基础物理专题电子教案

《基础物理专题》电子教案一、课程考试试题样卷题型及分值分配试题样卷题型及其分值分配见下表1：表1：试题样卷题型及其分值分配试题样卷题型分值分配单项选择题共15小题，每题2分，共30分填空题共10小题，每题1分，共20分判断正误题共10小题，每题2分，共20分计算题共3小题，每题10分，共30分二、知识点分布课程知识点分布如下：主要有两部分的内容：第一部分是力学部分，第二部分是热学部分。力学部分第一章：运动的描述方法、速度、加速度、质点运动定律、功与能；第二章：质点组、动量定理、动能定理、质心坐标系；第三章：刚体运动分析、角速度矢量、转动惯量、刚体绕固定点的转动；第四章：平面、空间转动参照系、非惯性系动力学、地球自转所产生的影响；第五章：约束与广义坐标、虚功原理、拉格朗日方程、小振动、哈密顿原理及正则方程；热学部分第一章：热力学平衡状态及其描述、热平衡定理和温度、物态方程、功、热力学第一定律、理想气体的内能绝热过程及卡诺循环、热力学第二定律、卡诺定理、熵、热力学基本方程；第二章：内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系的简单应用，气体的节流过程和热膨胀过程，基本热力学函数的确定，特性函数，热辐射的热力学理论，磁介质的热力学，获得低温的方法；第三章：热动平衡判断，开系的热力学基本方程，单元系的复向平衡条件，单元复相系的平衡性质，临界点和气液两相的转变，液滴的形成，相变的分类，临界现象和临界指数；第四章：多元系的热力学函数和热力学方程，多元系的复相平衡条件，吉布斯定律，二元系相图举例，化学平衡条件，混合理想气体的性质，理想气体的化学平衡，热力学第三定律；第五章：局域平衡、局域熵产生率，线性与非线性过程，温差电现象，最小熵产生定理，化学反应与扩散过程，非平衡系统在非线性区的发展判据；第六章：粒子运动状态的经典描述、量子描述，系统微观运动状态的描述，等概率原理，分布和微观状态，玻耳兹曼分布，玻色分布和费米分布，三种分布的关系；第七章：热力学量的统计表达式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能和热容量，理想气体的熵，固体热容量的爱因斯坦理论，顺磁性固体，负温度状态；第八章：玻色统计和费米统计；第九章：相空间、刘维尔定理，维正则分布及其热力学公式，正则分布及其热力学公式，固体的热容量，巨正则分布及其热力学公式；第十章：涨落理论，涨落的准热力学理论，临界点附近的涨落和关联，布朗运动理论；第十一章：玻耳兹曼方程的驰豫时间近似，气体的粘滞现象，金属的电导率，玻耳兹曼微分方程。三、课程重难点、要点力学部分第一章：运动的描述方法、速度、加速度、质点运动定律、功与能；第二章：动量定理、动能定理；第三章：角速度矢量、转动惯量、刚体绕固定点的转动；第四章：平面、空间转动参照系；第五章：虚功原理、拉格朗日方程、哈密顿原理及正则方程；热学部分第一章：热力学热平衡定理和温度、物态方程、功、热力学第一定律、理想气体的内能绝热过程及卡诺循环、热力学第二定律、熵、热力学基本方程；第二章：内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，基本热力学函数的确定，特性函数；第三章：热动平衡判断，单元系的复向平衡条件，临界点和气液两相的转变，液滴的形成，临界现象和临界指数；第四章：多元系的热力学函数和热力学方程，多元系的复相平衡条件，吉布斯定律，化学平衡条件，混合理想气体的性质，理想气体的化学平衡，热力学第三定律；第五章：局域平衡，线性与非线性过程，最小熵产生定理，非平衡系统在非线性区的发展判据；第六章：粒子运动状态的经典描述、量子描述，玻耳兹曼分布，玻色分布和费米分布，三种分布的关系；第七章：热力学量的统计表达式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能和热容量；第八章：玻色统计和费米统计；第九章：相空间、刘维尔定理，维正则分布及其热力学公式，；第十章：涨落理论，涨落的准热力学理论；第十一章：气体的粘滞现象，金属的电导率，玻耳兹曼微分方程。四、具体例题及分析一、填空题：1.质点的运动方程是cossinrRtiRtj,,R为正的常数，从/t到2/t时间内，该质点的位移是（）A.2RiB.2RiC.2jD.0B2.质点作曲线运动，r表示位置矢量，v表示速度，a表示及速度，s表示路程，ta表示切向加速度，对下列表达式，(1)dv/dt=a(2)dr/dt=v(3)ds/dt=v(4)tdvadt下述判断正确的是（）A.只有（1），（4）正确B.只有（2），（4）正确C.只有（2）正确D.