大學物理小結

2022-02-07 16:24:43 字數 4734 閱讀 2443

第一章質點運動學

一、質點運動的描述

在笛卡爾座標系中

1、位置和位移

位置向量

運動方程

運動方程的分量形式

位移 位移的分量

2、速度

平均速度

速度 速度的分量

位移公式

3、加速度

平均加速度

加速度加速度的分量

速度公式

4、勻加速運動公式

二、切向加速度和法向加速度

在自然座標系中,以運動方向為正方向。

1、路程(運動方程)

2、速率速度沿軌道切向並指向前進一側。

3、加速度

切向加速度 ,沿軌道切向。

法向加速度 ,指向軌道的曲率中心。

加速度的大小

加速度與速度的夾角滿足

v增加時 , 沿v方向,為銳角;v減小時 , 逆v方向,為鈍角。

三、圓周運動的角量描述

在平面極座標系中

1、角位置(角量運動方程)

2、角速度

角位移公式

3、角加速度

角速度公式

4、勻角加速運動公式

5、角量與線量的關係

四、相對運動

設兩個笛卡爾座標系k和的x、y、z軸指向相同。

1、位置變換

位移變換

2、速度變換

加速度變換

第二章質點動力學

一、牛頓運動定律

第一定律慣性和力的概念,慣性系定義。

第二定律

常用形式為或

笛卡爾直角座標系分量式,,

自然座標系分量式,

第三定律

二、牛頓運動定律應用兩大類問題

已知質點運動狀態求力。

已知質點受力情況求運動狀態。

三、動量動量守恆定律

1、衝量:力對時間的累積稱為力的衝量。

2、動量定理:合外力的衝量等於質點(系)動量的增量。

(微分形式)

(積分形式)

3、動量守恆定律:合外力為零時,質點(系)動量守恆。

4、碰撞

完全彈性碰撞:動量守恆,機械能(動能)守恆。

非完全彈性碰撞:動量守恆。

完全非彈性碰撞:動量守恆。

5、平均衝力:

四、角動量角動量守恆定律

1、角動量:對慣性系中某參考點。

質點的角動量,大小為

質點系的角動量

2、力矩:對某參考點。

,大小為

合力矩為各分力對同一參考點的力矩的向量和。

3、衝量矩:力矩對時間的累積稱為力矩的衝量矩。

4、角動量定理:對慣性系中某參考點,合外力矩等於質點(系)角動量對時間的變化率。

(微分形式)

或:合外力矩的衝量矩等於質點(系)角動量的增量。

(積分形式)

5、角動量守恆定律:合外力矩為零時,質點(系)角動量守恆。

五、功合力對質點的功等於各分力功的代數和。

一對內力的功與參照系無關,只與作用物體的相對位移有關。

功率六、動能定理

1、質點的動能定理:合外力對質點做的功等於質點動能的增量。  或

(微分形式)

