-
绪章大学物理（2-1）绪论
大学物理（2-1）课程主要讲述力学、热学、振动与波动、狭义相对论内容
-
●0.1绪论
介绍大学物理的课程内容及其定位
-
第一章质点运动学
世界是物质的，一切物质都在永恒不息地运动着．笛卡尔说：“给我物质和运动，我就能创造宇宙．”自然界中的机械运动表现为多种形式，如“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”，“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，“两岸青山相对出，孤帆一片日边来”，或者“满眼风光多闪烁，看山恰似走来迎；仔细看山山不动，是船行．”因为运动，宇宙才不沉寂；因为丰富的运动形式，大自然才如此精彩．要研究物体的运动，首先要对运动加以描述．那么，这些不同的运动该如何描述呢？本章将对质点的运动学问题展开讨论．
运动学研究不同时刻物体的位置、运动状态及运动状态的变化，不涉及物体间相互作用和运动之间的关系．质点运动学是运动学内容中最基本的部分．本章使用矢量这一数学工具，介绍质点运动的矢量描述方法，研究质点的位置、位移、速度、加速度等随时间变化的规律，并且借助于不同的坐标系，讨论直线运动、平面曲线运动和相对运动等具体问题．
本章主要的物理思想和方法：
1、建立理想化模型使研究对象和问题简化的物理方法．
2、运用矢量方法研究物理学问题的方法．
3、相对性思想——运动具有相对性，参照物不同则对运动的描述也不同． -
●1.1质点运动的矢量描述
本节重点介绍：
1、运动学的基本概念 — 时间、空间、参考系、坐标系、质点；
2、运动描述的物理量 — 位置矢量、位移、速度、加速度；
3、运动学的两类问题；
4、自然坐标系下质点运动的描述 — 切向加速度、法向加速度；
5、圆周运动的角量描述 — 角位置、角位移、角速度、角加速度。 -
●1.2相对运动
本节重点介绍：
宏观低速物体在不同参考系中运动的描述关系。
-
第二章质点（系）动力学
本章主要讲述的内容：
1 牛顿的三个定律；
2力学中常见的力；
3惯性系和非惯性系；
4质点和质点系的动量、动量定理以及守恒定律；
5质点和质点系的角动量、角动量定理以及守恒定理；
6功和能量：变力沿任意路径的功，动能，动能定理，势能，势能定理，机械能，机械能守恒定律；
7碰撞。 -
●2.1牛顿运动定律
本节主要讲授牛顿的三个定律以及它们的应用，并认识力学中常见的力。
-
●2.2非惯性系
主要认识一下非惯性系以及非惯性系中的力学规律
-
●2.3冲量和动量
本节主要介绍质点和质点系的动量定理以及守恒定律，认识一下质心和质点运动定理
-
●2.4力矩和角动量
本节主要介绍质点和质点系的力矩和角动量以及角动量定理及守恒定律
-
●2.5功和能
本节主要介绍功和能：动能，势能以及动能定理，势能定理和机械能守恒定律
-
第三章刚体力学基础
直升飞机因其灵活方便的优势广泛应用于火灾救援、海上急救、消防、商务运输、资源探测等各方面．仔细观察会发现，直升飞机除了上部有旋翼使飞机得到上升的动力之外，在尾部大都还有一个尾翼．那尾翼所起的作用又是什么呢？本章内容将为大家揭晓答案．
在研究物体的运动时，并不是所有问题都可以将研究对象抽象成质点，实际上大多数情况下物体是不能抽象成质点的．但是如果物体在受到外力作用时产生的形变对结果的影响只是次要因素，则可以将物体简化为刚体模型．将刚体看作不变的质点系并运用已知的质点系的运动规律去研究是刚体力学的基本研究方法．
本章着重讲述刚体绕定轴转动的基本规律及应用；简要介绍刚体的平面平行运动和进动．本章内容在工程实际中有广泛和重要的应用．
本章主要的物理思想和方法：
1、引入理想化模型—刚体，使复杂的问题简单化．
2、运用类比方法对刚体与质点系的力学规律进行比较研究．
3、运用等效方法对刚体受力问题进行研究． -
