大學(xué)物理市公開課獲獎?wù)n件

1、第一章 質(zhì)點運動學(xué)第1頁第1頁加速度位矢位移速度求導(dǎo)積分求導(dǎo)積分求導(dǎo)積分P6: 例1 例2 例3 P23: 1-7 1-8 1-11 1-14 1第2頁第2頁尤其指出無論是求導(dǎo)還是積分過程,針正確都只是時間t,即只有量值含有時間變量t,才干直接求導(dǎo)或積分;不含有時間t項,應(yīng)做適當處理.:分離變量再積分第3頁第3頁線量角量2第4頁第4頁注意公式中所涉及v是速率,并非速度.3第5頁第5頁 例 一質(zhì)點沿半徑為R圓周運動，其路程S隨時間t改變規(guī)律為 (SI) ， 式中b、c為不小于零常量，且b2Rc 則此質(zhì)點運動切向加速度at=_；法向加速度an_ -c (b-ct)2/R 第6頁第6頁例 質(zhì)點運動方

2、程 (R，是常數(shù))， _， dv dt = _， 質(zhì)點軌道方程為_。第7頁第7頁第二章牛頓定律第8頁第8頁求導(dǎo)積分求導(dǎo)積分求導(dǎo)積分P39: 例2 例3 例5 P23: 2-19 2-22第9頁第9頁第三章動量守恒定律和能量守恒定律第10頁第10頁 1 力時間累積效應(yīng) 彈性碰撞完全非彈性碰撞 (碰后合為一體，以共同速度運動) 第11頁第11頁 例 質(zhì)量為m質(zhì)點，以不變速率v沿圖中正三角形ABC水平光滑軌道運動質(zhì)點越過A角時，軌道作用于質(zhì)點沖量大小為 (A) mv (B) (C) (D) 2mv C第12頁第12頁 例 如圖所表示，圓錐擺擺球質(zhì)量為m，速率為v，圓半徑為R，圓錐母線與軸線之間夾角為

3、計算拉力在一周內(nèi)沖量mvR方向：豎直向上解：擺球運動一周：第13頁第13頁 例 一物體質(zhì)量M2 kg，在合外力 (SI)作用下，從靜止開始運動，式中 為方向一定單位矢量, 則當1 s時物體速度_2 m/s 第14頁第14頁 例5 質(zhì)量m=10 kg木箱放在地面上，在水平拉力F作用下由靜止開始沿直線運動，其拉力隨時間改變關(guān)系如圖所表示若已知木箱與地面間摩擦系數(shù)=0.2,那么在t = 4 s時，木箱速度大小為_；在t = 7 s時，木箱速度大小為_（g取10 m/s2） 4m/s2.5m/s第15頁第15頁 例 一質(zhì)量為0.05 kg、速率為10 ms-1剛球，以與鋼板法線呈45角方向撞擊在鋼板上

4、，并以相同速率和角度彈回來設(shè)碰撞時間為0.05 s求在此時間內(nèi)鋼板所受到平均沖力O第16頁第16頁 2 力空間累積效應(yīng)質(zhì)點系統(tǒng)第17頁第17頁 例 1一質(zhì)量為 m 小球豎直落入水中， 剛接觸水面時其速率為 設(shè)此球在水中所受浮力與重力相等，水阻力為 , b 為一常量. 求阻力對球作功與時間函數(shù)關(guān)系第18頁第18頁解建立如右圖所表示坐標系.第19頁第19頁 例 質(zhì)量為m質(zhì)點在外力作用下，其運動方程為 式中A、B、都是正常量由此可知外力在t=0到t=/(2)這段時間內(nèi)所作功為 (A) (B) (C) (D) C 第20頁第20頁 例 2 一輕彈簧, 其一端系在鉛直放置圓環(huán)頂點P，另一端系一質(zhì)量為m

5、小球, 小球穿過圓環(huán)并在環(huán)上運動(=0)開始球靜止于點 A, 彈簧處于自然狀態(tài)，其長為環(huán)半徑R; 當球運動到環(huán)底端點B時，球?qū)Νh(huán)沒有壓力求彈簧勁度系數(shù)第21頁第21頁 解 以彈簧、小球和地球為一系統(tǒng).只有保守內(nèi)力做功系統(tǒng)即又因此取點B為重力勢能零點第22頁第22頁 3-33 已知應(yīng)用功效原理，有取點A為重力勢能零點.hA解：設(shè)子彈與物塊撞擊后,速度大小為 , 物塊滑出頂端時速度大小為 .由于系統(tǒng)沿斜面方向動量守恒,則 xy第23頁第23頁第四章 剛體轉(zhuǎn)動第24頁第24頁 1 轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動慣量第25頁第25頁 例 質(zhì)量為 物體 A 靜止在光滑水平面上，它和一質(zhì)量不計繩索相連，繩索跨過二分之一徑為

