大学基本物理概念

1、参照系为描述物体运动而选择的参考物体叫参照系。2、坐标系为了定量地研究物体的运动，要选择一个与参照系相对静止的坐标系。3、质点忽略物体的大小和形状，而把它看作一个具有质量、占据空间位置的物体，这样的物体称为质点。1、位置矢量定义：由坐标原点到质点所在位置的矢量称为位置矢量（简称位矢或径矢）。如图1—2，取的是直角坐标系，r为质点P的位置矢量kzjyixr2、运动方程质点的位置坐标与时间的函数关系，称为运动方程。速度为了描述质点运动快慢及方向，从而引进速度概念。加速度为了描述质点速度变化的快慢，从而引进加速度的概念。牛顿第一运动定律任何物体都保持静止或匀速直线运动状态，直至其他物体对它作用的力迫使他改变这种运动状态为止。牛顿第二运动定律amF（2-1）牛顿第三运动定律11'FF（2-2）yxzzyxP图1-2r力是指物体间的相互作用。功定义：力对质点所做的功为力在质点位移方向的分量与位移大小的乘积。简谐振动的定义一个物体作机械振动时，物体受力与位移正比反向时的振动称为简谐振动。个物体作机械振动时，若描写该物体位置的物理量x满足微分方程0222xdtxd则这个物体所作的运动就是简谐振动。1、振幅做谐振动的物体离开平衡位置最大位移的绝对值称为振幅，记做A。A反映了振动的强弱。2、角频率（圆频率）为了定义角频率。首先定义周期和频率。物体作一次完全振动所经历的时间叫做振动的周期，用T表示；在单位时间内物体所作的完全振动次数叫做频率，用v表示。3、相位在力学中，物体在某一时刻的运动状态由位置坐标和速度来决定，振动中，当A、给定后，物体的位置和速度取决于t，t称为相位。由上可见，相位是决定振动物体运动状态的物理量。是0t时的相位，称为初相位。1、横波：质元振动方向与波动传播方向垂直。如绳波。2、纵波：质元振动方向与波动传播方向平行。如声波。波射线：沿波传播方向带箭头的线。波振面（也称同相面或波面）：振动相位相同点连成的曲面。同一时刻，波振面同有任意多个。3、波前：某一时刻，波源最初振动状态传播到的各点连成的面称为波前，显然它是同相面的一个特例，它是离波源最远的那个同相面，任一时刻只有一个波前。（或：传播在最前面的那个同相面）4.波长:同一波射线上相位差为2的二质点间的距离（即一完整波的长度）。在横波情况下，波长可用相邻波峰或相邻波谷之间的距离表示。如下图。在纵波情况下，波长可用相邻的密集部分中心或相邻的稀疏部分中心之间的距离表示。1、简谐波：当波源作谐振动时，介质中各点也都作谐振动，此时形成的波称为简谐波。又叫余弦波或正弦波。2、波的周期T:波前进一个波长距离所用的时间（或一个完整波形通过波射线上某点所需要的时间）波动频率v：单位时间内前进的距离中包含的完整波形数目。可有Tv1说明：由波的形成过程可知，振源振动时经过一个振动周期，波沿波射线传出一个完整的波形，所以，波的传播周期（或频率）=波源的振动周期（或频率）。由此可知，波在不同的介质中其传播周期（或频率）不变。三、波速u波速u：某一振动状态在单位时间内传播的距离（单位时间内波传播的距离）。可有Tvu（10-1）（10-2）对弹性波而言，波的传播速度决定于介质的惯性和弹性，具体地说，就是决定于介质的质量密度和弹性模量，而与波源无关。说明：波动速度与质点振动速度是不同的物理量。惠更斯原理波面上的每一点（面元）都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络就是该时刻总的波动的波面。波的衍射指波在传播过程中，遇到障碍物绕过障碍物或缝隙时传播方向发生变化的现象。是波的重要特性之一。只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象.介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰。在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为代数和。注意：只有当波的强度较小，波动方程变现为线性方程时，波的叠加原理才普遍成立。静电场：相对于观察者静止的电荷产生的电场。1.点电荷带电体本身线度比它到其他带电体间的距离小得多时，带电体的大小和形状可忽略不计，这个带电体称为点电荷。（如同质点一样，是假想模型）2.库仑定律真空中两点电荷之间的相互作用力大小与他们电量乘积成正比，与他们之间距离成反比，方向在他们连线上，同性相斥、异性相吸。这叫做库仑定律电场强度0FE单位正电荷受的作用力电偶极子等量异号点电荷相距为l，如图所示，这样一对点电荷称为电偶极子。由-qq的矢量l叫做电偶极子的轴，lqp叫做电偶极子的电矩。通过电场中某一面的电场线数叫做通过该面的电场强度通量，用e表示。高斯定理内容表述如下：在真空中，通过任意闭合曲面S的电通量e等于该曲面所包围的一切电荷的代数和除以0。高斯定理的数学表达式为：导体的静电平衡：当导体上没有电荷作定向运动时，称这种状态为导体的静电平衡。从场强角度看：①导体内任一点，场强0E；②导体表面上任一点E与表面垂直。从电势角度也可以把上述结论说成：①导体内各点电势相等；②导体表面为等势面。用一句话说：静电平衡时导体为等势体。1、电容器：两个带有等值而异号电荷的导体所组成的带电系统称为电容器。电容器可以储存电荷，以后将看到电容器也可以储存能量。磁场：运动电荷或电流周围也有一种场，称为磁场。内SseqSdE017.4.1带电粒子在外磁场中的运动1.带电粒子运动的方向与磁感应强度的方向平行，带电粒子不受力，作匀速直线运动。2.带电粒子运动的方向与磁感应强度的方向垂直，带电粒子在大小不变的向心力作用下，作匀速圆周运动3．带电粒子运动的方向与磁感应强度的方向之间成任意角带电粒子同时参与两个方向的运动，将做螺旋线向前运动8.1.2法拉第电磁感应定律1、定律表述在一闭合回路上产生的感应电动势与通过回路所围面积的磁通量对时间的变化率成正比。数学表达式：dtdki楞次定律表述：闭合回路感应电流形成的磁场关系抵抗产生电流的磁通量变化。洛仑兹力正是产生动生电动势的原因。涡旋电场与静电场的异同点。相同点：二者对电荷均有作用力。不同点：（1）涡旋电场是变化磁场产生的，电力线是闭合的，为非保守场（)0ldEl涡。（2）静电场是由电荷产生的，电力线是闭合的，为保守场（)0ldEl涡。微观量：描述单个分子运动的物理量。（如：分子质量、速度、能量等）宏观量：描述大量分子热运动集体特征的物理量。（如：气体体积、压力、温度等）统计方法:对个别分子运动用力学规律，然后对大量分子求微观量的统计平均值。平衡过程当气体与外界交换能量时，它的状态就会发生变化，一个状态连续变化到另一个状态所经历的过程叫做状态的变化过程，如果过程中的每一中间状态都无限趋于平衡态，这个过程成为平衡过程。1.热量Q把系统与外界之间由于温度不同而传递的能量叫做热量。2.功W把除了以热量形式传递以外的其他各种被传递的能量叫做功。传递能量的两种方式做功传热