●3.1刚体运动学
本节重点介绍：
1、刚体模型；
2、刚体的运动 — 平动、转动、定轴转动。
3、刚体定轴转动的角量描述。 -
●3.2刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律
本节重点介绍：
1、刚体的角动量；
2、刚体的转动惯量；
3、作用在刚体上的力矩；
4、刚体的定轴转动定律；
5、刚体的角动量定理；
6、定轴转动刚体的角动量守恒定律。 -
●3.3刚体定轴转动的功和能
本节重点介绍：
1、刚体定轴转动的转动动能；
2、刚体定轴转动的动能定理；
3、刚体的重力势能；
4、刚体定轴转动的机械能守恒定律。
-
第四章狭义相对论
本章重点介绍以下内容：
1、狭义相对论的基本假设；
2、洛伦兹坐标变换和速度变换；
3、同时性的相对性；
4、具有因果关系的时间的时间次序；
5、长度的收缩效应也就是尺缩效应；
6、时间膨胀效应；
7、狭义相对论的动力学；
8、狭义相对论的质能关系。 -
●4.1狭义相对论的基本假设
本节重点介绍以狭义相对论的基本假设。
-
●4.2洛伦兹变换 狭义相对论的时空观
本节重点介绍以下内容：
1、洛伦兹坐标变换和速度变换；
2、同时性的相对性；
3、具有因果关系的时间的时间次序；
4、长度的收缩效应也就是尺缩效应；
5、时间膨胀效应. -
●4.3狭义相对论动力学
本节重点介绍以下内容：
1、狭义相对论的动力学；
2、狭义相对论的质能关系。
-
第五章机械振动与机械波
本章重点介绍以下内容：
1、简谐振动的判据；
2、振幅和初相位的确定；
3、周期、频率、角频率由振动系统确定；
4、谐振动的表示方法；
5、简谐振动的能量；
6、阻尼振动、受迫振动；
7、简谐振动的合成；
8、平面简谐波的波函数；
9、平面简谐波的波动能量；
10、波的干涉、驻波；
11、多普勒效应。 -
●5.1简谐振动
本节重点介绍以下内容：
1、简谐振动的动力学特征；
2、简谐振动的运动学特征；
3、振幅和初相位的确定；
4、简谐振动的能量特征；
5、简谐振动的表示方法。 -
●5.2阻尼振动 受迫振动 共振
本节主要介绍以下内容：
1、阻尼振动；
2、受迫振动。 -
●5.3简谐振动的合成
本节主要介绍以下内容：
1、同方向同频率简谐振动的合成；
2、同方向不同频率简谐振动的合成；
3、两个相互垂直的简谐振动的合成。 -
●5.4机械波的基本概念
本节主要介绍机械波的基本概念。
-
●5.5平面简谐波
本节主要介绍以下内容：
1、平面简谐波的波函数；
2、波的能量。 -
●5.6波的干涉
本节主要介绍如下内容：
1、波动干涉现象及其理论解释；
2、驻波；
3、半波损失。 -
●5.7多普勒效应
本节主要介绍多普勒效应。
-
第六章波动光学
本章主要介绍以下内容：
1、光波的物理图像；
2、光波的相干叠加；
3、杨氏双缝干涉；
4、薄膜干涉；
5、迈克耳逊干涉仪；
6、光波衍射；
7、单缝夫琅和费衍射；
8、圆孔夫琅和费衍射；
9、光栅衍射；
10、X射线衍射；
11、光的偏振。 -
●6.1光波的物理图像
本节主要介绍光波的物理图像。
-
●6.2光波干涉的一般论述
本节主要介绍光波叠加的相干条件。
-
●6.3杨氏双缝干涉
本节主要介绍杨氏双缝干涉的现象及特征。
-
●6.4薄膜干涉
本节主要介绍以下内容：
1、薄膜干涉；
2、等倾干涉；
3、增透膜与增反膜；
4、劈尖干涉；
5、牛顿环。 -
●6.5迈克耳逊干涉仪
本节主要内容包括：
1、迈克尔逊干涉仪的结构；
2、工作原理和应用。 -
●6.6光波衍射的一般论述
本节主要内容包括：
1、惠更斯原理；
2、惠更斯菲涅尔原理。 -
●6.7单缝夫琅和费衍射
本节主要内容包括：
1、单缝衍射条纹分布特点；
2、半波带法；
3、明暗条纹产生的条件；
4、条纹的位置、宽度及其影响因素。 -
