大学物理上总复习课件.ppt
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1、1大学物理总复习大学物理总复习1.1.力学力学2.2.振动与波动振动与波动3.3.波动光学波动光学4.4.气体分子运动论气体分子运动论 热力学基础热力学基础各章考查重点,典型例题分析,基本题型详解。各章考查重点,典型例题分析,基本题型详解。2第第1章章质点运动学质点运动学(1)掌握物体作平动的四个物理量:位置矢量掌握物体作平动的四个物理量:位置矢量r、位移、速度、位移、速度v、加速度、加速度a.要注意矢量的基本运算要注意矢量的基本运算(矢量加减法,两矢量的点积、叉积等基本运算法则矢量加减法,两矢量的点积、叉积等基本运算法则).(2)掌握解运动学两类问题的方法掌握解运动学两类问题的方法.第一类问
2、题是已知质点的运动及运动方程,求质点运动的速度和加速度第一类问题是已知质点的运动及运动方程,求质点运动的速度和加速度.第二类问题是已知质点的加速度及初始条件,求质点运动的速度和运动方程第二类问题是已知质点的加速度及初始条件,求质点运动的速度和运动方程.第一类问题利用数学上求导数的方法,第二类问题用积分的方法第一类问题利用数学上求导数的方法,第二类问题用积分的方法.例题:一质点在例题:一质点在xOy平面内运动,运动方程为平面内运动,运动方程为x=4t,y=5-3t2(SI),求:求:(1)写出写出t=3s时质点的位置矢量;时质点的位置矢量;(2)t=3s时,质点的速度和加速度;时,质点的速度和加
3、速度;解解3例例1:一质点在:一质点在xOy平面内运动,运动方程为平面内运动,运动方程为x=4t,y=5-3t2(SI),求:求:(1)写出写出t=3s时质点的位置矢量;时质点的位置矢量;(2)t=3s时,质点的速度和加速度;时,质点的速度和加速度;解解方向:方向:3s时速度跟时速度跟x轴所成的角度轴所成的角度即加速度大小为即加速度大小为6(ms-2),沿沿y轴负方向。轴负方向。4例例2:一质点沿半径为一质点沿半径为0.10m的圆周运动的圆周运动,其角位置其角位置 =2+4t3,式中式中t 以秒记以秒记.求求:t=2s时时,质点的切向加速度和法向加速度各为多少质点的切向加速度和法向加速度各为多
4、少?解解:由:由:所以:所以:5例例3:一物体悬挂在弹簧上作竖直振动,其加速度为一物体悬挂在弹簧上作竖直振动,其加速度为a=-ky,式中,式中k为常量,为常量,y是以平衡位置为原点所测得的坐标是以平衡位置为原点所测得的坐标.假定振动的物体在假定振动的物体在坐标坐标y0处的速度为处的速度为v0,试求速度,试求速度v与坐标与坐标y的函数关系式的函数关系式解:解:又又已知已知则则6第第2章章质点力学的基本规律质点力学的基本规律守恒定律守恒定律1.1.牛顿定律牛顿定律解牛顿定律的问题可分为两类:解牛顿定律的问题可分为两类:第一类是已知质点的运动,求作用于质点的力;第一类是已知质点的运动,求作用于质点的
5、力;第二类是已知作用于质点的力,求质点的运动第二类是已知作用于质点的力,求质点的运动.2.2.守恒定律守恒定律动量定理、动量守恒定律;动量定理、动量守恒定律;动能定理、功能原理、机械能守恒定律;动能定理、功能原理、机械能守恒定律;角动量定理、角动量守恒定律。角动量定理、角动量守恒定律。求冲量求冲量变力的功变力的功7例例1 1:已知一质量为已知一质量为m的质点在的质点在x轴上运动,质点只受到指向原轴上运动,质点只受到指向原点的引力的作用,引力大小与质点离原点的距离点的引力的作用,引力大小与质点离原点的距离x的平方成反比,的平方成反比,即即f=-k/x2,k是比例常数设质点在是比例常数设质点在 x
