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力学第1页第1页位置矢量位置矢量位移矢量位移矢量速度速度加速度加速度。路程和位移区别路程和位移区别质点运动学两类问题是：第一类问题：已知质点运动方程，求质点在任意时刻速度和加速度，从而得知质点运动所有情况用微分办法求解；第二类问题：已知质点在任意时刻速度（或加速度）以及初始状态，求质点运动方程用积分办法求解。角速度为：角加速度为：。第一章第一章第2页第2页位移与路程位移与路程 （B）普通情况普通情况,位移位移大小不等于路程大小不等于路程.（D）位移是矢量）位移是矢量,路程是标量路程是标量.（C）什么情况）什么情况？不改变方向直线运动不改变方向直线运动;当当 时时 .讨论讨论 （A）P1P2 两点间路程两点间路程 是是不唯一不唯一,能够是能够是 或或 而位移而位移 是唯一是唯一.第3页第3页 吗？吗？讨论讨论在在Ob上截取上截取有有速度方向改变速度方向改变速度大小改变速度大小改变第4页第4页牛顿运动定律牛顿运动定律第一定律第一定律 惯性和力概念，惯性系定义惯性和力概念，惯性系定义.第二定律第二定律当当 时，写作时，写作第三定律第三定律力叠加原理力叠加原理第二章第二章第5页第5页一一一一.动量、冲量、动量定理动量、冲量、动量定理动量、冲量、动量定理动量、冲量、动量定理机械运动量度机械运动量度质点动量质点动量力冲量力冲量 力对时间累计力对时间累计 质点系动量定理质点系动量定理：系统所受合：系统所受合外力冲量等于系外力冲量等于系统动量增量统动量增量。第三章第三章第6页第6页二二二二.质点系动量守恒定律质点系动量守恒定律质点系动量守恒定律质点系动量守恒定律质点系所受合外力为零，系统总动量守恒。即质点系所受合外力为零，系统总动量守恒。即2.某一方向合外力为零，则该方向某一方向合外力为零，则该方向3.只适合用于惯性系；只适合用于惯性系；4.比牛顿定律更普遍最基本定律比牛顿定律更普遍最基本定律.阐明阐明：1.守恒条件：守恒条件：合外力为零，或外力合外力为零，或外力 内力；内力；第7页第7页三三三三.功、功率功、功率功、功率功、功率功率反应力做功快慢功率反应力做功快慢功描述力功描述力空间累积空间累积效应效应四四四四.动能、动能定理动能、动能定理动能、动能定理动能、动能定理动能动能 动能定理：动能定理：合合外力对外力对质点质点所作功等于质点动能所作功等于质点动能增增量量。适合用于。适合用于惯性系惯性系。第8页第8页五五五五.保守力、非保守力、势能保守力、非保守力、势能保守力、非保守力、势能保守力、非保守力、势能 保守力：力所作功与路径无关保守力：力所作功与路径无关，仅决定于互相作，仅决定于互相作用质点用质点始末始末相对相对位置位置.非保守力：力所作功与路径相关非保守力：力所作功与路径相关.势能势能 :与物体间互相作用及相对位置相关能量与物体间互相作用及相对位置相关能量.第9页第9页五五五五.功效原理、机械能守恒定律功效原理、机械能守恒定律功效原理、机械能守恒定律功效原理、机械能守恒定律 质点系功效原理：质点系功效原理：质点系机械能增量等于外力质点系机械能增量等于外力和非保守内力作功之和和非保守内力作功之和.当当时，时，有有 机械能守恒定律机械能守恒定律 只有保守内力作功情况下，只有保守内力作功情况下，质点系机械能保持不变质点系机械能保持不变.第10页第10页解题思绪：解题思绪：1.列出初状态运动学和动力学参量列出初状态运动学和动力学参量2.列出末状态运动学和动力学参量列出末状态运动学和动力学参量3.依据作用过程拟定所满足基本守恒定律或规律依据作用过程拟定所满足基本守恒定律或规律4.