通知購買高校物理練習(xí)冊的時間、地點通知如下：留意：1、以班為單位，由班長或?qū)W習(xí)委員負(fù)責(zé)一起購買；2、每冊8元（全年用，不用再買練習(xí)本）。時間：第一周星期六下午2：30—5：00星期天下午2：30—5：00地點：第一教學(xué)樓210室（傳達(dá)室樓上）若有特殊狀況未能按時買到，請與任課老師商議孟利軍湘潭高校材料與光電物理學(xué)院大學(xué)物理ljmeng@1.《高校物理學(xué)》（第3版），趙近芳主編，北京郵電高校出版社，2011年2.《工科物理教程》，顏曉紅，趙近芳，鄧水鳳主編，湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2005年3.《一般物理學(xué)》（第五版），程守洙江之永主編，高等教化出版社，2001年4.《基礎(chǔ)物理學(xué)教學(xué)參考書》，陸果，陳凱旋，高等教化出版社，2000年5.《文科物理:物理思想與人文精神的融合》，倪光炯，王炎森，高等教化出版社，2005年6.《文科物理十五講》，吳宗漢編著，北京高校出版社，2004年7.《物理學(xué)史》，郭奕玲，沈慧君編著，清華高校出版社，2005年8.《物理學(xué)與人類文明十六講》，趙錚，高等教化出版社，2008年課程主要參考書1）物質(zhì)結(jié)構(gòu)微觀粒子和宏觀物體一、物理學(xué)是關(guān)于自然界最基本形態(tài)的科學(xué)。它探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)、相互作用、物質(zhì)的運動。第一編力學(xué)基礎(chǔ)實物電磁場、引力場、量子場等。場宇宙的時空范圍長度間隔：夸克---可探測類星體最遠(yuǎn)距離；質(zhì)量范圍：電子---已知宇宙；時間間隔：硬γ射線周期---宇宙年齡。宇宙的歷史電磁場引力場宇宙演化的全過程2）相互作用弱電統(tǒng)一理論：格拉肖、溫伯格、薩拉姆；（1979年諾貝爾獎）大統(tǒng)一理論：弱、電磁、強(qiáng)統(tǒng)一起來的理論；（未完成）超統(tǒng)一理論：將四種相互作用統(tǒng)一起來的理論；（未完成）類型媒質(zhì)粒子強(qiáng)度作用距離強(qiáng)相互作用膠子和介子1短10-15m電磁相互作用光子10-2長弱相互作用中間玻色子10-13短10-18m引力相互作用引力子10-38長統(tǒng)計物理：熱現(xiàn)象的微觀理論；機(jī)械運動和時空性質(zhì)，由伽利略、開普勒、牛頓等建立；熱力學(xué)理論：熱現(xiàn)象的宏觀理論，由邁耶、卡諾、焦耳、亥姆霍茲、開爾文、克勞修斯等建立；經(jīng)典統(tǒng)計物理：克勞修斯、麥克斯韋、玻爾茲曼、吉布斯等量子統(tǒng)計物理：狄拉克、愛因斯坦、費米、玻色等；經(jīng)典力學(xué)熱學(xué)二、物理學(xué)的內(nèi)容時間、空間和物質(zhì)運動關(guān)系的理論，包括狹義和廣義相對論，幾乎由愛因斯坦單獨建立；微觀粒子波粒二象性和量子運動特征，由愛因斯坦、普朗克、玻爾、波恩、狄拉克、薛定諤、德布羅意等建立光學(xué)幾何光學(xué)波動光學(xué)量子光學(xué)經(jīng)典電磁理論：電磁場性質(zhì)、運動規(guī)律，及與物質(zhì)的相互作用等，由庫侖、奧斯特、法拉第、麥克斯韋等建立；電磁理論相對論電動力學(xué)、量子電動力學(xué)相對論量子論三、物理學(xué)的發(fā)展1.物理學(xué)萌芽時期~B.C624-547~B.C468-376~B.C384-322泰勒斯墨子亞里士多德阿基米德1.科學(xué)和哲學(xué)之祖2.“水生萬物，萬物復(fù)歸于水”3.開創(chuàng)幾何學(xué)探討4.測算了太陽的直徑和預(yù)言日全食（B.C.584.5.28）~B.C287-2121.連續(xù)宇宙觀2.數(shù)學(xué)上給出“倍”，“同長”，“圓”等概念3.物理學(xué)上有“力”，“杠桿原理”，“針孔成像”等理論4.哲學(xué)上在相識論和邏輯學(xué)有所建樹5.軍事上守城戰(zhàn)術(shù)思想極為豐富“景到，在午有端…”

