大学物理第三章小结.ppt

1、2018/9/23,1,祝大家新学期快乐！ 2013.2.27,你若安好， 便是晴天,2,谜语,谜面：夫人梳妆毕临湖看月亮 （ 打一字）谜底： 滕,3,大学物理绪论,教学要求: 明确大学物理课程的重要性； 了解物理学发展简史以及物理学家事迹； 掌握大学物理学习方法； 掌握矢量概念及矢量运算（加减、点乘、叉乘）,重点难点： 大学物理重要性和学习方法； 矢量的坐标表示及矢量叉乘。,4,一、 大学物理课程重要性 “理工类应用型人才必修的公共基础课”,（一）什么是物理？ （physics)“格物致理”天工开物 物理学是自然科学的基础;学习其他课程的物理基础：如高等数学、化学、生物学、环境科学、机械学、

2、电子学、计算机科学、经济学等。,5,（二）大学物理课程学习任务：,1. 科学知识（概念、定律和公式）；2.科学方法和能力；3.科学精神（物理学史和物理学家）。,6,能力培养,1）.独立获取知识能力学习方法、阅读并理解相当于大学物理类教材、参考书，扩展知识面，思考并更新知识，能写出条理清晰的读书笔记、小结、小论文等。,2）.观察和思维能力运用物理理论和观点，通过观察、分析、综合、演绎、归纳科学抽象、类比联想、实验等方法，培养学生发现问题、提出问题能力，并对问题有一定深度分析理解。,3）.分析和解决问题能力根据物理问题的特征、性质，进行合理简化，建立相应物理模型（物理建模）、用物理语言和数学方法进

3、行描述、用物理理论和研究方法进行分析和研究,7,4）.生存（博弈）能力(潜移默化）,物理学的概念、思想、方法来源于大自然，人类生活在大自然中，人类社会的发展规律不能不受制于自然的法则。因而社会学领域的问题往往借用物理学的概念、思想、方法来处理。,物理学的辩证思维和处理问题的方法（归纳、演绎、类比、模型等方法），是人类改造自然的方法，由各部分知识点这个载体充分展现出来。通过知识点的学习、训练，使我们形成正确的世界观。对我们今后人生的博弈起良好的促进作用。,8,物理学蕴涵的科学方法,1、模型法-质点、弹簧振子、单摆、刚体等。2、隔离法：将研究对象从系统中隔离出来，对其单独进行研究，找出它的特征，进

4、一步分析各部分相互关系。3、数学法（求导法、积分法）：运用数学工具进行物理的研究的方法，数学是物理学的表述形式。物理学也促进数学发展。抽象性，具有严密的逻辑性，具有辩证性。例如微元分析法。4、叠加法：许多物理量（线性物理）都具有可加性，服从跌加原理，这是物理学以及其他学科探索自然规律的一个很重要，也很常见的一种思维方法。如矢量跌加法。5、对称法：对称和对称破缺时物理学的基本概念。也是物理学寻找的永恒主题之一。它广泛应用于自然界中，支配着物质的运动状态及其演变。有静止的空间几何对称，对面反演对称、物质反物质对称，以及更为抽象的规范对称性。,9,6、守恒法：运用守恒定律来认识、分析、处理和解决物理

5、学的一种基本方法。特点不追究系统内过程发生的细节，只找到始末状态就可完全确定系统状态。7、类比法：用类比方法揭示物理现象的内在联系（角量和线量）； 8、实验法：是人们根据研究目的，使用者们的科学仪器和工具。人为的改变，控制或列设某些条件。复制或模拟物理现象或过程。突出主要因素，排除干扰。在有利的条件下研究自然规律的方法。9、图示法：直观明了，如力的示意图、旋转矢量图（数学简谐运动的一种方法）。10.补偿法：由几何原理启发。,10,11、分析法：在物理论证实验中，现对由整体分为若干部分。层次和要素，逐步分别进行研究揭示类比性和本质的思维方法。化复杂为简单，化整为零，各个击破。12、逆思法：执果索

6、因。 13、归纳法：是从特殊（或个别）的事物概括出一般规律的方法。分3步，搜索材料；整理归类；抽象概括得出结论。14、演绎法：从一般原理、定律或定理出发进行逻辑推理的方法。有大前提，小前提和结论三部分组成。是作出科学预见的重要手段。15、统计法：描述系统宏观与微观现象之间相互联系的科学方法，要使用概率这个概念。热学中。,11,16、电象法：在电学中，点电荷时和半无限大导体在左边半空间产生的电场，可用q和它的象电荷-q产生的点电场来等效地替代的方法。17、能量法：任何物质的任何运动都具有能量。运动形态的变化总是体现着能量形式的改变。是运用能量是状态函数的概念其变化与过程无关。以及能量守恒定律来观