列出方程求解参量列出方程求解参量第11页第11页振动和波动第12页第12页一一 简谐运动描述和特性简谐运动描述和特性4 4 加速度与位移成正比而方向相反加速度与位移成正比而方向相反2 2 简谐运动动力学描述简谐运动动力学描述3 3 简谐运动运动学描述简谐运动运动学描述1 1 物体受线性回复力作用物体受线性回复力作用 平衡位置平衡位置第五章第五章第13页第13页 对给定振动系统，周期由系统本身性质决定，对给定振动系统，周期由系统本身性质决定，振幅和初相由初始条件决定振幅和初相由初始条件决定.弹簧振子弹簧振子单摆单摆实例实例:第14页第14页第15页第15页四四 简谐运动能量图简谐运动能量图4T2T43T能量能量作作简谐简谐运动系统运动系统机械能守恒机械能守恒第16页第16页一一 机械波基本概念机械波基本概念 机械振动在机械振动在弹性弹性介质中传播形成波，波是运动状介质中传播形成波，波是运动状态传播，介质质点并不随波传播态传播，介质质点并不随波传播.2 描述波几种物理量描述波几种物理量2 波长波长 ：一个完整波形长度：一个完整波形长度.2 周期周期 ：波迈进一个波长距离所需要时间：波迈进一个波长距离所需要时间.2 频率频率 ：单位时间内波动所传播完整波数目：单位时间内波动所传播完整波数目.2 波速波速 ：某一相位在单位时间内所传播距离：某一相位在单位时间内所传播距离.周期或频率只决定于波源振动；波速只决定于媒周期或频率只决定于波源振动；波速只决定于媒周期或频率只决定于波源振动；波速只决定于媒周期或频率只决定于波源振动；波速只决定于媒质性质质性质质性质质性质.第六章第六章横波、纵波横波、纵波第17页第17页二二 平面简谐波波函数平面简谐波波函数 沿沿 轴轴负负向向 波波函函数数 沿沿 轴轴正正向向 波函数求法：波函数求法：比较系数，带入初始比较系数，带入初始条件，求各项参数条件，求各项参数振动方程求法振动方程求法1.时间推迟法时间推迟法2.相位落后法相位落后法P*O第18页第18页(2)波形传播时间周期性波形传播时间周期性(1)振动状态空间周期性振动状态空间周期性二二 波函数物理意义波函数物理意义(3)x 给定，给定，y=y(t)是是 x 处振动方程处振动方程(4)t 给定，给定，y=y(x)表示表示 t 时刻波形图时刻波形图(5)y 给定给定,x和和 t 都在改变，表明波形传播和分布时空周期性。都在改变，表明波形传播和分布时空周期性。第19页第19页解题思绪解题思绪1.写出原则形式写出原则形式2.依据已知条件或图形中量拟定部分参数依据已知条件或图形中量拟定部分参数3.依据波函数意义或波传播规律拟定剩依据波函数意义或波传播规律拟定剩 余参数余参数4.写出波函数或振动方程写出波函数或振动方程第20页第20页1)合振动振幅（波强度）在空间各点分布随位合振动振幅（波强度）在空间各点分布随位置而变，但是稳定置而变，但是稳定.其它其它振动始终振动始终加强加强振动始终振动始终削弱削弱2)第21页第21页三三 波动能量波动能量 1）在波动传播媒质中，任一体积元动能、在波动传播媒质中，任一体积元动能、势势能、总机械能均随能、总机械能均随 作周期性改变，且改变是同作周期性改变，且改变是同相位相位.2）任一体积元都在不断地接受和放出能量，任一体积元都在不断地接受和放出能量，即不断地传播能量即不断地传播能量.任一体积元机械能不守恒任一体积元机械能不守恒.波动是能量传递一个方式波动是能量传递一个方式.2 体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大均最大.2 体积元位移最大时，三者均为零体积元位移最大时，三者均为零.第22页第22页 介质中波阵面上各点都能够看作是发射子波波源，介质中波阵面上各点都能够看作是发射子波波源，而在其后任意时刻，这些子波包络就是新波前而在其后任意时刻，这些子波包络就是新波前.