6、 R、質(zhì)量為 圓柱形滑輪 C，系在另一質(zhì)量為 物體 B 上. 滑輪與繩索間沒有滑動， 且滑輪與軸承間摩擦力可略去不計. 問：（1） 兩物體線加速度為多少？ 水平和豎直兩段繩索張力各為多少？（2） 物體 B 從，求線加速度及繩張力. 靜止落下距離 時，其速率是多少？（3）若滑輪與軸承間摩擦力不能忽略，并設(shè)它們間摩擦力矩為ABC第26頁第26頁 例 一長為l、質(zhì)量能夠忽略直桿，兩端分別固定有質(zhì)量為2m和m小球，桿可繞通過其中心O且與桿垂直水平光滑固定軸在鉛直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動開始桿與水平方向成某一角度，處于靜止狀態(tài)，如圖所表示釋放后，桿繞O 軸轉(zhuǎn)動則當桿轉(zhuǎn)到水平位置時，該系統(tǒng)所受到合外力矩大小M_，此時該

7、系統(tǒng)角加速度大小_ 2g / (3l) 第27頁第27頁 例 一輕繩繞在有水平軸定滑輪上，滑輪質(zhì)量為m，繩下端掛一物體，物體所受重力為G, 滑輪角加速度為1，若將物體去掉而以與G相等力直接向下拉繩子，滑輪角加速度2將(A) 不變 (B) 變小 (C) 變大 (D) 如何改變無法判斷 G12RRC第28頁第28頁 2 角動量守恒定律 能利用以上規(guī)律分析和處理包括質(zhì)點和剛體簡樸系統(tǒng)力學(xué)問題第29頁第29頁 例3 質(zhì)量很小長度為l 均勻細桿，可繞過其中心 O并與紙面垂直軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動當細桿靜止于水平位置時，有一只小蟲以速率 垂直落在距點O為 l/4 處，并背離點O 向細桿端點A 爬行設(shè)小蟲與細桿

8、質(zhì)量均為m問：欲使細桿以恒定角速度轉(zhuǎn)動，小蟲應(yīng)以多大速率向細桿端點爬行?l/4O第30頁第30頁 例4 一雜技演員 M 由距水平蹺板高為 h 處自由下落到蹺板一端A,并把蹺板另一端演員N 彈了起來.設(shè)蹺板是勻質(zhì),長度為l,質(zhì)量為 ,蹺板可繞中部支撐點C 在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,演員質(zhì)量均為m.假定演員M落在蹺板上,與蹺板碰撞是完全非彈性碰撞.問演員N可彈起多高?ll/2CABMNh第31頁第31頁P147 4-21在光滑水平桌面上有一木桿，質(zhì)量為m1=1.0kg、長l=40cm，可繞通過其中點且與之垂直軸轉(zhuǎn)動一質(zhì)量為m2=10g子彈，以v = 2.0102 ms-1速度射入桿端，方向與桿及軸正交若子

9、彈陷入桿中，試求所得到角速度. Ovm2m1，l解第32頁第32頁 P147 4-28 我國1970年4月24日發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星沿橢圓軌道運動，地球中心O為該橢圓一個焦點其近地點為4.39105m，遠地點為2.38106m試計算衛(wèi)星在近地點和遠地點速度.(已知地球半徑6.37106m) 解 設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m,近地點和遠地點位置分別為r1和 r2 ,在近地點和遠地點速度分別為v1和 v2 ,地球質(zhì)量和半徑分別為M和R .第33頁第33頁 解 設(shè)衛(wèi)星質(zhì)量為m,近地點和遠地點位置分別為r1和 r2 ,在近地點和遠地點速度分別為v1和 v2 ,地球質(zhì)量和半徑分別為M和R .第34頁第34頁第35頁第3

10、5頁解 角動量守恒 小球新角速度下拉過程中拉力所作功 P147 4-30 光滑圓盤面上有一質(zhì)量為m小球，拴在一根穿過圓盤中心O處光滑小孔細繩上，如圖所表示開始時，該物體距圓盤中心O距離為r0，并以角速度w 0繞盤心O作圓周運動現(xiàn)向下拉繩，當小球徑向距離由r0減少到r0/2時，求（1）小球新角速度；（2）下拉過程中拉力所作功 m0r0F第36頁第36頁 剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律和質(zhì)點運動規(guī)律從形式上完全一致!質(zhì)點剛體第37頁第37頁玻耳茲曼氣體動理論第十二章麥克斯韋第38頁第38頁1 抱負氣體物態(tài)方程2 抱負氣體壓強3 抱負氣體溫度第39頁第39頁單原子 3 0 3雙原子 3 2 5多原子 3 3 6剛

