大學(xué)物理各章主要知識點總結(jié)

大學(xué)物理各章主要知識點總結(jié)

力學(xué)的基本概念與原理01質(zhì)點：具有質(zhì)量但無形狀和大小的點，是一個理想化的模型適用于分析質(zhì)點系，如剛體、彈性體等質(zhì)點的運動可以用位置矢量和速度矢量表示剛體：內(nèi)部各質(zhì)點間相對位置保持不變的物體剛體在運動過程中，各質(zhì)點間的相對位置保持不變剛體的運動可以用平動和轉(zhuǎn)動來描述彈性體：在受到外力作用時，形變與外力成正比的物體彈性體的形變可以用應(yīng)變來描述，應(yīng)變是一個無量綱的數(shù)值彈性體的應(yīng)力與應(yīng)變之間滿足胡克定律質(zhì)點、剛體、彈性體的概念及應(yīng)用牛頓第一定律：物體在無外力作用時，保持靜止或勻速直線運動表明物體具有慣性，即保持原有運動狀態(tài)的特性牛頓第一定律揭示了慣性系的概念，即滿足牛頓第一定律的參照系牛頓第二定律：物體所受外力與加速度成正比，與質(zhì)量成反比表達(dá)式：F=ma，其中F為外力，m為質(zhì)量，a為加速度牛頓第二定律揭示了力的作用效果，即改變物體的運動狀態(tài)牛頓第三定律：作用力和反作用力大小相等，方向相反，作用在不同物體上表達(dá)式：F1=-F2，其中F1為作用力，F(xiàn)2為反作用力牛頓第三定律揭示了力是相互的，即作用力和反作用力成對出現(xiàn)牛頓運動定律及在實際問題中的應(yīng)用動量：物體質(zhì)量和速度的乘積，是一個矢量量動量的表達(dá)式：p=mv，其中p為動量，m為質(zhì)量，v為速度動量定理：物體所受外力在時間上的積累效果等于物體動量的變化動能：物體由于運動而具有的能量動能的表達(dá)式：K=0.5mv^2，其中K為動能，m為質(zhì)量，v為速度動能定理：物體所受外力在時間上的積累效果等于物體動能的變化勢能：物體由于位移和受力而具有的能量勢能的表達(dá)式：U=mgh，其中U為勢能，m為質(zhì)量，g為重力加速度，h為高度勢能定理：物體所受外力在時間上的積累效果等于物體勢能的變化動量、動能、勢能的計算與轉(zhuǎn)換運動的描述與分析02平面運動：物體在二維平面上進(jìn)行的運動平面運動可以分解為平動和轉(zhuǎn)動平動：物體在平面內(nèi)的位置不變，但速度方向可以改變轉(zhuǎn)動：物體繞某一點在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，但位置保持不變平面運動的合成：將多個平動和轉(zhuǎn)動合成為一個平面運動平動合成：將多個平動按照速度矢量的疊加原則進(jìn)行合成轉(zhuǎn)動合成：將多個轉(zhuǎn)動按照角速度的疊加原則進(jìn)行合成平面運動的分解與合成圓周運動：物體繞某一點在圓周軌跡上進(jìn)行的運動圓周運動的半徑、角速度、角加速度等參數(shù)可以用來描述運動狀態(tài)圓周運動的基本原理：物體所受的向心力與速度垂直，且向心力的大小不變圓周運動的公式：角速度與周期的關(guān)系：ω=2π/T，其中ω為角速度，T為周期角速度與線速度的關(guān)系：v=rω，其中v為線速度，r為半徑向心力與半徑、質(zhì)量、加速度的關(guān)系：F=mv^2/r，其中F為向心力，m為質(zhì)量，v為線速度，r為半徑圓周運動的基本原理與公式相對運動：物體相對于另一個物體的運動相對運動的描述需要選擇合適的參照系參照系的選擇：可以根據(jù)問題的性質(zhì)和需要來選擇不同的參照系參照系：用于描述物體運動和相互作用的坐標(biāo)系慣性系：滿足牛頓運動定律的參照系，如地面、靜止的觀察者等非慣性系：不滿