四四 惠更斯原理（作图法）惠更斯原理（作图法）第23页第23页热力学第24页第24页等体等体 等压等压 等温等温 绝热绝热过程过程过程特点过程特点过程过程方程方程热一律热一律内能改变内能改变摩尔热容摩尔热容第五章第五章第25页第25页热机效率热机效率 热机热机:顺时针顺时针方向进行循环方向进行循环致冷系数致冷系数 致冷机致冷机:逆时针逆时针方向进行循环方向进行循环卡诺热机效率卡诺热机效率卡诺致冷机卡诺致冷机致冷系数致冷系数 卡诺循环卡诺循环:系统只和两系统只和两个恒温热源进行热互换准个恒温热源进行热互换准静态循环过程静态循环过程.摩尔热容摩尔热容：1mol抱负气体温度升高抱负气体温度升高1度所吸取热量度所吸取热量.（与详细过程相关）（与详细过程相关）第26页第26页 （K）（atm）第27页第27页Op123Vp1V1V2p2bacVpo第28页第28页 1 1、开尔文说法：、开尔文说法：不也许制造出这样一个不也许制造出这样一个循环循环工作热工作热机，它只使机，它只使单一单一热源冷却来做功，而热源冷却来做功，而不不放出热量给放出热量给其它物体，或者说其它物体，或者说不不使使外外界发生任何改变界发生任何改变 。2、克劳修斯说法：、克劳修斯说法：不也许把热量从低温物体不也许把热量从低温物体自自动动传到高温物体而传到高温物体而不不引起引起外界改变外界改变.热力学第二定律表述热力学第二定律表述第29页第29页 1）在在相同相同高温热源和低温热源之间工作任高温热源和低温热源之间工作任意工作物质意工作物质可逆机可逆机都含有都含有相同相同效率效率.三三 卡诺定理卡诺定理 2）工作在工作在相同相同高温热源和低温热源之间一切高温热源和低温热源之间一切不不可逆机效率都可逆机效率都不也许不也许不小于可逆机效率不小于可逆机效率.(不不可逆机可逆机)（可逆可逆机机）以卡诺机为例，有以卡诺机为例，有第30页第30页静电场第31页第31页 从点从点A出发出发,顺时针顺时针绕行一周各部分绕行一周各部分电势降电势降落总和为零落总和为零,即即 全电路欧姆定律全电路欧姆定律I*电源电源EAB*C*D*电流强度是通过某一面积电流密度通量电流强度是通过某一面积电流密度通量第32页第32页二二 反应静电场性质两条基本定理反应静电场性质两条基本定理无旋场无旋场 高斯定理高斯定理有源场有源场 环路定理环路定理 高斯定理和环路定理由库仑定律和场叠加原理导出，高斯定理和环路定理由库仑定律和场叠加原理导出，反应了静电场是反应了静电场是有源无旋（保守）有源无旋（保守）场场.静电场理论基础静电场理论基础 两条基本定律两条基本定律 库仑定律库仑定律 电场强度叠加原理电场强度叠加原理第33页第33页 电场强度求解办法电场强度求解办法（1）利用场强叠加原理）利用场强叠加原理使用条件：原则上适合用于任何情况使用条件：原则上适合用于任何情况.电场强度和电势电场强度和电势 定义定义（2）利用高斯定理）利用高斯定理使用条件：电场分布含有特殊对称性使用条件：电场分布含有特殊对称性.第34页第34页磁场第35页第35页1.电流元磁场电流元磁场电流激发磁场电流激发磁场毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律2.载流导线磁场载流导线磁场磁感强度叠加原理磁感强度叠加原理（注意熟记几种特殊形状载流导线磁场）（注意熟记几种特殊形状载流导线磁场）第36页第36页oI（5）*Ad（4）*o（2R）I+R（3）oIIRo（1）x第37页第37页无限长无限长螺线管螺线管 半无限长半无限长螺线管螺线管 电流电流 正负正负要求要求：与与 成成右右螺旋时，螺旋时，为为正正；反反之为之为负负.安培环路定理安培环路定理第38页第38页 磁场高斯定理和安培环路定理反应了磁场是磁场高斯定理和安培环路定理反应了磁场是无源有无源有旋（非保守）旋（非保守）场场.磁场对运动电荷、电流作用磁场对运动电荷、电流作用1.