大学物理A大题题型总复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

运动方程是运动学问题关键1.已知运动方程，求质点任意时刻位置、速度以已知运动方程，求质点任意时刻位置、速度以及加速度及加速度2.已知运动质点速度函数（或加速度函数）以及已知运动质点速度函数（或加速度函数）以及初始条件求质点运动方程初始条件求质点运动方程运动学两类问题第1页r r2 2r r1 1r rx x y y z z B B A Ao oSS s s 与与 区分区分 s s 为旅程为旅程(轨道长度轨道长度)，是标量，是标量元位移大小元位移大小元旅程元旅程r rr r2 2r r1 1 o or ra)b)b)、与与 区分区分 r第2页例例1 1：有一质点沿：有一质点沿x轴作直线运动，时刻轴作直线运动，时刻t坐标坐标为为x=4.5t2-2 2t3(SI)(SI)试求试求（1 1）第第2 2秒内平均秒内平均速度；（速度；（2 2）第）第2 2秒末瞬时速度秒末瞬时速度。解：解：（1 1）依据平均速度定义）依据平均速度定义（2 2）依据瞬时速度定义）依据瞬时速度定义当当t2s时，时，第3页例例2一质点沿一质点沿x轴运动，其加速度轴运动，其加速度a与位置坐标与位置坐标x关系关系为为 a26 x2 (SI)假如质点在原点处速度为零，试求其在任意位置处假如质点在原点处速度为零，试求其在任意位置处速度速度 解：设质点在解：设质点在x处速度为处速度为v，第4页说明：说明：功是力和力所作用质点（或质元）位移功是力和力所作用质点（或质元）位移标标量积量积 Fdrm 12L 功依赖于参考系；功依赖于参考系；功是标量，功是标量，有正、负之分。有正、负之分。功是功是标标量量,能也是能也是标标量量,不包括方向不包括方向问题问题第5页例例1、质量为两、质量为两kg质点在力质点在力作用下，从静止出发，沿作用下，从静止出发，沿x轴正向作直线运动。求轴正向作直线运动。求前三秒内该力所作功。前三秒内该力所作功。解：（一维运动能够用正负表示）解：（一维运动能够用正负表示）第6页例2:一力f作用在质量m=3kg质点上，质点沿X方向运动，运动方程为x=-3t-4t2+t3 (SI)求：该力最初4秒内所作功；力冲量大小 第7页8第8页三三 转动惯量转动惯量 物理物理意义意义：转动惯性量度：转动惯性量度.转动惯量大小取决于刚体转动惯量大小取决于刚体质量质量、质量分、质量分布布及转轴位置及转轴位置.注意注意第9页惯用转动惯量惯用转动惯量直径直径薄球壳：薄球壳：直径直径球体：球体：过中点垂直于杆过中点垂直于杆细杆：细杆：过一端垂直于杆过一端垂直于杆圆柱体：圆柱体：对称轴对称轴第10页三、三、角动量守恒定律角动量守恒定律，则，则若若由由假如刚体所受合外力矩为零，则刚体角动量保持不变假如刚体所受合外力矩为零，则刚体角动量保持不变说明说明1、角动量守恒定律是自然界基本定律之一角动量守恒定律是自然界基本定律之一.第11页3、注意注意守守 恒条件恒条件2、角动量守恒包含三种情况、角动量守恒包含三种情况a、绕定轴转动刚体、绕定轴转动刚体M=0时，时，J不变，不变，不变不变J=恒量恒量b、绕定轴转动刚体、绕定轴转动刚体M=0时，时，J变，变，变变但但J=恒量，花样滑冰运动员，跳水运动员恒量，花样滑冰运动员，跳水运动员c、两个刚体绕同一轴转动，、两个刚体绕同一轴转动，M=0时时第12页一块方板，能够绕经过其一个水平边光滑固定一块方板，能够绕经过其一个水平边光滑固定轴自由转动，最初板自由下垂。今有一小团粘轴自由转动，最初板自由下垂。今有一小团粘土，垂直板面撞击方板，并粘在板上，对粘土土，垂直板面撞击方板，并粘在板上，对粘土和方板系统，假如忽略空气阻力，在碰撞中守和方板系统，假如忽略空气阻力，在碰撞中守恒量是：恒量是：L第13页例例1 1、如图所表示、如图所表示,一质量为一质量为m子弹以水平速度子弹以水平速度射入一静止悬于顶端长棒下端射入一静止悬于顶端长棒下端,穿出后速度损穿出后速度损失了失了3/4,3/4,求子弹穿出后棒角速度求子弹穿出后棒角速度。