2、質點系動能定理:外力做的功與內力做的功之和等於質點系動能的增量。

七、勢能

1、勢能定理:保守力做的功等於系統勢能增量的負值。

2、勢能的計算:空間任一點的勢能等於保守力從該點到勢能零點做的功。

3、常用勢能公式

重力勢能h=0為勢能零點。

彈性勢能彈簧原長為勢能零點。

引力勢能為勢能零點。

4、由勢能求保守力

八、功能原理

外力與非保守內力做功之和等於系統機械能的增量。

九、機械能守恆定律

只有保守內力做功的系統,機械能守恆。

若則:第三章剛體定軸轉動

一、剛體定軸轉動運動學

剛體定軸轉動時各質點角位移、角速度和角加速度相同,適宜用角量描述。

1、角速度

角加速度

2、勻角加速度運動公式

3、角量與線量關係

二、剛體定軸轉動定律

1、剛體對定軸的轉動慣量

對質點系

對連續體

轉動慣量為剛體在轉動中慣性的量度,取決於剛體的質量、質量分布及轉軸的位置。剛體整體的轉動慣量為其各部分轉動慣量之和。

2、力對定軸的力矩

或其中f是轉動平面內的力。合力矩即各分力矩的代數和,作用與反作用力矩等值反向。

3、剛體定軸轉動定律

或其中m為作用在剛體上的合外力矩,j為剛體的轉動慣量,為剛體的角加速度,m、j、是對同一定軸而言。

三、剛體定軸轉動的角動量

1、質點對定軸的角動量

或2、剛體對定軸的角動量

或3、剛體定軸轉動的角動量定理

微分形式

或積分形式

其中m為作用在剛體上的合外力矩。

4、剛體定軸轉動的角動量守恆定律

若m=0,則常量

對定軸的角動量定理及角動量守恆定律對定軸轉動剛體以及質點系均成立。

四、剛體定軸轉動中的功和能

1、力矩的功

合力矩的功等於各分力矩的總功(代數和),作用與反作用力矩的功等值反號。力矩的功率。

2、轉動動能

3、剛體定軸轉動的動能定理

其中a為作用在剛體上合外力矩的功。

4、剛體重力勢能

剛體作為質點系遵從功能原理及機械能守恆定律。

五、質點運動與剛體定軸轉動的對比

質點運動和剛體定軸轉動的規律在形式上相似,這反映出力學規律的共性。通過對比可以加深對剛體定軸轉動的理解,幫助記憶。

表質點運動與剛體定軸轉動的對比

第四章狹義相對論

一. 洛侖茲變換

正變換逆變換

必須記牢、會用;式中:

二、同時的相對性

, 三、長度收縮效應(尺縮短)

當物體運動時,沿其運動方向上的長度,要比靜止時短倍;垂直方向的長度不變!

四、 時間膨脹效應(鐘變慢)

相對於事件發生地運動的觀察者測得的時間較相對於事件發生地靜止的觀察者測得的時間長。

即:運動的鐘走慢了!

注意:尺縮短,鐘變慢,完全是一種相對性的時空效應(測量效應)!

第五章靜電場

點電荷場強

點電荷系場強

連續帶電體場強

均勻帶電球面

均勻帶電球體

均勻帶電長直圓柱面

均勻帶電長直圓柱體

無限大均勻帶電平面

點電荷電勢

點電荷系電勢

連續帶電體電勢

均勻帶電球面

均勻帶電直線

(1) 導體內電場強度為零 ;導體表面附近場強與表面垂直 。

(2) 導體是乙個等勢體,表面是乙個等勢面。

推論一電荷只分布於導體表面

推論二導體表面附近場強與表面電荷密度關係

導體空腔能遮蔽空腔內、外電荷的相互影響。即空腔外(包括外表面)的電荷在空腔內的場強為零,空腔內(包括內表面)的電荷在空腔外的場強為零。

靜電場中任一閉合曲面上的d通量等於曲面內的淨自由電荷。

平行板電容器

圓柱形電容器

球形電容器

孤立導體球

併聯電容器

串聯電容器

電容器的能量

電場的能量密度

電場的能量

第六章穩恆磁場

電流密度與載流子漂移速度的關係

電流強度

歐姆歐姆定律的微分形式,電流密度與場強的關係

運動電荷的磁場

畢奧——薩伐爾定律

有限長載流直導線的磁場

無限長載流直導線的磁場

圓電流軸線上的磁場

圓電流中心的磁場

長直載流螺線管內的磁場

載流密繞螺繞環內的磁場

m和s沿電流的右手螺旋方向

載流平面線圈在均勻磁場中受到的磁力矩

順磁質(略大於1),抗磁質(略小於1),鐵磁質(>>1且非常量)。

在外磁場中,順磁質分子的固有磁矩沿外磁場方向取向,或抗磁質分子的感應磁矩的產生,都會使磁介質表面出現磁化電流,磁化電流產生附加磁場改變原磁場的分布。

磁場強度向量

隨h變。有剩磁和磁滯現象。

第八章電磁感應

非靜電性場強

電源電動勢

一段電路的電動勢

閉合電路的電動勢

當時,電動勢沿電路(或迴路)l的正方向,時沿反方向。

1、楞次定律:閉合迴路中感生電流的方向是使它產生的磁通量反抗引起電磁感應的磁通量變化。楞次定律是能量守恆定律在電磁感應中的表現。

2、法拉第電磁感應定律:當閉合迴路l中的磁通量變化時,在迴路中的感應電動勢為

若時,電動勢沿迴路l的正方向,時,沿反方向。對線圖,為全磁通。

3、感應電流

感應電量

1、動生電動勢在磁場中運動的導線l以洛倫茲力為非電靜力而成為一電源,導線上的動生電動勢

若,電動勢沿導線l的正方向,若,沿反方向。動生電動勢的大小為導線單位時間掃過的磁通量,動生電動勢的方向可由正載流子受洛倫茲力的方向決定。

直導線在均勻磁場的垂面以磁場為軸轉動。

平面線圈繞磁場的垂軸轉動。

2、感生電動勢變化磁場要在周圍空間激發乙個非靜電性的有旋電場e,使在磁場中的導線l成為一電源,導線上的感生電動勢

有旋電場的環流

有旋電場繞磁場的變化率左旋。

圓柱域勻磁場激發的有旋電場

,1、自感

迴路自己產生的磁通量

迴路的自感係數

迴路的自感電動勢

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