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大学物理3

contents

目录

绪论

力学

热学

电磁学

光学

近代物理学基础

01

绪论

物质的运动和变化规律

研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程以及相应的物理量（如位移、速度、加速度、能量等）的变化规律。

物质的电磁性质和光学性质

研究物质在电磁场中的性质和行为，包括电荷、电场、磁场、电磁波等，以及物质与光的相互作用和光学现象。

物质的基本结构和相互作用

研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包括微观粒子（如电子、光子等）和宏观物体（如天体、星系等）。

03

计算机模拟和仿真

利用计算机对物理系统进行模拟和仿真，以验证理论预测和实验结果，加深对物理现象的理解。

01

观察和实验

通过观察自然现象和进行物理实验，获取数据和现象，为理论分析和数学建模提供基础。

02

理论分析和数学建模

运用数学工具对物理现象进行理论分析和建模，揭示物理现象的本质和规律。

古代人们对自然现象的观察和思考，形成了早期的物理观念，如阿基米德浮力原理、牛顿运动定律等。

古代物理学

17世纪末至19世纪初，牛顿力学、热力学和电磁学等经典物理学理论体系的建立，为现代物理学的发展奠定了基础。

经典物理学

20世纪初至今，相对论、量子力学、宇宙学等现代物理学理论的提出和发展，揭示了物质和能量的本质以及宇宙的起源和演化。

现代物理学

02

力学

质点的基本概念

质点是具有质量而没有大小和形状的理想化物理模型。

参考系和坐标系

为了描述质点的位置和运动，需要选择合适的参考系和坐标系。

质点的位置矢量、位移、速度和加速度

这些是描述质点运动状态的基本物理量，它们的定义、物理意义和计算方法是质点运动学的基础。

1

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又称惯性定律，指出物体在不受外力作用时，将保持静止状态或匀速直线运动状态。

牛顿第一定律

又称动量定律，表明物体所受合外力等于物体动量的变化率，即F=ma。

牛顿第二定律

又称作用与反作用定律，指出两个物体之间的相互作用力总是大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。

牛顿第三定律

表明物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量，即Ft=mv2-mv1。

在不受外力作用的系统中，系统的总动量保持不变。这是自然界普遍适用的基本定律之一。

动量守恒定律

动量定理

表明物体所受合外力的冲量矩等于物体角动量的变化量，即Mt=L2-L1。

角动量定理

在不受外力矩作用的系统中，系统的总角动量保持不变。这也是自然界普遍适用的基本定律之一。

角动量守恒定律

功的定义和计算

动能定理

势能的概念和计算

机械能守恒定律

功是力在空间上的积累效应，其大小等于力和位移的点积，即W=F·s。

势能是物体间相互作用力在空间上的积累效应，其大小与物体的位置有关。

表明物体所受合外力做的功等于物体动能的变化量，即W=Ek2-Ek1。

在只有重力或弹力做功的系统中，系统的机械能（动能和势能之和）保持不变。

03

热学

内容

热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。

表达式

ΔU=Q+W，其中ΔU为内能的变化量，Q为吸收的热量，W为外界对物体所做的功。

VS

不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。

表达式

对于可逆过程，dS=(dQ/T)；对于不可逆过程，dS(dQ/T)，其中S为熵，T为热力学温度。

内容

系统始末态温度相等的过程。在此过程中，热量和功的转换满足热力学第一定律。

等温过程

等容过程

等压过程

绝热过程

系统体积不变的过程。在此过程中，系统不对外做功，吸收的热量全部转化为内能。

系统压强不变的过程。在此过程中，系统吸收的热量一部分用于增加内能，一部分用于对外做功。

系统与外界没有热量交换的过程。在此过程中，系统对外做功全部由自身内能提供。

04

电磁学

电流的形成及方向规定，欧姆定律，电阻定律，电阻的串并联等。

电流与电阻

电源与电动势

简单电路分析

电源的作用及电动势的概念，闭合电路的欧姆定律。

基尔霍夫定律及其应用，戴维南定理与诺顿定理等电路分析方法。

03

02

01

磁场的基本性质，安培力与洛伦兹力，磁感应强度的定义及物理意义。

磁场与磁感应强度

电流元产生磁场的规律及公式表达。

毕奥-萨伐尔定律

安培环路定理及其应用，磁场对载流导线的作用力。

磁场对电流的作用

法拉第电磁感应定律

感应电动势的产生条件及大小计算。

电磁场的基本规律及数学表达形式。

麦克斯韦方程组

电磁波的产生机理及传播特性，电磁波谱的概念及应用。

电磁波的产生与传播

电磁场的能量密度与能流密度，坡印廷定理及其物理意义。

电磁场的能量与动量

05

光学

光线是表示光传播方向的几何线，光束是通过一定面积的光的