11、性4 分子能量5 抱負氣體內(nèi)能能量均分定理 氣體處于平衡態(tài)時，分子任何一個自由度平均能量都相等，均為.第40頁第40頁 例 有一截面均勻封閉圓筒，中間被一光滑活塞分隔成兩邊，假如其中一邊裝有0.1 kg某一溫度氫氣，為了使活塞停留在圓筒正中央，則另一邊應(yīng)裝入同一溫度氧氣質(zhì)量為： (A) (1/16) kg (B) 0.8 kg (C) 1.6 kg (D) 3.2 kg C第41頁第41頁 （A）溫度相同、壓強相同. （B）溫度、壓強都不同. （C）溫度相同，氦氣壓強大于氮氣壓強. （D）溫度相同，氦氣壓強小于氮氣壓強. 例 一瓶氦氣和一瓶氮氣密度相同，分子平均平動動能相同，且都處于平衡狀態(tài)，

12、則：第42頁第42頁 例 一容器中裝氧氣，溫度為27，壓強為1.5atm 求：（1）單位體積內(nèi)氧分子數(shù)； （2）分子平均平動動能； （3）單位體積內(nèi)分子總平均平動動能； （4）分子方均根速率解第43頁第43頁12-16 有 2.010-3 m3剛性雙原子分子抱負氣體，其內(nèi)能為6.75102 J (1) 試求氣體壓強； (2) 設(shè)分子總數(shù)為 5.41022個，求分子平均平動動能及氣體溫度 解 (1)第44頁第44頁6 速率分布函數(shù)第45頁第45頁 例 已知f(v)為麥克斯韋速率分布函數(shù)，N為總分子數(shù)，vp為分子最概然速率 下列各式表示什么物理意義？ (1) (2) (3) 表示分子速率在vp區(qū)間

13、分子數(shù)表示分子平均速率表示分子速率在vp區(qū)間分子數(shù)占總分子數(shù)百分比第46頁第46頁第47頁第47頁P209 12-14 如圖兩條曲線分別表示氫氣和氧氣在同一溫度下麥克斯韋速率分布曲線， 從圖上數(shù)據(jù)求：(1)氫氣和氧氣最可幾速率；(2)溫度；(3)若曲線分別表示氫氣在不同溫度下麥克斯韋速率分布曲線，那么哪一條曲線氣體溫度高？解：(1)第48頁第48頁P209 12-14 如圖兩條曲線分別表示氫氣和氧氣在同一溫度下麥克斯韋速率分布曲線， 從圖上數(shù)據(jù)求：(1)氫氣和氧氣最可幾速率；(2)溫度；(3)若曲線分別表示氫氣在不同溫度下麥克斯韋速率分布曲線，那么哪一條曲線氣體溫度高？(3) 蘭色曲線氣體溫度

14、高.第49頁第49頁開爾文克勞修斯熱力學(xué)基礎(chǔ)第十三章卡諾第50頁第50頁1 能分析計算抱負氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中熱量、功和內(nèi)能改變量 . （2）（3）（1）功大小等于p-V圖上過程曲線下面積！第51頁第51頁過程過程特點過程方程功內(nèi)能增量等體等壓等溫絕熱第52頁第52頁過程等體等壓等溫絕熱功內(nèi)能增量熱量摩爾熱容第53頁第53頁2 能分析計算抱負氣體在循環(huán)過程中熱量、功和內(nèi)能改變量以及效率. WABCD第54頁第54頁解：(1) 12: 例 1 mol雙原子分子抱負氣體經(jīng)如圖循環(huán)過程，其中12為直線，23為絕熱線，31為等溫線 已知T2 =2T1，V3=8V1 試求： (1) 各過程

15、功，內(nèi)能增量和傳遞熱量； (用T1和已知常量表示) (2) 此循環(huán)效率h第55頁第55頁 23 絕熱膨脹過程: 例 1 mol雙原子分子抱負氣體經(jīng)如圖循環(huán)過程，其中12為直線，23為絕熱線，31為等溫線 已知T2 =2T1，V3=8V1 試求： (1) 各過程功，內(nèi)能增量和傳遞熱量； (用T1和已知常量表示) (2) 此循環(huán)效率h第56頁第56頁 31 等溫壓縮過程: 例 1 mol雙原子分子抱負氣體經(jīng)如圖循環(huán)過程，其中12為直線，23為絕熱線，31為等溫線 已知T2 =2T1，V3=8V1 試求： (1) 各過程功，內(nèi)能增量和傳遞熱量； (用T1和已知常量表示) (2) 此循環(huán)效率h第57頁