6、=A时的速度为零,求质时的速度为零,求质点在点在x=A/4处的速度的大小处的速度的大小 解:根据牛顿第二定律解:根据牛顿第二定律 8例例2:设作用在质量为设作用在质量为1kg的物体上的力的物体上的力F6t3(SI)如果物体在这一力)如果物体在这一力的作用下,由静止开始沿直线运动,在的作用下,由静止开始沿直线运动,在0到到2.0s的时间间隔内,求这个力作用的时间间隔内,求这个力作用在物体上的冲量大小。在物体上的冲量大小。例例3:某质点在力某质点在力F(45x)(SI)的作用下沿的作用下沿x轴作直线运动,在从轴作直线运动,在从x0移动移动到到x10m的过程中,求力所做的功的过程中,求力所做的功例例
7、4:一个力一个力F 作用在质量为作用在质量为1.0kg的质点上的质点上,使之沿使之沿X轴运动轴运动,已知在此力作用已知在此力作用下质点的运动方程为下质点的运动方程为x=3t-4t2+t3(SI),在在0到到4s的时间间隔内,的时间间隔内,(1 1)力)力F的冲量大小的冲量大小I=。(2 2)力)力F对质点所作的功对质点所作的功A=。93.3.刚体定轴转动刚体定轴转动 对对刚刚体体定定轴轴转转动动的的公公式式及及计计算算要要采采用用对对应应的的方方法法来来帮帮助助理理解解和和记记忆忆,即即刚体转动的物理量跟平动的物理量相对应:刚体转动的物理量跟平动的物理量相对应:例例1.半径为半径为20cm的主
8、动轮,通过皮带拖动半径为的主动轮,通过皮带拖动半径为50cm的被动轮转动,皮的被动轮转动,皮带与轮之间无相对滑动,主动轮从静止开始作带与轮之间无相对滑动,主动轮从静止开始作匀角加速匀角加速转动,在转动,在4s内被动内被动轮的角速度达到轮的角速度达到8 rads-1,则主动轮在这段时间内转过了则主动轮在这段时间内转过了圈圈。R1,主,主R2,被,被10例例3:一质量均匀分布的圆盘,质量为一质量均匀分布的圆盘,质量为M,半径为半径为R,放在一粗糙水平面上放在一粗糙水平面上(圆盘与水平面之间的摩擦系数为圆盘与水平面之间的摩擦系数为 ),圆盘可绕通过其中心圆盘可绕通过其中心O的竖直固定光滑轴转动的竖直
9、固定光滑轴转动则则盘盘转动时受的摩擦力矩的大小为转动时受的摩擦力矩的大小为。RO解:设解:设 表示圆盘单位面积的质量,表示圆盘单位面积的质量,可求出圆盘所受水平面的摩擦力矩的大小可求出圆盘所受水平面的摩擦力矩的大小例例2:均质矩形薄板绕竖直边转动,如图所示。试计算整个矩形薄板:均质矩形薄板绕竖直边转动,如图所示。试计算整个矩形薄板绕竖直边转动的绕竖直边转动的转动惯量转动惯量 abdSrr0解解 在在板板上上距距离离转转轴轴为为r处处取取一一长长度度为为b,宽宽度度为为dr的的面积元面积元,其面积为,其面积为dS=bdr 11例例4:一转动惯量为一转动惯量为I的圆盘绕一固定轴转动,起初角速度为的
10、圆盘绕一固定轴转动,起初角速度为w w0设设它所受阻力矩与转动角速度成正比,即它所受阻力矩与转动角速度成正比,即Mkw w(k为正的常数为正的常数),求圆盘的角速度从求圆盘的角速度从w w0变为变为w w0/2时所需的时间时所需的时间解:解:例例5:光滑的水平桌面上有长为光滑的水平桌面上有长为2l、质量为、质量为m的匀质细杆,可绕通过其中点的匀质细杆,可绕通过其中点O且垂直于桌面的竖直固定轴自由转动,转动惯量为且垂直于桌面的竖直固定轴自由转动,转动惯量为ml2/3/3,起初杆静止,起初杆静止有一质量为有一质量为m的小球在桌面上正对着杆的一端,在垂直于杆长的方向上,的小球在桌面上正对着杆的一端,
