴散現(xiàn)象；布朗運動分子間作用力分子間存在相互作用力，且引力和斥力同時存在，都隨距離增大而減小。 且斥力減小得快。分子間作用力的合力稱之為 分子力。熱八、 學 的 基 本 知 識分子的動能：分子由于熱運動而具有的能量; 由溫度T決定。溫度的微觀含義：分子平均動 能大小的標志，反映分子熱運動的激烈程度物 體 的 內(nèi) 能分子勢能分子間由相互作用力和相對位置決定的能量。分子勢能在微觀上決定著分子間 距。宏觀上決定著物體的體積V物體的內(nèi)能 組成物體的所有分子的動能和 勢能的總和；內(nèi)能是宏觀量，只對大量分子組 成的物體有意義，對個別分子無意義。物體的 內(nèi)能由分子數(shù)量（物質的量）、溫

7、度（分子平均動 能）、體積（分子間勢能）決定，與物體的宏觀機械 運動狀態(tài)無關內(nèi)能與機械能無必然聯(lián)系改變物體內(nèi)能的方式做功：其他形式的能與內(nèi)能轉化； 熱傳遞：物體間（或物體各 部分之間）內(nèi)能的轉移。二者雖然是等效，但本 質不同。|能量守恒定律能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉化為其他形 式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在 轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。熱八、和功擴散不同的物質相互接觸時，彼此進入對方 的現(xiàn)象。擴散現(xiàn)象說明了分子不停地做無規(guī)則運 動及分子間有間隙。溫度越高，擴散過程就越快, 這說明溫度越高，分子的無規(guī)則運動的速度就越 大。布朗運動懸浮在液體中的固

8、體顆粒永不停息 的無規(guī)則運動。形成條件：微粒足夠??；溫度越 高，運動越激烈；觀察到的是固體微粒（非液體和 固體分子）的無規(guī)則運動，反映的是液體分子運動 的無規(guī)則性；實驗中描繪的是某固體微粒每隔 30s的位置連線，不是該微粒的運動軌跡。r0=10 10m ； r = r0 時，f 引=彳斥；r> r° 時，f 引 >f 斥 ； r< r0時，f引v f斥。溫度是分子平均動能大小的標志，溫度相同時任何物體的分子平均動能相等，但平均速率一般不 等（分子質量不同）；分子力做正功分子勢能減 少，分子力做負功分子勢能增加；分子勢能為零 一共有兩處，一處在無窮遠處，另一處小于ro

9、，分子力為零時分子勢能最小，而不是零；理想氣 體分子間作用力為零，分子勢能為零，只有分子 動能。r=ro時，最小；分子勢能增加，?。籸<ro時，r>ro時，r增大，則分子力做功，r減小，分子力做正功，勢能減r增大，則分子力做正功，勢能減小，r減小，克服分子力做功，勢能增加熱力學第一定律一個熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做 的功的和。即外界對物體所做的功W加上物體從外界吸收的熱量 Q等于物體內(nèi)能的增加 U, 即 U=Q+W。其中，當外界對物體做功時 W取正，物體 克服外力做功時W取負；當物體從外界吸熱時 Q 取正，物體向外界放熱時 Q取負； U為正表示 物體內(nèi)

10、能增加，U為負表示物體內(nèi)能減小。熱力學第二定律克勞修斯表述：不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體，而不引起其他變化（按熱傳導的方向性表述）。開爾文表述：不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功，而不引起其他變化（按機械能和內(nèi)能轉化過程的方向性表述）。第二類永動機（只從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓臒釞C。）是不可能制成的。熱力學第二定律的微觀解釋：熵增加原理：一個孤立系統(tǒng)總是從熵小的狀態(tài)向熵大的狀態(tài)發(fā)展，而熵值 較大代表著較為無序，所以自發(fā)的宏觀過程總是向無序度更大的方向發(fā)展。因此熱力學第二定律也叫做熵增加原理。熱力學第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著分子熱運動

