大學(xué)物理課件-2024鮮版

大學(xué)物理課件12024/3/28CATALOGUE目錄大學(xué)物理概述力學(xué)基礎(chǔ)熱學(xué)基礎(chǔ)電磁學(xué)基礎(chǔ)光學(xué)基礎(chǔ)原子物理基礎(chǔ)22024/3/2801大學(xué)物理概述32024/3/28探索物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，如原子、分子、離子等，以及它們之間的相互作用力，如電磁力、引力等。物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和相互作用研究物體在宏觀尺度上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，包括機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱運(yùn)動(dòng)、電磁運(yùn)動(dòng)等，以及這些運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化和守恒。物質(zhì)的宏觀運(yùn)動(dòng)和變化探討場(chǎng)（如電場(chǎng)、磁場(chǎng)）和波（如機(jī)械波、電磁波）的基本概念和性質(zhì)，以及它們?cè)谖镔|(zhì)相互作用和信息傳遞中的重要作用。物理學(xué)中的場(chǎng)和波物理學(xué)的研究對(duì)象42024/3/28

物理學(xué)的發(fā)展歷史古典物理學(xué)時(shí)期包括古希臘的自然哲學(xué)和近代的伽利略、牛頓等人的力學(xué)體系，為物理學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。近代物理學(xué)的誕生與發(fā)展以19世紀(jì)末和20世紀(jì)初的物理學(xué)革命為標(biāo)志，包括相對(duì)論和量子力學(xué)的創(chuàng)立，使物理學(xué)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段?，F(xiàn)代物理學(xué)的進(jìn)展包括粒子物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、光學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的深入研究和發(fā)展，以及交叉學(xué)科的形成和發(fā)展。52024/3/28物理學(xué)在能源領(lǐng)域的應(yīng)用包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能等的開(kāi)發(fā)和利用，以及能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)技術(shù)的研究。能源開(kāi)發(fā)與利用物理學(xué)為信息技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)，包括半導(dǎo)體技術(shù)、激光技術(shù)、光纖通信等。信息技術(shù)物理學(xué)在材料科學(xué)中的應(yīng)用涉及新材料的設(shè)計(jì)、合成和性能研究，以及材料在極端條件下的行為研究。材料科學(xué)物理學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用包括醫(yī)學(xué)影像技術(shù)（如X射線、核磁共振等）、醫(yī)療器械的設(shè)計(jì)與優(yōu)化以及生物物理學(xué)的研究等。醫(yī)學(xué)與健康物理學(xué)在科技中的應(yīng)用62024/3/2802力學(xué)基礎(chǔ)72024/3/28質(zhì)點(diǎn)定義01用來(lái)代替物體的有質(zhì)量的點(diǎn)，是實(shí)際物體的理想化模型。剛體定義02在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變的物體。質(zhì)點(diǎn)和剛體的區(qū)別與聯(lián)系03質(zhì)點(diǎn)是忽略物體形狀和大小的一個(gè)點(diǎn)，而剛體則忽略物體的變形，但考慮其大小和形狀。在某些情況下，質(zhì)點(diǎn)和剛體可以相互轉(zhuǎn)化。質(zhì)點(diǎn)和剛體82024/3/2803牛頓第三定律（作用與反作用定律）兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反，作用在同一條直線上。01牛頓第一定律（慣性定律）一個(gè)物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，除非有外力作用于它迫使它改變這種狀態(tài)。02牛頓第二定律（加速度定律）物體的加速度與作用于它的合外力成正比，與它的質(zhì)量成反比。加速度的方向與合外力的方向相同。牛頓運(yùn)動(dòng)定律92024/3/28物體的質(zhì)量與速度的乘積，即p=mv。動(dòng)量定義在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，如果沒(méi)有外力作用，系統(tǒng)的總動(dòng)量將保持不變。動(dòng)量守恒定律用于解決碰撞、爆炸等問(wèn)題，可以方便地求出物體在碰撞或爆炸前后的速度。動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用動(dòng)量守恒定律102024/3/28能量定義物體做功的本領(lǐng)，表示物體具有的做功的潛在能力。能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變。能量守恒定律的應(yīng)用用于解決熱力學(xué)、電磁學(xué)等領(lǐng)域的問(wèn)題，可以方便地求出系統(tǒng)在狀態(tài)變化過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移情況。能量守恒定律112024/3/2803熱學(xué)基礎(chǔ)122024/3/28123與外界沒(méi)有物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)與外界有能量交換但沒(méi)有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。開(kāi)放系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)132024/3/28系統(tǒng)內(nèi)部所有微觀粒子各種運(yùn)動(dòng)形式的能量總和。熱力學(xué)能熱量功熱力學(xué)第一定律表達(dá)式系統(tǒng)與外界之間由于溫差而傳遞的能量。系統(tǒng)與外界之間除溫差外其他形式的能量傳遞。ΔU=Q+W，其中ΔU表示系統(tǒng)內(nèi)能的變化，Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示外界對(duì)系統(tǒng)做的功。熱力學(xué)第一定律142024/3/28熱力學(xué)第二定律的表述熱量不可能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，而不引起其他變化。熱機(jī)效率熱機(jī)所做有用功與從單一熱源吸收的熱量之比?？