磁场对运动电荷作用力磁场对运动电荷作用力 洛仑兹力洛仑兹力反应磁场性质两条基本定理反应磁场性质两条基本定理有旋场有旋场 磁场高斯定理磁场高斯定理无源场无源场 安培环路定理安培环路定理第39页第39页2.磁场对载流导线作用力磁场对载流导线作用力 安培力安培力 电流元受到安培力电流元受到安培力 载流导线受到安培力载流导线受到安培力第40页第40页带电粒子在磁场中运动带电粒子在磁场中运动回旋半径和回旋频率回旋半径和回旋频率洛仑兹力洛仑兹力 第41页第41页电磁感应第42页第42页1.法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律一一 电磁感应定律电磁感应定律2.楞次定律楞次定律a.阻碍原磁通改变，阻碍原磁通改变，即即“增反减同增反减同”b.阻碍（导体间）相对运动，阻碍（导体间）相对运动，即即“来阻去留来阻去留”c.阻碍原电流改变，（阻碍原电流改变，（线圈中电流不能突变线圈中电流不能突变）应用在解释自感现象相关问题。应用在解释自感现象相关问题。第43页第43页二二 动生电动势和感生电动势（按产生原因分类）动生电动势和感生电动势（按产生原因分类）1.动生电动势动生电动势2.感生电动势感生电动势 由改变磁场能够激发由改变磁场能够激发感生电场感生电场 ，它是，它是有旋有旋场，场，注意与静电场区别注意与静电场区别.感应电荷只与回路中磁通量改变量相关，与变感应电荷只与回路中磁通量改变量相关，与变 化快慢无关化快慢无关第44页第44页+OP设杆长为设杆长为 动生电动势动生电动势动生电动势动生电动势非非静电力场起源静电力场起源 洛伦兹力洛伦兹力-+平衡时平衡时第45页第45页导体切割磁感线时产生感应电动势大小计算：导体切割磁感线时产生感应电动势大小计算：1.公式：公式：2.若导体在磁场中绕着导体上某一点转动时，若导体在磁场中绕着导体上某一点转动时，3.矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电矩形线圈在匀强磁场中绕轴匀速转动时产生交流电从中性面计时从中性面计时 e=Em sin t最大值最大值 Em=nBS第46页第46页 静电场静电场 稳恒磁场稳恒磁场 感生电场感生电场共共同同点点1.都是物质一个形式2.都对放入其中带电体有力作用3.都是矢量场，都能够用场线表示。不同样点由静止电荷产生，由静止电荷产生，是保守场是保守场电场线电场线 有头有尾，有头有尾，电力线起电力线起电力线起电力线起始于正电荷，终止于负电荷，始于正电荷，终止于负电荷，始于正电荷，终止于负电荷，始于正电荷，终止于负电荷，环流为零。环流为零。环流为零。环流为零。由稳恒电流产生，是非保守由稳恒电流产生，是非保守场，场，磁感应线无头无尾，环磁感应线无头无尾，环磁感应线无头无尾，环磁感应线无头无尾，环流不为零。流不为零。流不为零。流不为零。由改变磁场产生.是非保守场，电力线闭合，无头无尾，环流不为零。几种场对比几种场对比第47页第47页光学第48页第48页一一 相干光相干光2）相干光产生）相干光产生 普通光源：普通光源：波阵面分割法；振幅分割法波阵面分割法；振幅分割法.激光激光1）相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定）相干条件：振动方向相同；频率相同；相位差恒定.二二 杨氏双缝干涉试验杨氏双缝干涉试验条纹间距条纹间距:用波阵面分割法产生两相干光源用波阵面分割法产生两相干光源.干涉条纹是等间干涉条纹是等间距直条纹距直条纹.1）相位差和光相位差和光程差关系程差关系三三 光程光程:媒质折射率与光几何路程之积媒质折射率与光几何路程之积=光光程差程差光在真空中波长光在真空中波长 物理意义物理意义：光程就是光在媒质中通过几何路程：光程就是光在媒质中通过几何路程,按波数相等折合到真空中路程按波数相等折合到真空中路程.