16、第57頁解：(1) 12: 23 絕熱膨脹過程: 31 等溫壓縮過程: (2) 此循環(huán)效率第58頁第58頁13-24 如圖所表示是某單原子抱負氣體循環(huán)過程V-T 圖，圖中VC= 2VA，試問：(1)圖中所表示循環(huán)是代表致冷機還是熱機？(2)假如是正循環(huán)(即熱機循環(huán))，求出循環(huán)效率.VTOVAVCABCPVOVAPACBAVC(1)圖中所表示循環(huán)代表熱機.第59頁第59頁VC= 2VAPVOVAPACBAVCTC= TATB= 2TA第60頁第60頁例 依據(jù)熱力學(xué)第二定律可知： (A) 功能夠所有轉(zhuǎn)換為熱，但熱不能所有轉(zhuǎn)換為功 (B) 熱能夠從高溫物體傳到低溫物體，但不能從低溫 物體傳到高溫物體

17、 (C) 不可逆過程就是不能向相反方向進行過程 (D) 一切自發(fā)過程都是不可逆 D 3 理解熱力學(xué)第二定律含義 .第61頁第61頁例 依據(jù)熱力學(xué)第二定律（ ）(A) 自然界中一切自發(fā)過程都是不可逆 (B) 不可逆過程就是不能向相反方向進行 過程(C) 熱量能夠從高溫物體傳到低溫物體，但 不能從低溫物體傳到高溫物體 (D)任何過程總是沿著熵增長方向進行A第62頁第62頁第十四章 相對論special relativity第63頁第63頁 1 理解狹義相對論兩條基本原理. 真空中光速是常量，沿各個方向都等于c ，與光源或觀測者運動狀態(tài)無關(guān)，即不依賴于慣性系選擇.相對性原理 物理定律在所有慣性系中都

18、含有相同表示形式.光速不變原理第64頁第64頁 2 掌握洛倫茲坐標變換式.正變換逆變換洛倫茲坐標變換式第65頁第65頁 3 理解同時相對性、長度收縮和時間延緩概念，掌握狹義相對論時空觀.會分析計算相關(guān)同時相對性、長度收縮和時間延緩問題第66頁第66頁 同時性含有相對意義 沿兩個慣性系運動方向，不同地點發(fā)生兩個事件，在其中一個慣性系中是同時，在另一慣性系中觀測則不同時，因此同時含有相對意義；只有在同一地點，同一時刻發(fā)生兩個事件，在其它慣性系中觀測也是同時.第67頁第67頁 長度量度相對性(動尺收縮)第68頁第68頁 例1 設(shè)想有一光子火箭， 相對于地球以速率 飛行，若以火箭為參考系測得火箭長度為

19、 15 m ，問以地球為參考系，此火箭有多長 ？火箭參考系地面參考系解 ：固有長度第69頁第69頁在 S 系 例2 一長為 1 m 棒靜止地放在 平面內(nèi)，在 系觀測者測得此棒與 軸成 角，試問從 S 系觀測者來看，此棒長度以及棒與 ox 軸夾角是多少？設(shè)想 系相對 S 系運動速度 . 解：在 系第70頁第70頁例 一隧道長為L，寬為d，高為h，拱頂為半圓，如圖所表示設(shè)想一列車以極高速度v沿隧道長度方向通過隧道，若從列車上觀測:(1)隧道尺寸如何?(2)設(shè)列車長度為l0，它所有通過隧道時間是多少? 解 (1)依據(jù)相對論效應(yīng)，從列車上觀測，隧道長度縮短，其它尺寸不變，長度變?yōu)長dd/2h第71頁第71頁(2) 從列車上觀測，隧道以速率v通過列車，所有通過所需時間為Ldd/2h第72頁第72頁 時間延緩效應(yīng)(動鐘變慢)B第73頁第73頁 例 在6000m高空大氣層中，宇宙射線產(chǎn)生子， 子是物理性質(zhì)與電子類似粒子，質(zhì)量是電子質(zhì)量206.768倍，其速率0.998c，其靜止時壽命210-6 s. 依據(jù)典型力學(xué)理論：子行程子不能穿過大氣