11、無序性增大的方向進行。熱力學第三定律：兩種溫度間的關系可以表示為：T = t+273.15K和4 T = t，要注意兩種單位制下每一* 度的間隔是相同的。0K是低溫的極限，它表示所有分子都停止了熱運動。可以無限接近，但永遠不能達至嘰不可能通過有限的過程把一個物體冷卻到絕對零度。熱力學第三定律不阻止人們想辦法盡可能地接近絕對零度。氣 體 的 性 質氣體的狀態(tài)氣體狀態(tài)描述物質是由大量分子組成的 分子永不停息地做無規(guī)則運動 分子間存在相互作用力物質的量：壓強用分子動理論解釋氣體壓強的產(chǎn)生（氣 體壓強的微觀意義）。氣體的壓強是大量分子頻 繁碰撞器壁產(chǎn)生的。壓強的大小跟兩個因素有 關：氣體分子的平均動能

12、，分子的密集程度溫度反映物體冷熱程度的物理量（是一個宏 觀統(tǒng)計概念），是物體分子平均動能大小的標志。 任何同溫度的物體，其分子平均動能相同。體積:概念 理想氣體是一種理想化模型， 其分子間 距很大，不存在分子勢能，分子間沒有相互吸 引和排斥，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生 的碰撞是完全彈性的，不造成動能損失。這 種氣體稱為理想氣體。理想氣體理想氣體狀態(tài)方程 即克拉貝龍方程 氣體的體積、壓強、溫度間的關系：PV =nRT，PM P2V2T1=T2等溫過程等容過程 等壓過程玻意耳定律：PV= C查理定律：P / T= C蓋一呂薩克定律： V/ T= C只有大量分子組成的物體才談得上溫度，不能說 某幾

13、個氧分子的溫度是多少。因為分子運動是無 規(guī)則的，某時刻它們的平均動能可能較大，另一 時刻平均動能也可能較小， 無穩(wěn)定的 冷熱程度”。 C的02和1C的H2平均動能相同，C的。2小 于1C的H2平均速率。熱力學溫度（T）與攝氏溫度（t）的關系 T =t+273.15 （K）說明：兩種溫度數(shù)值不同，但改變1K和1C的溫度差相同0 K是低溫的極限，只能無限接近， 但不可能達到。這兩種溫度每一單位大小相同， 只是計算的起點不同。攝氏溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為0C,熱力學溫度把1大氣壓下冰水混合物的溫度規(guī)定為273K （即把273 C規(guī)定為0K），所以T=t+273理想氣體，由于不考慮分子間

14、相互作用力，其 內(nèi)能僅由溫度和分子總數(shù)決定，與氣體的體積無關。溫度越咼，內(nèi)能越大。理想氣體與外界做功與否：體積增大，對外做 了功（外界是真空則氣體對外不做功），體積減小，則外界對氣體做了功。理想氣體內(nèi)能變化情況看溫度。理想氣體吸不吸熱，則由做功情況和內(nèi)能變化 情況共同判斷。（即從熱力學第一定律判斷）TTi V T2ViV V2等容變化圖線等溫變化圖線等溫變化圖線為雙曲線的一支，等容 線均為過原點的直線（之所以原點附近為虛線，pi V P2等壓變化圖線（壓）變化圖表示溫度太低了，規(guī)律不再滿足）；圖中雙線表示同一 氣體不同狀態(tài)下的圖線，虛線表示判斷狀態(tài)關系的 兩種方法；對等容（壓）變化，如果橫軸物

15、理量是 攝氏溫度t,則交點坐標為-273.15電磁學知識結構體系 電磁學包括：電學和磁學兩大部分。包括電性和磁性交互關系，主要研究電磁波、電磁場以及有 關電荷、帶電物體的動力學，二者很難清晰分割。冷永磁體磁場磁場;電 磁 感應勺磁場 的產(chǎn) 生直線電流磁場ft磁場對電流培ft=BIL方向：左手定則U電流的磁做應通電螺線管磁場 力 磁場對運動洛侖茲力BqV r方向：左手定則磁場*的性質，b磁感應強度!。單位特牛安米IL或韋米 矢量性的方向即磁場方 BFL的方向關左手定確定。帶電粒子在磁場中的受洛力，'且1B時有BqV=m；R通電導線在復合場中 的平衡、運動帶電粒子在復合場中 的運動磁感線意

