大學(xué)物理學(xué)(全套課件下冊(cè))馬文蔚1緒論力學(xué)熱學(xué)電磁學(xué)光學(xué)近代物理學(xué)基礎(chǔ)contents目錄201緒論303宇宙的基本規(guī)律和演化研究宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)、天體演化、宇宙起源和演化等基本問題。01物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和相互作用研究物質(zhì)的基本粒子、原子、分子等微觀結(jié)構(gòu)，以及它們之間的相互作用力。02物質(zhì)的宏觀性質(zhì)和變化研究物質(zhì)的宏觀性質(zhì)，如力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)等，以及物質(zhì)狀態(tài)的變化過程。物理學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容4通過實(shí)驗(yàn)手段觀測和測量物理現(xiàn)象，驗(yàn)證物理規(guī)律和理論。實(shí)驗(yàn)方法理論方法計(jì)算方法物理學(xué)的意義通過數(shù)學(xué)和物理理論，建立物理模型和理論框架，解釋和預(yù)測物理現(xiàn)象。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬和計(jì)算，研究復(fù)雜物理系統(tǒng)的性質(zhì)和行為。物理學(xué)的研究不僅有助于人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律，也為其他科學(xué)和工程領(lǐng)域提供了基礎(chǔ)理論和技術(shù)支持。物理學(xué)的研究方法和意義5課程內(nèi)容大學(xué)物理學(xué)通常包括力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、近代物理等基礎(chǔ)內(nèi)容，以及一些拓展內(nèi)容，如相對(duì)論、量子力學(xué)等。課程要求學(xué)生需要掌握基本的物理概念、原理和定律，具備分析和解決物理問題的能力，同時(shí)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能和科學(xué)思維方法。學(xué)習(xí)建議學(xué)生應(yīng)該注重課堂聽講、課后復(fù)習(xí)和練習(xí)，積極參與實(shí)驗(yàn)和討論課，主動(dòng)思考和提問，加深對(duì)物理學(xué)的理解和應(yīng)用。大學(xué)物理學(xué)的課程內(nèi)容和要求602力學(xué)7質(zhì)點(diǎn)的基本概念位置矢量與位移速度與加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)方程質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)定義、特性和應(yīng)用速度的定義、加速度的計(jì)算位置矢量的表示、位移的計(jì)算勻加速直線運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的推導(dǎo)和應(yīng)用8慣性定律的表述和意義牛頓第一定律動(dòng)量定理的推導(dǎo)和應(yīng)用牛頓第二定律作用力和反作用力的關(guān)系牛頓第三定律連接體問題、超重和失重等牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律9動(dòng)量的矢量性、動(dòng)量的變化動(dòng)量的定義和性質(zhì)沖量的定義、動(dòng)量定理的推導(dǎo)和應(yīng)用動(dòng)量定理系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零時(shí)動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒定律碰撞問題、反沖問題等動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律10角動(dòng)量的定義和性質(zhì)角動(dòng)量的矢量性、角動(dòng)量的變化角動(dòng)量定理力矩的定義、角動(dòng)量定理的推導(dǎo)和應(yīng)用角動(dòng)量守恒定律系統(tǒng)不受外力矩或所受外力矩之和為零時(shí)角動(dòng)量守恒角動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)問題、天體運(yùn)動(dòng)問題等角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律11功和能功的定義和計(jì)算恒力做功、變力做功的計(jì)算方法動(dòng)能定理合外力做功等于物體動(dòng)能的增量重力勢能重力做功與路徑無關(guān)、重力勢能的概念和計(jì)算機(jī)械能守恒定律只有重力或彈力做功時(shí)機(jī)械能守恒1203熱學(xué)13溫度和熱量01溫度是物體熱狀態(tài)的物理量，熱量是物體之間熱傳遞過程中所傳遞的能量。02熱力學(xué)溫標(biāo)和攝氏溫標(biāo)的定義及相互轉(zhuǎn)換。熱量和功的區(qū)別與聯(lián)系，以及它們?cè)跓崃W(xué)過程中的意義。0314010203熱力學(xué)第一定律的表述及物理意義。熱力學(xué)能、熱量和功的定義及符號(hào)規(guī)定。等體、等壓、等溫和絕熱過程的特征，以及在各過程中熱力學(xué)能、熱量和功的變化情況。熱力學(xué)第一定律15熱力學(xué)第二定律01熱力學(xué)第二定律的兩種表述及物理意義。02可逆過程和不可逆過程的概念及區(qū)別。03卡諾循環(huán)及其效率，以及熱力學(xué)第二定律在卡諾循環(huán)中的應(yīng)用。16氣體動(dòng)理論理想氣體狀態(tài)方程和微觀模型。能量均分定理和理想氣體的內(nèi)能。理想氣體壓強(qiáng)和溫度的微觀解釋。麥克斯韋速度分布律及其實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。1701制冷機(jī)的工作原理及制冷系數(shù)計(jì)算。熱力學(xué)在能源利用和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用，如節(jié)能技術(shù)、熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱利用等。熱力學(xué)在材料科學(xué)和工程中的應(yīng)用，如相變過程、熱處理工藝等。熱機(jī)的工作原理及效率計(jì)算。020304熱力學(xué)在工程技術(shù)中的應(yīng)用1804電磁學(xué)19庫侖定律描述點(diǎn)電荷之間的相互作用力，是靜電場的基本定律。電場強(qiáng)度反映電場對(duì)電荷作用力的強(qiáng)弱和方向的物理量。電勢與電勢差描述電場中某點(diǎn)電勢能的標(biāo)量，電勢差則是兩點(diǎn)間電勢的差值。靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)探討導(dǎo)體和電介質(zhì)在靜電場中的性質(zhì)和行為。靜電場20