11、在垂直于杆长的方向上,以速率以速率v运动,如图所示当小球与杆端发生碰撞后,就与杆粘在一起随杆运动,如图所示当小球与杆端发生碰撞后,就与杆粘在一起随杆转动则这一系统碰撞后的转动角速度是转动则这一系统碰撞后的转动角速度是_._.解:角动量守恒解:角动量守恒12第第4章振动章振动基本要求:掌握谐振动及其特征量(频率、周期、振幅和位相)、基本要求:掌握谐振动及其特征量(频率、周期、振幅和位相)、旋转矢量法。旋转矢量法。能建立谐振动运动学方程。理解谐振动的能量。掌握同方向、同频能建立谐振动运动学方程。理解谐振动的能量。掌握同方向、同频率谐振动的合成,拍现象。率谐振动的合成,拍现象。例例1 1:一质点作简
12、谐振动,周期为:一质点作简谐振动,周期为T。质点由平衡位置向质点由平衡位置向x正方向运动时,正方向运动时,由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需的时间为由平衡位置到二分之一最大位移这段路程所需的时间为(A)T/4(B)T/12(C)T/6(D)T/8B013例例2:一一质质点点作作简简谐谐振振动动其其运运动动速速度度与与时时间间的的曲曲线线如如图图所所示示若若质质点点的振动规律用余弦函数描述,则其初相应为的振动规律用余弦函数描述,则其初相应为(A)/6(B)5/6(C)-5/6(D)-/6(E)-2/3答案:答案:(C)参考解答:参考解答:令简谐振动的表达式:令简谐振动的表达式:对对 t 求
13、导数得速度表达式:求导数得速度表达式:在本题中,在本题中,考虑考虑即即 14例例3:图中所示为两个简谐振动的振动曲线若以余弦函数表示这两个振:图中所示为两个简谐振动的振动曲线若以余弦函数表示这两个振动的合成结果,则合振动的方程为动的合成结果,则合振动的方程为x=x1+x2=_(SI)设:设:同理:同理:15第第5 5章波动章波动本章基本要求本章基本要求(1)(1)掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波函数的方法及波函数的物理意义。掌握由已知质点的简谐振动方程得出平面简谐波函数的方法及波函数的物理意义。理解波形图线。了解波的能量特征。理解波形图线。了解波的能量特征。(2)(2)能应用相位差和
14、波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。能应用相位差和波程差分析、确定相干波叠加后振幅加强和减弱的条件。(3)(3)理解驻波及其形成条件理解驻波及其形成条件.(4)(4)了解机械波的多普勒效应及其产生原因。在波源或观察者相对介质运动,且运动了解机械波的多普勒效应及其产生原因。在波源或观察者相对介质运动,且运动方向沿二者连线情况下,能用多普勒频移公式进行计算。方向沿二者连线情况下,能用多普勒频移公式进行计算。例例1:如图所示,一平面简谐波沿:如图所示,一平面简谐波沿x轴正向传播,已知轴正向传播,已知P点的振动方程为点的振动方程为则波的表达式为则波的表达式为(A)(B)(C)(D)答案:
15、答案:(A)沿波的传播方向,各质元的振动位沿波的传播方向,各质元的振动位相逐一落后,根据位相差的公式:相逐一落后,根据位相差的公式:求出求出0点的振动方程:点的振动方程:波的表达式为:波的表达式为:16C例例2:一平面简谐波在弹性媒质中传播一平面简谐波在弹性媒质中传播,在媒质质元从最大位移处回到平衡位在媒质质元从最大位移处回到平衡位置的过程中置的过程中:(A)它的势能转换成动能它的势能转换成动能.(B)它的动能转换成势能它的动能转换成势能.(C)它从相邻的一段媒质质元获得能量它从相邻的一段媒质质元获得能量,其能量逐渐增加其能量逐渐增加.(D)它把自己的能量传给相邻的一段媒质质元它把自己的能量传
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