第49页第49页2）透镜不引起附加光程差透镜不引起附加光程差 3）光由光疏媒质射向光密媒质而在界面上反射时，）光由光疏媒质射向光密媒质而在界面上反射时，发生半波损失，这损失相称于发生半波损失，这损失相称于 光程光程.三三 薄膜干涉（等倾干涉）薄膜干涉（等倾干涉）入射光在薄膜上表面由于反射和折射而入射光在薄膜上表面由于反射和折射而“分振幅分振幅”，在上下表面反射光为相干光，在上下表面反射光为相干光.半波损失需详细问题详细分析半波损失需详细问题详细分析第50页第50页等厚等厚等厚等厚干涉干涉1）干涉条纹为光程差相同点轨迹，即厚度相等）干涉条纹为光程差相同点轨迹，即厚度相等点轨迹点轨迹2）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长）厚度线性增长条纹等间距，厚度非线性增长条纹不等间距条纹不等间距3）条纹动态改变分析（）条纹动态改变分析（改变时）改变时）4）半波损失需详细问题详细分析）半波损失需详细问题详细分析明纹明纹暗纹暗纹 劈尖条纹间距劈尖条纹间距第51页第51页SM劈尖角劈尖角劈劈 尖尖明纹明纹暗纹暗纹第52页第52页劈尖干涉劈尖干涉（明纹）（明纹）（暗纹）（暗纹）讨论讨论 1）劈尖）劈尖为暗纹为暗纹.第53页第53页3）条纹间距（明纹或暗纹）条纹间距（明纹或暗纹）2）相邻明纹（暗纹）间厚度差）相邻明纹（暗纹）间厚度差劈尖干涉劈尖干涉第54页第54页 4）干涉条纹移动）干涉条纹移动当空气层当空气层厚度增长时，厚度增长时，等厚干涉条纹向顶角移动等厚干涉条纹向顶角移动；厚度减小时，厚度减小时，条纹向原离顶角地方移动条纹向原离顶角地方移动 每一条纹相应劈尖内一个厚每一条纹相应劈尖内一个厚度，当此厚度位置改变时，度，当此厚度位置改变时，相应条纹随之移动相应条纹随之移动第55页第55页一一 惠更斯惠更斯 菲涅尔原理菲涅尔原理 波阵面上各点都能够当作子波波源，其后波场中波阵面上各点都能够当作子波波源，其后波场中各点波强度由各点波强度由各各子波子波在该点在该点相干叠加相干叠加决定决定.二二 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射 暗纹暗纹暗纹暗纹中心中心中心中心 明纹明纹明纹明纹中心中心中心中心 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 单缝衍射：可用半波带法分析，单色光垂直入射时单缝衍射：可用半波带法分析，单色光垂直入射时中央明纹宽度中央明纹宽度中央明纹宽度大约是其它明纹宽度两倍中央明纹宽度大约是其它明纹宽度两倍第56页第56页四四 光栅衍射条纹形成光栅衍射条纹形成光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉总效果光栅衍射条纹是单缝衍射和多光束干涉总效果.谱线强度受单缝衍射影响可产谱线强度受单缝衍射影响可产生缺级现象生缺级现象.出现出现出现出现缺级缺级缺级缺级（个半波带）个半波带）第57页第57页三种条纹对比红光红光光强分布图光强分布图k=1k=2k=0k=4k=5k=-1k=-2k=-4k=-5k=3k=-3k=6k=-6第58页第58页连续光谱：火热物体光谱连续光谱：火热物体光谱线状光谱：钠盐、分立明线线状光谱：钠盐、分立明线带状光谱：分子光谱带状光谱：分子光谱衍射光谱分类衍射光谱分类第59页第59页一一光偏振光偏振 光波是横波，电场矢量表示光矢量，光矢量方向和光波是横波，电场矢量表示光矢量，光矢量方向和光传播方向构成振动面光传播方向构成振动面.三类偏振态三类偏振态:自然光、偏振光、部分偏振光自然光、偏振光、部分偏振光.二二 线偏振光线偏振光:可用偏振片产生和检查可用偏振片产生和检查.马吕斯定律马吕斯定律 强度为强度为 偏振光通过检偏振器后偏振光通过检偏振器后,出射光强度为出射光强度为第60页第60页