已知棒长为已知棒长为l,质量为质量为M.v0vmM解解:设转轴向外为正设转轴向外为正角动量守恒角动量守恒第14页解解 (1)(1)飞轮角加速度飞轮角加速度(2)如以重量如以重量P=98 N物体挂在绳物体挂在绳端，试计算飞轮角加速端，试计算飞轮角加速求求例例1 一轻绳绕在半径一轻绳绕在半径 r=20 cm 飞轮边缘，在绳端施飞轮边缘，在绳端施以以F=98 N 拉力，飞轮转动惯量拉力，飞轮转动惯量 J=0.5 kgm2，飞轮，飞轮与转轴间摩擦不计，与转轴间摩擦不计，(见图见图)第15页1 1、简谐振动运动方程和动力学方程、简谐振动运动方程和动力学方程 内容关键点：内容关键点：简谐运动简谐运动2 2、振幅、周期、频率、振幅、周期、频率、相位、初相位相位、初相位3 3、经过已知条件求物体振动方程经过已知条件求物体振动方程第16页简谐运动方程简谐运动方程 二二 振幅振幅图图三三 周期、频率周期、频率 周期周期第17页 频率频率 圆频率圆频率 周期和频率仅与振动系统周期和频率仅与振动系统本身本身物物理性质相关理性质相关图图第18页 相位意义相位意义:表征任意时刻（表征任意时刻（t）物体振动）物体振动状态状态.物体经一周期振动，相位改变物体经一周期振动，相位改变 .四四 相位相位相相 位位初相位初相位第19页例1：一物体作简谐振动，在t=T/2 时刻，物体加速度为：第20页例2：经过振动曲线求振动方程解：由振动曲线可知：第21页由t=1s时，x1=0得，第22页简谐运动旋转矢量表示法简谐运动旋转矢量表示法 旋转矢量旋转矢量A在在 x 轴上轴上投影点投影点 M 运动规律：运动规律：结论：结论：投影点投影点M运动为运动为简谐振动。简谐振动。yxPM第23页yxP PM 旋转矢量旋转矢量A旋转一周，旋转一周，M点完成一次全振动。点完成一次全振动。旋转矢量模旋转矢量模A：振幅振幅 旋转矢量旋转矢量A角速度角速度：角频率角频率 t=0 时，时，A与与x 轴轴夹角夹角 ：初相位。初相位。旋转矢量旋转矢量A与与 x 轴轴夹夹角角(t+)：相位相位周期：周期：第24页描写波动过程物理量描写波动过程物理量波长波长 ：沿波传输方向，两个相邻、相位差为：沿波传输方向，两个相邻、相位差为 振动质点之间距离振动质点之间距离.周期周期 ：波前进一个波长距离所需要时间：波前进一个波长距离所需要时间.波速波速 ：波动过程中，某一振动状态（即振动：波动过程中，某一振动状态（即振动相位）单位时间内所传输距离（相速）相位）单位时间内所传输距离（相速）.频率频率 ：周期倒数，即单位时间内波动所传输完：周期倒数，即单位时间内波动所传输完整波数目整波数目.第25页一平面简谐波在弹性媒质中传输，在某一瞬时，媒质中某质元正处于平衡位置，此时它动能最大，势能最大。第26页例：一平面简谐波波动方程为例：一平面简谐波波动方程为求：求：1)波振幅、频率、波速、波长波振幅、频率、波速、波长 2）x1=0.2m处质元在处质元在t1=1.0s时运动状态时运动状态解：解：1）波波动方程化为标准形式：）波波动方程化为标准形式：第27页可知：可知：频率：频率：波长：波长：振幅：振幅：波速：波速：第28页2）x1=0.2m处质元在处质元在t1=1.0s时运动状态时运动状态位移：位移：速度：速度：第29页光干涉光干涉两束光在相遇区域形成稳定、有强有弱光强分布。两束光在相遇区域形成稳定、有强有弱光强分布。a相干条件相干条件 振动方向相同；振动方向相同；振动频率相同；振动频率相同；相位相同或相位差保持恒定相位相同或相位差保持恒定b明暗条纹条件明暗条纹条件明条纹：明条纹：=2k k=0,1,2,暗条纹：暗条纹：=(2k1)k=0,1,2,3,第30页实实 验验 装装 置置p杨氏双缝干涉试验杨氏双缝干涉试验波程差波程差第31页明、暗明、暗条纹位置条纹位置白光白光照射时，出现照射时，出现彩色彩色条纹条纹暗纹暗纹 明纹明纹加强加强 减弱减弱第32页(1)(1)坐标原点处为中央明纹，又叫零级明纹。坐标原点处为中央明纹，又叫零级明纹。3 3、干涉条纹特点、干涉条纹特点：(3)(3)相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级相邻明条纹和相邻暗条纹等间距，与干涉级k k 无关。无关。若用复色光源，则干涉条纹是彩色。若用复色光源，则干涉条纹是彩色。(2)(2)明暗相间条纹对称分布于中心明暗相间条纹对称分布于中心O O点两侧。点两侧。第33页4 4讨论讨论 x=D/dS S下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；下移时，零级明纹上移，干涉条纹整体向上平移；S S上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。上移时，干涉条纹整体向下平移，条纹间距不变。当当d d 增大时，增大时，xx减小，零级明纹位置不变，条纹变紧密减小，零级明纹位置不变，条纹变紧密;当当d d 减小时，减小时，xx增大，条纹变稀疏。增大，条纹变稀疏。