西尔斯当代大学物理课件1.ppt

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1、12/21/20221 1Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors1Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1 Units,Physical Quantities,and Vectors12/21/20222 2Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors2Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Enginee

2、ring 1-1 Introduction本章作为预备知识主要介绍本章作为预备知识主要介绍:1.1.理想模型理想模型 (idealized models)2.2.物理量单位制物理量单位制 (systems of Units)3.3.精度与有效数字精度与有效数字 (significant figures)4.4.矢量与矢量代数矢量与矢量代数12/21/20223 3Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors3Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineeri

3、ng 1-2 The Nature of Physics物理学作为基础科学之一，物理学作为基础科学之一，是一门实验科学。是一门实验科学。通过实通过实验现象的观察，寻找与之相关的物理学定律，验现象的观察，寻找与之相关的物理学定律，反之物理反之物理理论正确与否只有通过实验才能说明，理论正确与否只有通过实验才能说明，因此实验既是物因此实验既是物理学的起点理学的起点(starts)，也是物理学的终点，也是物理学的终点(ends)。物理学原理都有一定的使用范围。物理学原理都有一定的使用范围。掌握原理，以及能够应用原理解决实际问题。掌握原理，以及能够应用原理解决实际问题。12/21/20224 4Chap

4、ter1 Units,Physical Quantities and Vectors4Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1-3 Idealized Models物理学科经常使用一些理想模型，通过忽略一些次要物理学科经常使用一些理想模型，通过忽略一些次要因素，从而突出重点，简化所研究的体系，得出近似因素，从而突出重点，简化所研究的体系，得出近似正确的结论（必要时再做进一步的修正）。正确的结论（必要时再做进一步的修正）。在学习过程中，注意所使用的理想模型及其使用范围。在学习过程中，注意所

5、使用的理想模型及其使用范围。1-4 Standards and Units物理量（物理量（physical quantities）的单位（）的单位（unit）：）：本书采用国际单位制（本书采用国际单位制（SI）。）。如：时间（如：时间（s）：）：second 长度（长度（m）：）：meter 质量（质量（kg）：）：kilogram理想模型如：质点，刚体，绝缘体等。理想模型如：质点，刚体，绝缘体等。12/21/20225 5Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors5Department of Electronic EngineeringDep

6、artment of Electronic Engineering 单位的英文前缀：单位的英文前缀：nano-micro-milli-centi-kilo-mega-英制英制（the English system）：）：主要在英，美等国家使用主要在英，美等国家使用。长度长度（in）：）：inch (1 in=2.540cm)(ft）：）：foot (1 ft=30.48cm)体积体积：gallon (1 gallon=3.788 liters)质量质量:slug (1 slug=14.59kg)力力 (1b):pound (1 1b=4.448N)12/21/20226 6Chapter1 U

7、nits,Physical Quantities and Vectors6Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1-5 Unit Consistency and Conversions方程作为物理量之间的关系式遵循量刚一致性原则方程作为物理量之间的关系式遵循量刚一致性原则(dimensionally consistent)，即等号两侧量刚相同。，即等号两侧量刚相同。量刚一致性原则也可作为验证方程是否正确的一种方法。量刚一致性原则也可作为验证方程是否正确的一种方法。1-6 Uncertai

8、nty and Significant Figures物理量的测量存在一定不确定性（物理量的测量存在一定不确定性（uncertainty），即有），即有误差（误差（error）。表示误差的方式有：）。表示误差的方式有：12/21/20227 7Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors7Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 有效数字有效数字（significant figures）：有意义的数字。）：有意义的数字。例如：例如：2.9110

9、 5mm 有三位有效数字，有三位有效数字，（其中前两位是精确的，第三位是有误差的。）（其中前两位是精确的，第三位是有误差的。）运算规则：运算规则：加减法：结果由有效数字中不确定数位最靠前的决定。加减法：结果由有效数字中不确定数位最靠前的决定。123.62+8.9=132.5乘除法：结果由有效数字位数最少的决定。乘除法：结果由有效数字位数最少的决定。9.110 3.0=2712/21/20228 8Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors8Department of Electronic EngineeringDepartment of Ele

10、ctronic Engineering 科学记数法是表示有效数字的一种有效方法。科学记数法是表示有效数字的一种有效方法。在不确定的情况下，计算结果最多可比规则多取一位有在不确定的情况下，计算结果最多可比规则多取一位有效数字。效数字。常数可视为有无数多有效数字。常数可视为有无数多有效数字。区分：区分：precision（精确）和（精确）和 accuracy（准确）（准确）1-7 Estimates and Orders of Magnitude物理学中数量级的估算也是很重要的。物理学中数量级的估算也是很重要的。12/21/20229 9Chapter1 Units,Physical Quanti

11、ties and Vectors9Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1-8 Vectors and Vector addition标量标量（scalar quantity）：）：用数值就可表示的物理量。用数值就可表示的物理量。如：时间，温度，质量，密度，电荷如：时间，温度，质量，密度，电荷 等。等。矢量矢量（vector quantity）：）：用大小和方向表示的物理量。用大小和方向表示的物理量。如：力，速度，加速度，电流密度如：力，速度，加速度，电流密度 等。等。表示方式：表示方式

12、：几何上用有方向的线段表示。几何上用有方向的线段表示。大小：大小：与与大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。12/21/20221010Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors10Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1 加法：加法：2 减法：减法：运算：运算：12/21/20221111Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors11Department of Electronic E

13、ngineeringDepartment of Electronic Engineering 1-9 Components of Vectors利用直角坐标系，矢量可用其在坐标轴上的利用直角坐标系，矢量可用其在坐标轴上的投影投影/分矢量（分矢量（component vector）表示。）表示。12/21/20221212Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors12Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 则则:若若:一般一般:12/21/2

14、0221313Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors13Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1-10 Unit Vectors表示方向的大小为表示方向的大小为 1 的矢量为单位矢量。的矢量为单位矢量。直角坐标系三个坐标轴的方向矢量分别为：直角坐标系三个坐标轴的方向矢量分别为：12/21/20221414Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors14Department of Elec

15、tronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 1-11 Products of Vectors标量积标量积/点乘点乘（scalar/dot product）：）：点乘可看作一个矢量的大小与另一个矢量在这点乘可看作一个矢量的大小与另一个矢量在这个矢量方向上的分量（个矢量方向上的分量（component）乘积。）乘积。点乘服从交换律。点乘服从交换律。12/21/20221515Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors15Department of Electronic Enginee

16、ringDepartment of Electronic Engineering 矢量积矢量积/叉乘叉乘（vector/cross product）：）：垂直于垂直于 所在的平面，所在的平面，服从右手定则（服从右手定则（right-hand rule）。）。大小：大小：方向：方向：叉乘不服从交换律。叉乘不服从交换律。12/21/20221616Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors16Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 12/21/20221717Chapter1 Units,Physical Quantities and Vectors17Department of Electronic EngineeringDepartment of Electronic Engineering 作业：作业：1-60，69，75