穩(wěn)恒電流電流與電流密度描述電荷定向移動(dòng)形成電流的物理量，電流密度則反映單位面積上通過的電流大小。歐姆定律與電阻揭示電流、電壓和電阻之間關(guān)系的定律，電阻是導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用。電源與電動(dòng)勢電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電動(dòng)勢則是描述電源將單位正電荷從負(fù)極移到正極所做的功。21描述磁場強(qiáng)弱和方向的物理量。磁感應(yīng)強(qiáng)度畢奧-薩伐爾定律磁場對(duì)電流的作用計(jì)算電流元在空間中產(chǎn)生磁場的定律。探討磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力，即安培力。030201磁場22123描述磁場變化時(shí)會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的定律。法拉第電磁感應(yīng)定律判斷感應(yīng)電流方向的定律，即感應(yīng)電流的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化。楞次定律自感是線圈自身電流變化時(shí)產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，互感則是兩個(gè)線圈之間相互作用產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象。自感與互感電磁感應(yīng)23麥克斯韋電磁場理論01闡述變化的電場和磁場相互激發(fā)、相互聯(lián)系形成統(tǒng)一的電磁場的理論。電磁波的產(chǎn)生與傳播02探討電磁波的產(chǎn)生機(jī)理、傳播特性和波動(dòng)性質(zhì)。電磁波譜與電磁波的應(yīng)用03介紹不同頻率電磁波的特性及其應(yīng)用，如無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線等。電磁波2405光學(xué)25光的直線傳播光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，形成影、日食、月食等現(xiàn)象。光的反射光在兩種物質(zhì)分界面上改變傳播方向又返回原來物質(zhì)中的現(xiàn)象，遵循反射定律。光的折射光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，遵循折射定律。透鏡成像凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的作用及成像規(guī)律，包括放大、縮小、倒立、正立等。幾何光學(xué)26兩列或幾列光波在空間某些區(qū)域相遇時(shí)相互加強(qiáng)或相互減弱的現(xiàn)象，包括雙縫干涉、薄膜干涉等。光的干涉光繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，包括單縫衍射、圓孔衍射等。光的衍射橫波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象，表明光是橫波。光的偏振復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象，包括棱鏡色散、光柵色散等。光的色散波動(dòng)光學(xué)27ABCD量子光學(xué)基礎(chǔ)黑體輻射和普朗克量子假設(shè)解釋黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律，提出能量子概念。康普頓效應(yīng)證實(shí)光子具有動(dòng)量，進(jìn)一步證實(shí)光具有粒子性。光電效應(yīng)和愛因斯坦光子假設(shè)解釋光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，提出光子概念及光電效應(yīng)方程。波粒二象性德布羅意提出物質(zhì)波概念，認(rèn)為一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有波粒二象性。28利用幾何光學(xué)原理設(shè)計(jì)的儀器，如顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)等。光學(xué)儀器利用光學(xué)系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行變換和處理，如全息照相、光學(xué)計(jì)算機(jī)等。光學(xué)信息處理利用全反射原理實(shí)現(xiàn)光信號(hào)在光纖中的長距離傳輸，具有傳輸容量大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。光纖通信利用受激輻射原理產(chǎn)生高強(qiáng)度、高單色性、高方向性的光束，廣泛應(yīng)用于工業(yè)加工、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域。激光技術(shù)光學(xué)在工程技術(shù)中的應(yīng)用2906近代物理學(xué)基礎(chǔ)30狹義相對(duì)論的時(shí)空觀時(shí)間膨脹和長度收縮效應(yīng)，以及同時(shí)性的相對(duì)性。引力紅移、光線偏折和雷達(dá)回波延遲等實(shí)驗(yàn)。廣義相對(duì)論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證愛因斯坦的兩個(gè)基本假設(shè)，即相對(duì)性原理和光速不變?cè)?。狹義相對(duì)論的基本原理等效原理和廣義協(xié)變?cè)?，以及愛因斯坦場方程。廣義相對(duì)論的基本原理相對(duì)論基礎(chǔ)31量子力學(xué)基礎(chǔ)量子力學(xué)的歷史背景黑體輻射問題、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。量子力學(xué)的基本原理德布羅意波、不確定性原理和波函數(shù)的概念。量子力學(xué)中的力學(xué)量算符和本征值問題，以及力學(xué)量的對(duì)易關(guān)系和不確定性關(guān)系。量子力學(xué)中的態(tài)和力學(xué)量的表象態(tài)的疊加原理和表象變換，以及狄拉克符號(hào)和矩陣力學(xué)。32放射性衰變和核反應(yīng)α、β和γ衰變，以及核裂變和核聚變等核反應(yīng)過程。標(biāo)準(zhǔn)模型和宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的理論框架和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以及宇宙學(xué)中的大爆炸理論和暗物質(zhì)等概念。基本粒子和相互作用夸克、輕子和規(guī)范玻色子等基本粒子，以及四種基本相互作用。原子核的組成和性質(zhì)質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)，以及原子核的質(zhì)量和電荷。原子核和基本粒子簡介33激光技術(shù)和光學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展激光器的發(fā)明和應(yīng)用，以及非線性光學(xué)和量子光學(xué)等領(lǐng)域的研