足牛頓運動定律的參照系，如旋轉(zhuǎn)的觀察者、加速運動的觀察者等相對運動與參照系的選擇牛頓定律的應(yīng)用03靜摩擦力：物體在接觸面上，阻止其相對滑動的力靜摩擦力的計算：F=μN，其中F為靜摩擦力，μ為靜摩擦系數(shù)，N為法向力靜摩擦力的方向：與接觸面的切線方向相反動摩擦力：物體在接觸面上，阻礙其相對運動的力動摩擦力的計算：F=μN，其中F為動摩擦力，μ為動摩擦系數(shù)，N為法向力動摩擦力的方向：與接觸面的切線方向相反靜摩擦力與動摩擦力的計算轉(zhuǎn)動慣量的計算：I=Σm(r^2)，其中I為轉(zhuǎn)動慣量，m為質(zhì)量，r為質(zhì)點到轉(zhuǎn)動軸的距離轉(zhuǎn)動慣量的意義：表示物體在轉(zhuǎn)動過程中的慣性大小，影響物體轉(zhuǎn)動的速度和加速度轉(zhuǎn)動慣量：物體繞某一點轉(zhuǎn)動時，對轉(zhuǎn)動軸的慣性大小的量度線性轉(zhuǎn)動慣量：I=m(r^2)，其中I為線性轉(zhuǎn)動慣量，m為質(zhì)量，r為質(zhì)點到轉(zhuǎn)動軸的距離平方轉(zhuǎn)動慣量：I=(1/3)m(r^2)，其中I為平方轉(zhuǎn)動慣量，m為質(zhì)量，r為質(zhì)點到轉(zhuǎn)動軸的距離立方轉(zhuǎn)動慣量：I=(1/5)m(r^2)，其中I為立方轉(zhuǎn)動慣量，m為質(zhì)量，r為質(zhì)點到轉(zhuǎn)動軸的距離轉(zhuǎn)動慣量的計算公式：轉(zhuǎn)動慣量的計算與意義力學(xué)中的能量守恒與轉(zhuǎn)化能量守恒定律：在一個封閉系統(tǒng)中，能量不會憑空產(chǎn)生或消失，只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式能量守恒定律在力學(xué)中的應(yīng)用：物體在運動過程中，動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變能量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：E=E0，其中E為物體的總能量，E0為初始能量能量轉(zhuǎn)化的實例：如自由落體運動、彈簧振動、電磁感應(yīng)等現(xiàn)象中，動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化振動與波動04簡諧振動：物體在平衡位置附近，做周期性往復(fù)運動簡諧振動的表達(dá)式：x(t)=Acos(ωt+φ)，其中x(t)為位移，A為振幅，ω為角頻率，t為時間，φ為初相位簡諧振動的周期：T=2π/ω，其中T為周期，ω為角頻率簡諧振動的特性：振幅：表示物體振動的最大位移，與振動能量有關(guān)周期：表示物體完成一個完整振動所需的時間頻率：表示物體每秒完成振動的次數(shù)，與周期互為倒數(shù)相位：表示物體開始振動時的初始位置，與振動波形有關(guān)簡諧振動的定義與特性波：振動在空間中傳播的擾動，具有能量和動量波的傳播需要介質(zhì)，如聲波需要空氣、水等介質(zhì)傳播波的傳播速度與介質(zhì)性質(zhì)和波長有關(guān)波的分類：機(jī)械波：通過物質(zhì)介質(zhì)傳播的波，如聲波、水波等電磁波：無需物質(zhì)介質(zhì)傳播的波，如光波、無線電波等橫波：振動方向與傳播方向垂直的波，如聲波、光波等縱波：振動方向與傳播方向平行的波，如水波、地震波等波的基本性質(zhì)與分類聲波：由振動源產(chǎn)生的縱波，通過空氣或其他介質(zhì)傳播聲波的傳播速度：v=λf，其中v為傳播速度，λ為波長，f為