《大学物理学》课件

大学物理学欢迎来到大学物理学课程本课程将带领你探索自然界的基本规律，从微观粒子到宏观宇宙让我们一起开启这段激动人心的物理学之旅课程简介课程目标课程内容12掌握物理学基本概念和原理涵盖力学、热学、电磁学、，培养科学思维方法光学和现代物理学等领域学习方法考核方式34理论学习与实验相结合，注平时作业、实验报告和期末重问题解决能力的培养考试相结合物理学的定义和分类定义经典物理学物理学是研究物质最基本的运包括力学、热学、电磁学和光动规律和相互作用的自然科学学等领域现代物理学涉及相对论、量子力学、粒子物理和宇宙学等前沿领域物理学的研究方法观察现象仔细观察自然现象，收集数据提出假说基于观察结果，提出可能的解释实验验证设计并进行实验，验证假说建立理论根据验证结果，建立或修正理论物理学的重要作用科技创新航天探索推动新技术发展，如量子计算和纳为航天工程提供理论基础和技术支米技术持医学应用能源开发促进医学影像和放射治疗等技术进助力清洁能源和核能等新能源开发步国际单位制基本单位符号物理量米长度m千克质量kg秒时间s安培电流A开尔文温度K摩尔物质的量mol坎德拉发光强度cd长度、质量和时间的测量长度测量质量测量时间测量使用米尺、游标卡尺、千分尺等工具天平是常用工具电子天平可精确到原子钟是最精确的计时器，误差可小精确度可达微米级毫克级于一秒百万年/物体的平衡合力为零1力矩平衡2重心位置3稳定性分析4物体平衡是力学的基本概念理解平衡条件对工程设计至关重要圆周运动角速度1描述旋转快慢的物理量，单位为弧度秒/向心加速度2指向圆心，大小为v²/r向心力3提供向心加速度的力，如地球绕太阳运动中的引力机械能动能势能与物体质量和速度平方成正比包括重力势能和弹性势能UE=½mv²=mgh机械能守恒在无外力做功时，动能和势能之和保持不变动量和动量守恒动量定义冲量动量守恒质量与速度的乘积力与作用时间的乘积，等于动量变化封闭系统总动量保持不变p=mv量机械功和功率功的定义功率力沿位移方向的分量与位移的乘积单位时间内做功的多少P=W/tW=F·s功效率有用功与总功的比值有用η=W总/W热量与温度热量温度热容热量是能量的一种形式，可以通过热反映物体冷热程度的物理量常用摄物体升高单位温度所需的热量C=传递单位是焦耳氏度℃和开尔文ΔJK Q/T热力学第一定律内能功系统所有粒子动能和势能的总系统与外界的机械能交换和热量定律表述系统与外界的非机械能交换Δ，能量守恒的具体U=Q-W体现热力学第二定律热机效率1永远小于100%热量传递2总是从高温到低温熵增加3孤立系统熵总增加不可逆过程4自发过程不可逆电场和静电电场强度电势描述电场强弱的物理量，单位为单位正电荷在电场中的势能，单位为伏特N/C V高斯定律静电力描述电场与电荷分布关系的基本定律遵循库仑定律，与距离平方成反比电流和电路电源电阻提供电动势和电流的装置阻碍电流通过的元件电容电感储存电荷的元件储存磁能的元件直流电路欧姆定律，描述电流、电压和电阻的关系I=U/R基尔霍夫电流定律节点电流代数和为零基尔霍夫电压定律回路电压降代数和为零串并联理解串联和并联电路的特性磁场磁感应强度安培力洛伦兹力描述磁场强弱的物理量，单位为特斯磁场对载流导线的作用力磁场对运动电荷的作用力F=BIL F=qvB拉θθT sin sin电磁感应法拉第定律1感应电动势与磁通量变化率成正比楞次定律2感应电流的方向总是阻碍磁通量的变化自感和互感3描述线圈中电流变化引起的感应现象光波的传播波长频率相邻两个波峰或波谷的距离每秒钟振动的次数波速惠更斯原理波在介质中传播的速度λ解释波的传播、反射和折射现象v=f光的反射和折射反射定律折射定律全反射入射角等于反射角应用平面镜成斯涅尔定律₁θ₁₂θ₂光从光密介质射向光疏介质时可能发n sin=nsin像生应用光纤通信光的干涉与衍射干涉衍射两列相干光波叠加产生的明暗条纹光波绕过障碍物边缘传播的现象现象应用光学薄膜、光栅光谱仪、激光全息技术等原子结构原子核1电子层2质子3中子4电子5原子是物质的基本组成单位了解原子结构对理解化学反应和材料性质至关重要原子能级基态原子最低能量状态激发态电子跃迁到高能级跃迁电子在不同能级间的转换光谱原子吸收或发射特定波长的光量子论普朗克常数波粒二象性⁻⁴，量子微观粒子既具有波动性又具h≈

6.626×10³J·s物理的基本常数有粒子性不确定性原理薛定谔方程粒子的位置和动量不能同时描述量子系统状态演化的基被精确测量本方程原子核结构核子核力核能质子和中子的统称，构成原子核的基结合核子的强相互作用力，超短程、核反应释放的能量，来源于质能转换本粒子大强度核反应核裂变核聚变放射性衰变重核分裂成较轻核，释放能量应轻核结合成重核，释放能量应用不稳定核素自发衰变应用放射用核电站氢弹、可控核聚变性测年基本粒子理论基本粒子理论研究物质的最基本组成单位包括夸克、轻子和规范玻色子等宇宙学概述大爆炸理论1宇宙起源于约亿年前的一次剧烈膨胀138宇宙膨胀2星系间距离随时间增加，由哈勃定律描述暗物质和暗能量3构成宇宙主要成分，本质尚未完全了解。