7、察，分析物理现象，达到解决问题的目的。18、假设法：欧姆定律发现，类比猜想与实验，如安培的分子电流假说。（解释磁现象） 19、特解法：通过一些特殊情况来检验或预测一般的结论。一种重要的思维方法。由于数学手段的有限，往往将特殊个别情况下的结果不加证明予以推广。以特殊代替一般的论证方法。,12,20、佯谬法（或悖论）：是指对同一事物，用一种推理得出一个结论。而用另一种推理却得出相反的结论。狭义中的对论中。21、对立法：也称互补对立原理，珀尔1927年提出。在描述自然时。必须将互斥而又互补的概念结合在一起，才能形成对现象的完整描述。22、波程差法：波的干涉问题，通过两列相干波在相守点的波程差分析与计

8、算，讨论光的干涉问题。23、半波带法：研究光的衍射问题.,13,24、简单性原理：分析简单性，综合简单性，理论简单性，数学简单性，启示简单性，选择简单性，发展的简单性。25、量纲分析法：在物理量的各种单位制中，总是选择几个量为基本量，其他各物理量作为导出量。利用各量的关系，导出量的可用代数式表示为基本量的幂次乘积。26、量力学处理问题的基本方法：微观粒子的运动规律用波函数来描述。不同条件，粒子运动不同，波函数也不同。27、对应原理：物理方法中任何一种新理论，不论它的特性或细节如何，当它应用于普遍性较为的理论，而适用的情况时，这种新理论必定可转化为与它相对应的，又牢固确立的，被实验证实了的经典理

9、论。,14,二、物理学发展简史及物理学家事迹（一）物理学发展简史 1 .第一次工业革命-蒸汽机的发明，来源于牛顿力学及热学的建立。,15,2.第二次工业革命-电机电器的创造和无线电通讯，来源于电磁学的发展，特别是法拉第-麦克斯韦电磁理论的建立。 3.第三次工业革命-爱因斯坦等物理学家创立的相对论和量子力学，开辟了近代科学的新纪元，开创了电子学、半导体、等离子体、激光、量子化学、生物工程、航天工程等新技术领域。,16,(1)按物质的运动形式分： 力学-研究机械运动。 热学-研究热运动。 电磁学-研究电磁运动。 原子物理-研究原子内部的运动。 核物理-研究原子核内部的运动。 (2)按研究对象分：

10、分为粒子物理、核物理、原子物理、分子物理、凝聚态物理、等离子体物理、地球物理、天体物理等。 现又出现了交叉学科，如量子生物、量子化学等。,（二）物理学的分类,17,(3)按物理常数、h 分： 物体运动速度小于c 时称为低速运动，v近似等于c时称为高速运动。考察与运动有关的量时，h可以忽略不计，则为宏观运动；h不可忽略称为微观运动。 (4)按建立理论的方式分： 1)普通物理-是伽利略奠定的，它从实验出发，通过归纳总结出规律和定律,再用于实践. 2)理论物理-是从假设原理出发,通过演绎得出定律,预言结果,再用实验加以验证.,18,（三）物理学家事迹,牛顿库仑法拉第麦克斯韦高斯安培爱因斯坦德布罗意海

11、森伯,19,（一）大学物理课程特点：,（1）课程难度系数高，思维训练等收获大（2）课程解题工具、解答问题与高中物理的区别解题工具：初等数学、高等数学(微积分)；解答问题：恒量或均匀变化、变量或非均匀变化；我们将使用全新的数学工具微积分和矢量来学习大学物理课程，对物质世界认识更客观、更深刻。,三、学习方法,20,(1) 及时预习及复习； 以课本为主，加强预、复习。 上课与课余学习时间比例为1：1.5-2.0， (2) 认真听课，勤记笔记（重点难点、例题） ； 以听为主，笔记为辅，记重点、书上划线、批注、解释等。 (3) 勤于思考，不懂就问； (4) 按时独立完成作业，课外补充练习； 作业：概念、

12、公式、定理、定律的应用，解题能力靠多练。 （5）课余讨论、自学能力。 任何学科以定性分析开始，以定量分析达到完美。提高自学能力，逐步适应大学的物理学习方法。,（二）学习方法建议：,21,（6）抓住三基、一数、一适,22,(三)作业与考试、课程表情况,1、作业（1）每人备二本作业本；（左上角写好学生序号，便于老师批阅登分）（2）做作业要写清楚已知、求、解三大项；（3）解题步骤清楚、完整；（4）按时交作业；（5）作业的质与量，记平时成绩占10%作业的收发；（由各学院的课代表按时收发）,2、课后作业（解题）要求,(1) 强调独立思考、独立完成，反对抄袭。(2) 几点具体要求： a、写明已知条件、待求