頻率聲波的傳播特性：聲音具有反射、折射、干涉等現(xiàn)象電磁波：由電場和磁場交替變化產(chǎn)生的波，無需物質(zhì)介質(zhì)傳播電磁波的傳播速度：c=3×10^8m/s，其中c為傳播速度電磁波的分類：如無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等光波：由光子組成的電磁波，具有波動性和粒子性光波的傳播速度：c=3×10^8m/s，其中c為傳播速度光波的傳播特性：如反射、折射、干涉、衍射等現(xiàn)象聲波、電磁波、光波的傳播特性熱學(xué)基礎(chǔ)05熱力學(xué)：研究能量轉(zhuǎn)換和傳遞規(guī)律的學(xué)科熱力學(xué)基本概念：如系統(tǒng)、狀態(tài)、過程、熱力學(xué)平衡等熱力學(xué)定律：如熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律等熱力學(xué)第零定律：如果兩個系統(tǒng)分別與第三個系統(tǒng)達(dá)到熱平衡，那么這兩個系統(tǒng)也達(dá)到熱平衡熱力學(xué)第零定律揭示了溫度這一物理量的存在和傳遞特性熱力學(xué)第一定律：系統(tǒng)吸收的熱量等于系統(tǒng)對外做的功和系統(tǒng)內(nèi)能的增加熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式：ΔQ=ΔW+ΔU，其中ΔQ為吸收的熱量，ΔW為對外做的功，ΔU為內(nèi)能的增加熱力學(xué)第二定律：在自然過程中，系統(tǒng)的熵總是趨向于增加熱力學(xué)第二定律的表達(dá)式：ΔS≥0，其中ΔS為熵的變化熱力學(xué)基本概念與定律熱量的傳遞方式：如熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射等熱傳導(dǎo)：通過物質(zhì)介質(zhì)進(jìn)行的熱量傳遞，如固體、液體等熱對流：通過流體進(jìn)行的熱量傳遞，如氣體、液體等熱輻射：通過電磁波進(jìn)行的熱量傳遞，如光子等熱量的計算：熱傳導(dǎo)的計算：Q=kAΔT，其中Q為熱量，k為熱傳導(dǎo)系數(shù)，A為傳熱面積，ΔT為溫差熱對流的計算：Q=hAΔT，其中Q為熱量，h為熱對流系數(shù)，A為傳熱面積，ΔT為溫差熱輻射的計算：Q=(1/4π)σT^4，其中Q為熱量，σ為斯特藩-玻爾茲曼常數(shù)，T為溫度熱量的傳遞方式與計算熱力學(xué)循環(huán)：由一系列熱力學(xué)過程組成的閉合循環(huán)熱力學(xué)循環(huán)的分類：如卡諾循環(huán)、奧托循環(huán)、朗肯循環(huán)等熱力學(xué)循環(huán)的性能：如熱效率、功率、制冷系數(shù)等制冷原理：通過吸收熱量，使物體或環(huán)境降溫的過程制冷方法的分類：如壓縮制冷、吸收制冷、蒸汽噴射制冷等制冷原理的應(yīng)用：如冰箱、空調(diào)、制冷設(shè)備等熱力學(xué)循環(huán)與制冷原理電場與磁場06電場強度：描述電場對電荷作用力的性質(zhì)的物理量電場強度的計算：E=F/q，其中E為電場強度，F(xiàn)為電荷受到的電場力，q為電荷量電場強度的方向：與正電荷受到的電場力方向相同，與負(fù)電荷受到的電場力方向相反電勢：描述電場中電荷具有的能量性質(zhì)的物理量電勢的計算：U=W/q，其中U為電勢，W為電荷在電場中獲得的能量，q為電荷量電勢與電場強度的關(guān)系：E=-dV/dr，其中E為電場強度，V為電勢，r為電荷到電場線的距離電場強度與電勢的計算與應(yīng)用磁感