光源光源S S位置改变：位置改变：双缝间距双缝间距d d 改变：改变：双缝与屏幕间距双缝与屏幕间距D D 改变：改变：当当D D 减小时，减小时，xx减小，零级明纹位置不变，条纹变紧密减小，零级明纹位置不变，条纹变紧密;当当D D 增大时，增大时，xx增大，条纹变稀疏。增大，条纹变稀疏。第34页例例1 1：在杨氏双缝干涉试验中，已知双缝间距为：在杨氏双缝干涉试验中，已知双缝间距为0.60mm0.60mm，缝和屏相距，缝和屏相距1.50m1.50m，测得条纹间距为，测得条纹间距为1.50mm1.50mm，求入射，求入射光波长。光波长。条纹间距条纹间距解：解：光波波长光波波长第35页习题习题例例2 2 在双缝干涉试验中，波长在双缝干涉试验中，波长550 nm550 nm单色单色平行光垂直入射到缝间距平行光垂直入射到缝间距d d210210-4-4m m双缝上，双缝上，屏到双缝距离屏到双缝距离D D2 m2 m求：求：(1)(1)中央明纹两侧两条第中央明纹两侧两条第1010级明纹中心间距；级明纹中心间距；(2)(2)用一厚度为用一厚度为e e6.6106.610-5-5 m m、折射率为、折射率为n n1.581.58 玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来玻璃片覆盖一缝后，零级明纹将移到原来 第几级明纹处？第几级明纹处？(1 nm=10(1 nm=10-9-9 m)m)第36页解：解：(1)X(1)X2020DD/d d 0.11m 0.11m(2)(2)覆盖云玻璃后，零级明纹应满足覆盖云玻璃后，零级明纹应满足 r r2 2-r r1 1-（n n1)1)e e =0=0 设不盖玻璃片时，此点为第设不盖玻璃片时，此点为第k k级明纹，级明纹，则应有则应有 r r2 2r r1 1kk 所以所以 (n n1)1)e e=k k k k(n n1)1)e e/69.670 69.670 零级明纹移到原第零级明纹移到原第7070级明纹处。级明纹处。第37页夫夫 琅琅 禾禾 费费 单单 缝缝 衍衍 射射（衍射角（衍射角 ：向上为正，向下为负）：向上为正，向下为负）菲涅耳波带法菲涅耳波带法衍射角衍射角四四 、夫琅禾费单缝衍射、夫琅禾费单缝衍射屏幕屏幕第38页半波带法半波带法缝长缝长第39页干涉相消干涉相消(暗纹暗纹暗纹暗纹)干涉加强干涉加强(明纹明纹明纹明纹)（介于（介于明明暗暗之间）之间）个半波带个半波带 个半波带个半波带中央明纹中心中央明纹中心结论：结论：第40页五、单逢衍射条纹特点五、单逢衍射条纹特点干涉相消（干涉相消（暗纹暗纹）干涉加强（干涉加强（明纹明纹）1、条纹、光强分布、条纹、光强分布一束白光垂直照射在一光栅上，在形成同一级光一束白光垂直照射在一光栅上，在形成同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远是栅光谱中，偏离中央明纹最远是红光红光第41页例：假如单缝夫琅禾费衍射第一级暗纹发生在衍射角为30方位上所用单色光波长为600nm，则单缝宽度为：第42页例例1、波长为波长为546 nm平行光垂直照射在平行光垂直照射在 a=0.437 mm单单缝上，缝后有焦距为缝上，缝后有焦距为40 cm凸透镜，求透镜焦平面上出凸透镜，求透镜焦平面上出现衍射中央明纹宽度。现衍射中央明纹宽度。解：解：D第43页例例1 波长为波长为6000单色光垂直入射在一光栅上，第二单色光垂直入射在一光栅上，第二级明纹出现在级明纹出现在sin 2=0.2处，第处，第4级为第一个缺级。求级为第一个缺级。求(1)光栅常数是多少？光栅常数是多少？(2)狭缝宽度是多少？狭缝宽度是多少？(3)按上述按上述选定选定a、b值，实际上能观察到全部明纹数是多少？值，实际上能观察到全部明纹数是多少？解解:(1)第44页在在-900sin 900范围内可观察到明纹级数为范围内可观察到明纹级数为k=0,1,2,3,5,6,7,9,共共15条明纹条明纹第45页例例2、波长为波长为600nm单色光垂直入射到一光栅上，单色光垂直入射到一光栅上，测得第二级主极大衍射角为测得第二级主极大衍射角为30，且第三级是缺级，且第三级是缺级 (1)光栅常数光栅常数(a+b)等于多少？等于多少？(2)透光缝可能最小宽度透光缝可能最小宽度a等于多少？等于多少？第46页 马吕斯定律马吕斯定律七、七、光偏振光偏振第47页 例1：假如两个偏振片堆叠在一起，且偏振化方向之间夹角为30，光强为I自然光垂直入射在偏振片上，则出射光强为：例2：凡是能够产生偏振光装置一定能够用来检验偏振光。第48页