1.古希臘百科全書式人物2.哲學(xué)上強(qiáng)調(diào)實踐高于理念3.在雅典創(chuàng)辦呂克昂學(xué)院4.提出地心說、四元素說、四因說和以太概念等5.馬其頓國王亞歷山大大帝的老師6.名言：吾愛吾師，吾尤愛真理1.敘拉古數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家2.發(fā)覺“杠桿定律”和“浮力定律”3.計算pi=3.14、球面面積和球面體積4.“給我一個支點，我能舉起地球”5.“尤里卡Eureka”2.經(jīng)典物理學(xué)時期哥白尼波蘭1473~1543開普勒德國1571~1630伽利略1564~1642牛頓1643~1727第五次索爾維會議（1927.10）普朗克（Planck，1858-1947，德國，1918年NP）1900年，能量子假設(shè)；愛因斯坦（Einstein，1879-1955，德國，1921年NP）1905年，提出光子理論；玻爾（Bohr，1886-1962，丹麥，1922年NP）1913年，氫原子量子論；海森堡（Heisenberg

，1901-1976，法國，1932年NP）1925年，量子力學(xué)的矩陣形式；1927年測不準(zhǔn)關(guān)系薛定諤（Einstein，1887-1961，奧地利，1933年NP）1926年，量子力學(xué)的波動形式；狄拉克（Dirac，1902-1984，英國，1933年NP）1928年，創(chuàng)立了相對論量子力學(xué)；3.現(xiàn)代物理學(xué)時期第三次技術(shù)革命模式二：物理---技術(shù)--物理四、物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)及其它學(xué)科的關(guān)系其次次技術(shù)革命第一次技術(shù)革命1）物理學(xué)和科學(xué)技術(shù)的關(guān)系模式一：技術(shù)---物理--技術(shù)物理學(xué)是除數(shù)學(xué)以外其他一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)，處于諸多自然科學(xué)學(xué)科的核心地位，并且形成了一系列交叉學(xué)科和分支學(xué)科生物物理：蛋白質(zhì)大分子結(jié)構(gòu)、核磁共振技術(shù)和X射線探討DNA分子結(jié)構(gòu)2）物理學(xué)和其他學(xué)科的關(guān)系量子信息：信息科學(xué)與量子力學(xué)的結(jié)合蛋白分子晶體DNA分子晶體凝合態(tài)物理，原子分子物理，核物理，電子物理，粒子物理，材料物理等物理化學(xué)、高分子物理、天體物理等碳納米結(jié)構(gòu)硅納米線納米顆粒宏觀：相對于微觀粒子而言。經(jīng)典力學(xué)并不適合探討微觀粒子，探討微觀粒子要用到量子力學(xué)。但從經(jīng)典力學(xué)中總結(jié)出的三大守恒定律仍舊適用；第一篇力學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)是物理學(xué)中最古老、發(fā)展完備的學(xué)科，它探討的是物質(zhì)的機(jī)械運動，而以牛頓運動定理為基礎(chǔ)的經(jīng)典力學(xué)主要探討的是宏觀物體作低速運動的狀況。低速：相對于光速而言。即物體的運動速度遠(yuǎn)小于光速，而當(dāng)物體運動速度接近于光速時，經(jīng)典力學(xué)將不再適用，此時須要用到相對論力學(xué)。因此，經(jīng)典力學(xué)只是相對論力學(xué)在低速時的一種近似，而相對論力學(xué)是適用范圍更廣泛的一種力學(xué)體系。牛頓英國，1643~1727伽利略意大利，1564~1642第一章運動的描述1、運動學(xué)：只從幾何觀點探討物體的運動。如位置、速度、加速度等，而不涉及物體間的相互作用。