13、量； b、写出分析，作好图； c、解题步骤要清晰； d、防止将作业本变成草稿本。,23,3、测验和成绩：每学期有两次考试期中考试10%平时成绩20%期末考试70%,4、课程表：64学时（4学分）：时间：每周二、周四: 7-8节（13:0014:25 ）地点：4109#,24,(四)学时分配（64节）,第1章 质点运动学（含绪论） (6节) 第2章 质点动力学 (10节)第5章 机械振动(6节) 第6章 机械波(6节) 第9章 静电场(16节) 第11章恒定磁场（10节）第13章电磁感应（8节）总复习（2节）,(五)辅导答疑,滕老师联系方式: 办公室地点：综合楼806室 电话：50216701（

14、O),13916173733,25,四、矢量运算的基本知识 （坐标系）,26,3.矢量在平面直角坐标中的表示式(矢量的分解）,（矢量首端在坐标原点）,矢量用两正交分矢量的和表示,分别为 X、Y 轴的单位矢量（大小为1，方向分别沿 X、Y 轴正向）。,模等于1的矢量称为单位矢量。如,27,4.模：矢量的大小，如： 。,在平面上取二维直角坐标系OXY。有矢量 ，如图：,r,引入单位矢： 长度为1 ，方向分别指向 轴方向,r,y,x,r,r,在空间上取三维直角坐标系OXYZ。有矢量 ，,矢量 坐标式：,矢量 坐标式：,矢量 的模：,矢量 的模：,28,(三)矢量的基本运算,平行四边形法则,三角形法则

15、：多个矢量相加，依次首尾连接，合矢量的方向为由第一个矢量的首端指向最后一个矢量的末端，合矢量的大小为由第一个矢量的首端到最后一个矢量末端的连线。易于画出多个矢量之和。,（1）矢量的加法,1.矢量的加减法,- 的特征:,大小相等，方向相反。,29,（2）矢量的减法,三角形法则,被减矢量,减矢量,矢量减法变换为加法:给定矢量 记 称为 所得的差。,矢量的差可由三角形法则做出：在同一起点画矢量 ，则由 的终点到 的终点的矢量即为 。,定义法：,30,（3）矢量在平面坐标中的加法和减法,矢量减法相当于将其减矢量反向后再相加。,31,两矢量点乘的结果是标量。,在直角坐标中等于对应坐标乘积的代数和,两矢量

16、的点乘 = 两矢量大小与它们方向夹角余弦的乘积。,直角坐标中单位矢量点乘法则：,1) 点乘（点积、标积）,2.矢量的乘法： 点乘和叉乘。,三维直角坐标系中：,例如平面直角坐标系中：,（1）矢量点乘定义,32,（2）矢量点乘性质:,分配律：,交换律：,2）数量与矢量相乘:,给定矢量 与数量 与相乘，若 则 同方向；,若 则 反方向。,如： 与,运算规律：,33,两矢量叉乘的结果是矢量，且垂直于两矢量构成的平面。其指向按右手规则确定。,两矢量叉乘的方向：,单位矢量叉乘法则（三维坐标中）,3)叉乘（又称叉积、矢积）,大小为平行四边形面积:,注：两矢量叉乘时，其前后位置不能调动，否则叉积不同。,两矢量

17、叉乘的大小：,34,在平面（二维）直角坐标系中两矢量叉乘：,矢量叉乘的性质：,在空间（三维）直角坐标系中两矢量叉乘：,两矢量叉积的位置前后调动，其结果大小不变，但方向相反，叉积不同。,35,补充：坐标系,为了定量地确定物体的位置、运动，须在参照系上选用一个坐标系。坐标系的原点固定在参照系（参照物）上。,常见的坐标系：,36,坐标系,自然坐标系,参考系（地面）,高空飞机,（视为质点）,直角坐标系（三维立体、二维平面）,37,矢量运算知识小结,1.矢量在直角坐标中的正交分矢量和的表示：,平行四边形法则,三角形法则：易于画出多个矢量之和。,2.矢量的加、减法,矢量在坐标系中的加、减法：,3.矢量的点

18、乘,（1）两矢量点乘=两矢量大小与其方向夹角余弦的乘积，点乘结果是标量。,（2）直角坐标中单位矢量点乘法则：,38,（3）三维直角坐标系中：,（4）矢量点乘性质:,分配律：,交换律：,（5）数量与矢量相乘:,给定矢量 与数量 与相乘，若 则 同方向；,运算规律：,两矢量叉乘的结果是矢量，且垂直于两矢量构成的平面。其指向按右手规则确定。,4、矢量叉乘（又称叉积、矢积、外积）,两矢量叉乘的大小：,两矢量叉乘的方向：,39,单位矢量叉乘法则（三维坐标中）,注：两矢量叉乘时，其前后位置不能调动，否则叉积不同。,矢量叉乘的性质：,在空间（三维）直角坐标系中两矢量叉乘：,两矢量叉积的位置前后调动，其结果大小不变，但方向相反，叉积不同。,40,课后任务： 预习 第一章 质点运动学,-END-,课后练习：,1.已知力为 当位移为 时，,求力做功 为多少？,(W=_ 45J).,