16、義：磁感線的疏密表示磁場強2m 弱；磁感線的方向表示磁場方向朋定義因為磁通量變化產(chǎn)生感應電動化有 兩方 閉合電路中一部分導場發(fā)生相對運面的含義產(chǎn)生條件穿過閉合電路的磁場發(fā)生變化R= ,T=-' Bq Bqa閉合電路中的一部分導體與法拉場 發(fā)生相對運動（是導體子隨導體一起運動洛倫茲的磁感- 力勺一個分力使自由電子發(fā)生定可 移動形成電流動稱為流中勺動生電動勢大小LV動生電流方向：右手定則律發(fā)生變化U （這時，變化的磁場周產(chǎn)生感自感現(xiàn)象于導體本身的電流發(fā)生變化而產(chǎn)生 的電磁感應現(xiàn)象。由自感而產(chǎn)生的電動勢為 電動勢互感現(xiàn)象相鄰的載流回路，其中任一回路中 的電流強度發(fā)生變化另一回路中 應電動勢。

17、這一電動勢稱為互感電動勢1產(chǎn)生感b.穿過閉合電路的磁場電場使導體中的自由電子 形成電流，感生電流向移 律）場，感生電動勢大小| _ 感生電流方向：楞次定律自互感現(xiàn)象的應用變壓器U2眨p出=P理想變壓器<變電流即時值U=Uiradt l=sint有效值U叢iJm周期、頻率、角頻率f灼0牛頓運動;定律受丈動量守恒定律動量定理*能量轉化和動能守恒定律動能定理電能量4-電磁場和電磁波電磁場是電磁作用的媒遞物，具有能量和動量，物質存在的一種形式。其性質、特征及運動變化 規(guī)律由麥克斯韋方程組確定。電磁場總是以光速向四周傳播，形成電磁波。韋產(chǎn)生原3利用電容器的充放電和線圈自感作用產(chǎn)生振蕩電流，形成電

18、場能和磁場能的周期性變化電 磁 振 蕩麥克斯韋電磁場要地敘述,4可用概括其理論框架 4四個方程：電動力學基本方程一一麥克斯 3三個關系:債此 A應；2兩個假說：渦旋電場和位移電流；1壹個預言：電磁場以波的形式按光速傳播電磁振在電路中, 地變化，同時相應電磁場一 E電- T*兀才電電電Q的電場和磁場周期性 :件中不斷轉換的現(xiàn)象形成變化的電場和磁場從產(chǎn)生的區(qū)域 向周圍空間傳播開十去,麥克斯韋方程組電場、磁場的行為以及與電 密度之間關系的偏微分方程。由四個方程纟 描述電荷如何產(chǎn)生電斯定律 論述磁單極子不存在磁定律 描述電流和時變電場怎樣產(chǎn)生斯安培定律苗述時變磁場如何產(chǎn)生電第感應定律由效遠射電磁波的條率足夠高（單位時間中電磁波的波速為就形成了電磁波內(nèi)輻射出的能量（2）形成開放電路（把電場和鵬/s特點酗波傳播時不需要質發(fā)生 射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象荷密度、電場分散到盡可能大的空間離里去）電磁波的應用磁波的發(fā)射和接收 頻）電視、雷達等:調制和調幾 何 光 學全反射棱射 橫截面是等 腰直角三角形的棱鏡叫全反 射棱鏡。棱鏡光從玻璃棱鏡的一 個側面射入，從另一個側面 射岀時，岀射光線跟入射光 線相比，向底面偏折。光學知識結構體系光的直線傳播（均勻介質）本影半影日食月食小孔成像真空中光速 c = 3.0 X 108米/ 秒光 的 反 射全反射