2、動力學(xué)：探討物體間相互作用的規(guī)律。3、靜力學(xué)：探討力及力矩的平衡問題。運動的形式是多種多樣的，從簡潔的機(jī)械運動直到人類的思維，都是物質(zhì)的運動形式。所謂機(jī)械運動就是物體的空間位置隨時間的變更過程。因此運動學(xué)的任務(wù)就是弄清晰物體運動時，其空間位置隨時間變更的函數(shù)關(guān)系，而不探討運動及運動狀態(tài)變更的緣由。經(jīng)典力學(xué)中探討的是最簡潔而又最基本的運動：機(jī)械運動。質(zhì)點的運動學(xué)規(guī)律一、運動的確定性(Absolutivity)和相對性(Relativity)確定性：從哲學(xué)意義上講，運動是物質(zhì)的存在形式，是物質(zhì)的固有屬性，不存在沒有運動的物質(zhì)，也不存在沒有物質(zhì)的運動。相對性：只有在確定的環(huán)境、特定的條件下探討運動，才有意義。如：分子作永不停息的熱運動、電子繞核運動、宇宙中全部星體的運動等。如：當(dāng)我們說足球向你飛來時，這足球相對你而言的。單個物體的運動是不存在的，只有在相對的意義下才可以談運動?！白屛覀冊O(shè)想有兩個球，除此之外空無一物，說它們圍繞共同中心作圓周運動，是不能想象的。但是，若天空上突然產(chǎn)生恒星，我們就能夠從兩球與天空不同部分的想對位置想象出它們的運動了”?！?-1參照系坐標(biāo)系物理模型恩格斯貝克萊如：地面物體---地面；宇宙飛船剛放射時---地面；宇宙飛船繞太陽運行時---太陽戰(zhàn)國名家公孫龍：“飛鳥之影，未嘗動也”。二、參照系(Referencesystem)由于物體運動具有相對性，因此確定探討對象的位置時，必需選定一個標(biāo)準(zhǔn)物體（一個或幾個相對靜止的幾個物體）作為基準(zhǔn)，這個被作為標(biāo)準(zhǔn)的物體或物體群，稱為參考系。留意兩點：1）同一物體的運動，所選參考系不同，其運動的描述就會不同；如：作勻速運動的車廂中自由下落的物體：車廂----直線運動，地面-----拋物線運動，太陽或其它天體------運動形式更加困難。2）從運動學(xué)的角度來講，參考系的選擇是隨意的，只需看問題的性質(zhì)和探討的便利而定，一般以最簡潔和最便利為原則。三、坐標(biāo)系(Coordinatesystem)為了從數(shù)量上確定物體相對于參考系的位置，必需在參考系上建立起適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。常用坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系（Rectangular）極坐標(biāo)系（Polar）球坐標(biāo)系（Spherical）自然坐標(biāo)系（Intrinsic）柱坐標(biāo)系（Cylindrical）球坐標(biāo)系直角坐標(biāo)系柱坐標(biāo)系（2）物體作平動，物體各部分運動狀況包括軌跡、速度、加速度完全相同。質(zhì)點是我們遇到的第一個志向化模型，以后將會遇到諸如志向氣體、剛體(Rigidbody)、點電荷、黑體等更多的志向模型。質(zhì)點(Particle)：只有質(zhì)量而沒有大小和形態(tài)的志向物體。1）選擇合適的參考系，以便利確定物體的運動性質(zhì)；2）建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，以定量地描述物體的運動；3）提出較精確的物理模型，以確定所提問題最基本的運動規(guī)律。綜上，探討運動的基本步驟為：四、物理模型(Physicsmodel)可接受質(zhì)點模型：（1）物體尺度比它的運動空間范圍小得多。如：探討地球繞太陽轉(zhuǎn)動時。§1-2質(zhì)點運動的描述一、描述運動的四個物理量1、位置矢量(Positionvector)1）為了確定質(zhì)點在空間所處的位置，引入位置矢量。P的位置矢量：位矢大?。悍较蛴嘞遥?/p>