●6.8圆孔夫琅禾费衍射
本节主要介绍：
1、艾里斑的半角宽度；
2、光学仪器的分辨本领。 -
●6.9光栅衍射
本节主要介绍以下内容：
1、光栅的结构；
2、衍射条纹的特点及成因；
3、光栅方程；
4、光栅光谱。 -
●6.10X射线的衍射
本节主要介绍以下内容：
1、X射线在晶体上衍射现象；
2、布拉格公式。 -
●6.11光的偏振
本节主要介绍以下内容：
1、光的偏振态；
2、马吕斯定律；
3、布儒斯特定律；
4、光的双折射。
-
第七章气体动理论
热气球借助燃烧器加热能够升空，火箭借助液体发动机能够将航天器送入太空,那么燃烧器和发动机能够提供动力的原理是什么呢？要回答这个问题，就需要先明白分子的热运动情况了．本章就从物质的微观结构模型出发，利用统计平均的方法，讨论平衡状态下大量气体分子热运动的总体宏观表现．重点建立宏观特性（压强，温度，内能等）和有关热的基本定律，进而阐明热现象的本质，解释其发生原因．
本章的基本要求：
1. 了解理想气体的微观模型，了解统计理论和统计观点．
2. 通过推导理想气体压强公式，了解从提出模型，进行统计平均，建立微观量与宏观量的联系，到阐明微观量微观本质的思想和方法．掌握压强和温度的微观本质及统计意义．
3. 掌握能量按自由度均分定理的意义，了解内能的概念．
4. 了解麦克斯韦速率分布律和速率分布函数的物理意义．掌握气体分子热运动的最概然速率、平均速率和方均根速率的意义．
5. 了解分子平均碰撞频率和平均自由程的概念． -
●7.1气体的宏观描述
本节主要介绍描述气体状态的几个宏观量。
-
●7.2气体的微观图像
本节主要介绍气体的围观描述以及统计规律的基本知识。
-
●7.3理想气体模型
本节主要介绍理想气体物态方程以及实际气体的范德瓦尔斯方程。
-
●7.4热运动统计规律
本节重点介绍理想气体的压强公式、温度公式、能量按自由度均分定理以及内能公式。
-
●7.5气体分子分布律
本节重点介绍麦克斯韦速率分布律、三种统计速率、玻尔兹曼分布率、平均自由程和平均碰撞频率等。
-
第八章热力学
物理学家在解决热机效率的问题中，逐渐建立并发展了热力学．热力学是从宏观角度研究物质的热运动规律及其应用的科学．与统计物理相比，热力学研究的具体内容、研究问题的角度和采用的方法有所不同．它主要研究宏观物质，特别是气体的性质和规律．从能量的观点出发，以大量实验观测为基础，采用严密的逻辑推理方法，研究热现象的宏观规律及其应用．本章主要讨论热力学系统在状态变化过程中热功转换的条件和规律．介绍热力学第一定律及其应用、热力学第二定律及其统计意义和熵的概念等．统计物理则是从微观模型出发，应用力学规律和统计的方法，揭示热现象的微观本质．统计物理的结论经宏观热力学的研究得到验证，两种理论相互补充，相辅相承．
本章的基本要求：
1、掌握并理解热力学的一些基本概念；理解并正确叙述热力学四个定律．
2、掌握热力学第一定律及其在理想气体的准静态等值过程和绝热过程中的应用．计算这些过程中的功、热量和内能的改变量．应用 图、 图、 图研究各种过程曲线．
3、理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，计算卡诺循环和其它简单循环过程的效率．
4、了解可逆过程、不可逆过程、热力学第二定律和熵增加原理． -
●8.1热力学第一定律
本节重点介绍热力学第一定律及其应用。
-
●8.2理想气体等值过程与摩尔热容
本节主要把热力学第一定律应用在理想气体的等温、等压、等容过程中，得到这些等值过程中的功热转换公式及其摩尔热容公式。
-
●8.3绝热过程与多方过
本节主要介绍绝热过程和多方过程中的功热转换公式。
-
●8.4循环过程 卡诺循环
本节主要介绍循环过程以及卡诺循环过程中的功热转换计算和热机效率的求解。
-
●8.5热力学第二定律
本节主要介绍热力学第二定律及其统计意义。