應(yīng)強度：描述磁場對磁極作用力的性質(zhì)的物理量磁感應(yīng)強度的計算：B=F/qv，其中B為磁感應(yīng)強度，F(xiàn)為磁極受到的磁場力，q為電荷量，v為電荷速度磁感應(yīng)強度的方向：與磁場線垂直，滿足左手定則磁場力：描述磁場對電荷作用力的物理量磁場力的計算：F=qv×B，其中F為磁場力，q為電荷量，v為電荷速度，B為磁感應(yīng)強度磁感應(yīng)強度與磁場力的計算電磁感應(yīng)：變化的磁場產(chǎn)生電動勢，從而引起電流的現(xiàn)象電磁感應(yīng)的原理：如法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律等電磁感應(yīng)的應(yīng)用：如發(fā)電機(jī)、變壓器、電動機(jī)等電磁波的傳播：由變化的電場和磁場交替產(chǎn)生，無需物質(zhì)介質(zhì)傳播電磁波的傳播速度：c=3×10^8m/s，其中c為傳播速度電磁波的分類：如無線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線等電磁感應(yīng)與電磁波的傳播光學(xué)基礎(chǔ)07光的傳播特性：如直線傳播、反射、折射等光的直線傳播：光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，與光的波長和介質(zhì)折射率有關(guān)光的反射：光在界面上發(fā)生反射，遵循反射定律，如入射角等于反射角等光的折射：光在界面上發(fā)生折射，遵循折射定律，如入射角正弦與折射角正弦之比等于介質(zhì)折射率之比等光的干涉現(xiàn)象：由兩個或多個光波在同一空間區(qū)域疊加產(chǎn)生的現(xiàn)象干涉的條件：兩束光的頻率、相位、振動方向相同干涉現(xiàn)象的分類：如相干光干涉、非相干光干涉等干涉現(xiàn)象的應(yīng)用：如干涉儀、激光器等光的傳播特性與干涉現(xiàn)象光的衍射現(xiàn)象：光在傳播過程中，遇到障礙物或小孔時，光波偏離直線傳播的現(xiàn)象衍射的條件：光的波長與障礙物尺寸或小孔尺寸相近衍射現(xiàn)象的分類：如菲涅耳衍射、夫瑯禾費衍射等衍射現(xiàn)象的應(yīng)用：如光學(xué)儀器、光通信等光的偏振現(xiàn)象：光波在垂直于傳播方向的平面上，振動方向受到限制的現(xiàn)象偏振光的分類：如線偏振光、圓偏振光、橢圓偏振光等偏振現(xiàn)象的應(yīng)用：如偏振光通信、偏振光測量等光的衍射與偏振現(xiàn)象光電效應(yīng)的原理：如赫茲堡-勒薩杰定律等光電效應(yīng)的應(yīng)用：如光電二極管、太陽能電池等光電效應(yīng)：光照射在金屬表面時，產(chǎn)生電子和光電流的現(xiàn)象量子力學(xué)的原理：如波粒二象性、測不準(zhǔn)原理、量子態(tài)疊加等量子力學(xué)的發(fā)展：如量子力學(xué)建立、量子力學(xué)解釋等量子力學(xué)的應(yīng)用：如量子計算、量子通信等量子力學(xué)基礎(chǔ)：研究微觀粒子行為和相互作用的物理學(xué)分支光電效應(yīng)與量子力學(xué)基礎(chǔ)原子物理與核物理08原子的結(jié)構(gòu)：由原子核和核外電子組成原子核：由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)量集中在原子核內(nèi)核外電子：圍繞原子核運動的電子，具有能量和動量原子的發(fā)展：如原子模型、量子力學(xué)解釋等原子模型的發(fā)展：如道爾頓原子模型、湯姆遜原子模型、盧瑟