，

為圓周運動如：2）運動方程質(zhì)點的位置坐標(biāo)與時間的函數(shù)關(guān)系，稱為運動方程。知道了運動方程，就能夠確定質(zhì)點隨意時刻的位置，從而確定質(zhì)點的運動。3）軌道方程：運動質(zhì)點在空間經(jīng)過的路徑稱為軌道。假如軌道為直線則為直線運動，為曲線則為曲線運動。將標(biāo)量方程中消去時間變量即可得到軌道方程。

（2）標(biāo)量式：

（1）矢量式：在時間間隔內(nèi)位矢的增量：大?。?）與，前者為位矢增量的模，后者為位矢模的增量；2）與，前者為位移大小，后者為路程。探討2、位移(Displacement)一般狀況下：探討質(zhì)點的運動時，不僅要知道質(zhì)點的位移，還必需知道在多長的時間內(nèi)，通過這段位移，即必需知道質(zhì)點運動的快慢程度-------速度。1）平均速度(Averagevelocity)

平均速率(Averagespeed)2）瞬時速度(Instantaneous)瞬時速率3）速度的重量表示：3、速度(Velocity)大?。浩骄铀俣龋核矔r加速度：大?。褐亓勘硎荆毫粢猓杭铀俣鹊姆较蛞话闩c速度方向不始終。如：拋體運動、太陽繞日運動等曲線運動。在變速運動中，物體的速度大小是隨時間變更的，它既可以是速度大小的變更，也可以是速度方向的變更，一般狀況下，速度的大小和方向同時變更。正是為了描述質(zhì)點速度隨時間變更的快慢，我們引入加速度這個物理量。4、加速度（Acceleration）例1．一運動質(zhì)點在某瞬時位于矢徑r(x,y)的端點處，其速度大小為例2：在離水面高h(yuǎn)米的岸上，有人用繩子拉船靠岸，船在離岸s處，如圖.當(dāng)人以v0(m/s)的速率收繩時，試求船運動的速度和加速度的大?。O(shè)人到船之間繩的長度為l

，繩與水面成θ角求導(dǎo)二、曲線運動的描述1、平面曲線運動在曲線運動中，加速度方向和速度方向一般不一樣，為了運算便利，常接受平面自然坐標(biāo)系來探討。在這種坐標(biāo)系中，坐標(biāo)軸的方位角是不斷變更的，而質(zhì)點速度總是沿軌道的切線方向，因而總方向與切線方向單位矢的方向一樣。速度：加速度為：式中不僅v是變量，τ0也是變量，故：從P→Q點過程中，單位矢量的增量為：方向與法向單位矢的方向一樣，故單位矢的增量為：切向加速度(Tangential)：法線加速度(Normal)：表示速度大小的變更快慢，切線方向；表示速度方向變更的快慢，法線方向；曲線運動的加速度可表為：大小：則：（2）若為圓周運動，則：探討：大?。悍较颍海?）若an=0，aτ≠0，則ρ→∞