只有（3）正确D3.下列说法正确的是()A.质点作圆周运动时其加速度总指向圆心B.质点作匀速率圆周运动时其动量为一恒矢量C.抛体运动时质点切向和法向加速度的矢量和不变D.同时具有切向和法向加速度时质点只能作一般平面曲线运动C4.处于平衡态的一瓶氢气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则它们（）A.温度相同、压强相同B.温度、压强都不同C.温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强D.温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强A5.一定量的理想气体，分别进行如图所示的两个卡诺循环abcda和adcba，若在p-V图上这两个循环曲线所围的面积相等，则可以由此得知这两个循环（）A.效率相等B.从高温热源吸收的热量相等C.向低温热源放出的热量相等D.在每次循环中对外作的净功相等D6.一容器内装有N1个单原子理想气体分子和N2个刚性双原子理想气体分子，当该系统处在温度为T的平衡态时，其内能为（）。(其中k为玻耳兹曼常量)。A.)2523)((21kTkTNNB.)2523)((2121kTkTNNC.kTNkTN252321D.kTNkTN232521C二、填空题：1.质点沿x轴作直线运动，其运动方称为x=2+6t2-2t3(SI)，则质点在运动开始后4.0s内的位移大小为；质点在该时间内所通过的路程为。-32m，48m2.一个沿Ox轴上正向以-1s5m的速度匀速运动的物体，在0x到mx10间受到一个如图所示的y方向的力的作用，物体的质量为kg0.1，则物体到达mx10处，物体的速度在x方向的分量为，在y方向上的分量为。5m.s，20m.s-13.运动学量常提及“三性”的讨论，它们是：矢量性、性和性。相对性，瞬时性4.现有两条气体分子速率分布曲线（1）和（2）如图，若两条曲线分别表示处于不同温度下的同一种气体的分子速率分布，则曲线表示气体的温度较高。若两条曲线分别表示同一温度下氧气和氢气的分子速率分布，则曲线表示氧气的速率分布。2,1三、判断正误题1、曲线运动时，质点速度大小的变化产生切向加速度，速度方向的变化产生法向加速度（）（√）2、一定量某理想气体按2pV常量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度将升高（）（×）3、热力学第二定律表明：在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功（）（√）四、计算题1、如图，已知21558.9ttF，kgm41，0,30,102tkgm时系统保持静止，求t时刻m1(m2)的加速度和速度。解答：amgmTamTgmF1122sin)/(3sin222112smttmmgmgmFatvadtdvadtdvdtdva00)/(21)3(3202smttdtttvt2、一质量为m的质点t=0时自坐标原点以零初速下落，运动过程中受到空气阻力fmkv，求:（1）t时刻质点的速度；（2）质点的运动方程。解答：（1）amfgmm2m1ABFOfmgydvmgmkvmdt00()/tvdvdvgkvkdtdtvgk(1)ktgvek（2）00(1)(1)ytktktdyggvedyedtdtkk2(1)ktggytekk3、如图所示，一根轻绳穿过定滑轮，轻绳两端各系一质量为1m和2m的物体，且21mm，设滑轮的质量不计，滑轮与绳及轴间摩擦不计，定滑轮以加速度0a相对地面向上运动，试求两物体相对定滑轮的加速度大小及绳中张力。解答：⑴研究对象：1m、2m⑵受力分析：1m、2m各受两个力，即重力及绳拉力，如图。gm1图2-7gm21T2Txy⑶牛顿定律设1m对定滑轮及地加速度为1a、1a，2m对定滑轮及地加速度为2a、2a，1m：)(0111111aamamTgm2m：)(0222222aamamTgm如图所选坐标，并注意aaa21，TTT21，有)()(022011aamTgmaamTgm解得：)(02121agmmmma)(202121agmmmmT4、如图所示，ABC为1mol氦气的循环过程，整个循环由一个等压过程、一个等体过程和一个绝热过程构成，求此循环过程的效率。解答：由分析可知，A→B为等压膨胀系统吸收热量，B→C为等体过程系统放出热量。A→B)1(1BABpmpmTTTCTCQBATVTV21)1(211VVTCQBpmB→C)1(2BCBpmpmTTTCTCQcbTpTp1221,21ppCQmp根据定义mVmpCC,,/，热机的效率212112/1/1111VVPPQQη