ㄖZ定理在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的一切可逆熱機(jī)的效率都相等，與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)；在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的一切不可逆熱機(jī)的效率都不可能大于可逆熱機(jī)的效率。熱力學(xué)第二定律152024/3/28氣體動(dòng)理論忽略氣體分子間相互作用力，把氣體分子看作只有動(dòng)能而無(wú)相互作用的質(zhì)點(diǎn)。氣體壓強(qiáng)公式p=(2/3)nεkT，其中p表示氣體壓強(qiáng)，n表示單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)，ε表示每個(gè)分子的平均平動(dòng)動(dòng)能，k表示玻爾茲曼常數(shù)，T表示熱力學(xué)溫度。麥克斯韋速率分布律在一定溫度下，氣體分子速率按一定規(guī)律分布，呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的分布規(guī)律。理想氣體模型162024/3/2804電磁學(xué)基礎(chǔ)172024/3/28庫(kù)侖定律電場(chǎng)強(qiáng)度電勢(shì)與電勢(shì)差靜電場(chǎng)的環(huán)路定理靜電場(chǎng)描述點(diǎn)電荷之間的相互作用力，是靜電場(chǎng)的基本定律。描述電場(chǎng)中某點(diǎn)電勢(shì)能的標(biāo)量，電勢(shì)差則是兩點(diǎn)間電勢(shì)的差值。反映電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力強(qiáng)弱和方向的物理量。表明靜電場(chǎng)是保守場(chǎng)，其環(huán)路積分為零。182024/3/28描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向的物理量，與電流元之間的相互作用力有關(guān)。磁感應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算電流元在空間中產(chǎn)生磁場(chǎng)的定律。畢奧-薩伐爾定律表明磁感線是封閉的，沒(méi)有起點(diǎn)和終點(diǎn)。磁場(chǎng)的高斯定理描述磁場(chǎng)與電流之間的關(guān)系，是計(jì)算磁場(chǎng)的基本方法。安培環(huán)路定理恒定磁場(chǎng)192024/3/28描述變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的定律。法拉第電磁感應(yīng)定律自感是線圈自身電流變化產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，互感是兩個(gè)線圈之間相互作用產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。自感與互感判斷感應(yīng)電流方向的定律，表明感應(yīng)電流總是阻礙原磁通的變化。楞次定律磁場(chǎng)中儲(chǔ)存的能量與磁感應(yīng)強(qiáng)度和體積有關(guān)。磁場(chǎng)的能量01030204電磁感應(yīng)202024/3/28高斯定理表明電荷是電場(chǎng)的源，電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷。高斯磁定理表明磁單極子不存在，磁場(chǎng)是無(wú)源場(chǎng)。法拉第電磁感應(yīng)定律變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)，是電磁感應(yīng)的定量描述。安培環(huán)路定理變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，揭示了電與磁之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化關(guān)系。麥克斯韋方程組212024/3/2805光學(xué)基礎(chǔ)222024/3/28光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，如小孔成像、影子的形成等。光的直線傳播光的反射光的折射光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來(lái)物質(zhì)中的現(xiàn)象，如平面鏡成像、水面倒影等。光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，如透鏡成像、海市蜃樓等。030201幾何光學(xué)232024/3/28010203光的干涉兩列或幾列光波在空間某些區(qū)域相遇時(shí)相互加強(qiáng)，在另一些區(qū)域相互減弱的現(xiàn)象，如雙縫干涉、薄膜干涉等。光的衍射光在傳播過(guò)程中，遇到障礙物或小孔時(shí)，光將偏離直線傳播的路徑而繞到障礙物后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，如單縫衍射、圓孔衍射等。光的偏振光波是橫波，它的振動(dòng)矢量（即電場(chǎng)強(qiáng)度矢量E或磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量H）垂直于光的傳播方向。在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，光矢量可能有不同的振動(dòng)方向，通常把光矢量端點(diǎn)在空間描繪出的軌跡稱為偏振狀態(tài)。波動(dòng)光學(xué)242024/3/28黑體輻射和光電效應(yīng)揭示了光的粒子性，即光是由一份份不連續(xù)的、具有確定能量的“光子”組成的?？灯疹D效應(yīng)進(jìn)一步證實(shí)了光的粒子性，表明光子不僅具有能量，還具有動(dòng)量。波粒二象性光既具有波動(dòng)性又具有粒子性，即光具有波粒二象性。這是量子力學(xué)的一個(gè)重要概念。光的量子性252024/3/2806原子物理基礎(chǔ)262024/3/28包括盧瑟福模型、玻爾模型等，描述原子的基本結(jié)構(gòu)和電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律。原子模型解釋原子中電子的能量狀態(tài)，以及能級(jí)間的躍遷和輻射現(xiàn)象。原子能級(jí)分析原子光譜的成因和特點(diǎn)，包括線光譜、帶光譜等。原子光譜原子的結(jié)構(gòu)272024/3/28介紹質(zhì)子和中子的概念，以及它們?cè)谠雍酥械姆植己拖嗷プ饔谩Ｔ雍说慕M成討論原子核的穩(wěn)定性條件，以及放射性衰變的原因和類型。原子核的穩(wěn)定性闡述強(qiáng)相互作用和弱相互作用在原子核中的作用和影響。原子核的力原子核的結(jié)構(gòu)282024/3/28包括α衰變、β衰變和γ衰變等，解釋它們的成因和特點(diǎn)。放射性衰變的類型介紹半衰期、衰變常數(shù)等概念，以及放射性衰變的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。放射性衰變的規(guī)律討論放射性衰變?cè)谀茉?、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。放射性衰變的應(yīng)用放射性衰變292024/3/2