，為直線運動；若an

≠0，aτ=0，則為勻速圓周運動；，角加速度：平均角加速度：平均角速度：角速度大?。航俏恢茫航俏灰疲捍藭r可用極坐標(biāo)表示：角量和線量關(guān)系：例3：如圖所示，小球沿固定光滑的1／4圓弧從A點由靜止起先下滑，圓弧半徑為R，則小球在A點處的切向加速度a=————————，小球在B點處的法向加速度an=——————————。RAB小球在A點只有向下的加速度g，沿A點的切向，故：在B點的法向加速度為：四、運動學(xué)中兩類問題1、已知運動方程求速度和加速度---求導(dǎo)方法2、已知加速度和初始條件，求速度和運動方程---用積分方法§1-3相對運動（RelativeMotion）為此我們必需弄清晰不同參考系之間，空間和時間的關(guān)系。為此我們從伽利略坐標(biāo)變換入手來探討速度變換和加速度變換。如：在無風(fēng)的大雨天，一位坐在車內(nèi)的旅客，她看到雨滴速度是隨車輛運行狀況而變更的：運動是相對的，只有在確定的環(huán)境、特定的條件下探討運動才有意義，因此要了解是運動還是靜止，只有對確定的參考系才有意義，描述質(zhì)點的物理量，如位矢、速度、加速度等都具有這種相對性。那么，車輛靜止和運動時，旅客看到的雨滴速度之間有什么關(guān)系呢？當(dāng)車輛靜止時，她看到雨滴豎直下落，當(dāng)車輛運動時，她看到雨滴沿斜線迎面而來，而且車速越快，雨滴傾斜越厲害。伽利略坐標(biāo)變換（Galileancoordinatetransformation）確定位矢：相對位矢：牽連位矢：從隨意坐標(biāo)系中測量同一運動所花的時間都一樣：空間兩點的距離不管從哪個坐標(biāo)系測量都相同，此時才有：空間的確定性時間的確定性即：由此我們得到伽利略坐標(biāo)變換關(guān)系：確定時空觀速度變換：加速度變換：牽連速度為車對地速度即：對于雨滴下落：確定速度為雨對地速度：相對速度為雨對車速度：不行將速度的合成與分解和伽利略速度變換關(guān)系相混淆。1.速度的合成是在同一個參考系中進(jìn)行的，總能夠成立；2.伽利略速度變換則應(yīng)用于兩個參考系之間，只在v<<c時才成立，高速時，我們必需用洛侖茲變換代替伽利略變換。兩點說明：上述各式均只在v<<c時成立；只適用于兩參考系間不存在轉(zhuǎn)動的狀況。例1：有一水平飛行的飛機(jī)，速度為v0，在飛機(jī)上以水平速度v向前放射一顆炮彈，略去空氣阻力并設(shè)發(fā)炮過程不影響飛機(jī)的速度，則（1）以地球為參照系，炮彈的軌跡方程為———————。（2）以飛機(jī)為參照系，炮彈的軌跡方程為———————。（1）以地球為參照系，炮彈水平方向?qū)Φ厮俣葹橄，得（2）以飛機(jī)為參照系，炮彈水平方向?qū)Φ厮俣葹関，即有（v0+v），則有例1：火車停止時窗上雨痕向前傾斜θ0角，火車以速率v1前進(jìn)時，窗上雨痕向后傾斜θ1角，火車加快速度以另一速率v2前進(jìn)時，窗上雨痕前后傾斜θ2角，求v1和v2的比值。例1、質(zhì)點作曲線運動，r表示位置矢量，s表示路程，a表示加速度，aτ表示切向加速度，下列表達(dá)式中:(1)dv/dt=a(2)dr/dt=v

(3)ds/dt=v(4)|dv/dt|=a(A)只有（1）、（4）是對的；(B)只有（2）、（4）是對的；(C)只有（2）是對的；(D)只有（3）是對的；

[]選（D）

習(xí)題2、一質(zhì)點的運動方程為x=6t–t2(SI)，則在t由0至4s的時間間隔內(nèi)