大学物理下各章重点与知识点.pptx

大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动第九章第九章 振振 动动*重点与知识点重点与知识点*大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动（一）（一）、简谐运动简谐运动x 是描述位置的物理量是描述位置的物理量,如如 y,z 或或 等。等。A:振幅振幅:角频率角频率:初相位初相位简谐振动的简谐振动的三个特征量三个特征量物理量物理量随随时间时间的变化规律可以用的变化规律可以用正弦正弦或或余弦函数余弦函数描述描述一维运动的质点一维运动的质点(机械振动机械振动):简谐运动方程简谐运动方程(振动表达式振动表达式)一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动1 1、描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量 1）振幅）振幅 A:物体物体离开平衡位置的离开平衡位置的最大位移最大位移的的绝对值绝对值2）周期周期 、频率、频率、圆、圆(角角)频率频率 周期周期T：物体完成一次全振动所需时间：物体完成一次全振动所需时间频率频率 ：单位时间单位时间内振动的次数内振动的次数圆圆(角角)频率频率：2时间时间内振动的次数内振动的次数（二）、简谐运动的运动学特征一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动1 1、描述简谐运动的物理量描述简谐运动的物理量 （二）、简谐运动的运动学特征3）相位相位(t+)和初相位和初相位 相位相位确定确定谐振动物体谐振动物体的的运动状态运动状态(t+)称为称为 t 时刻时刻振动的相位振动的相位 为为 t=0时刻时刻的相位的相位,称为称为初相位初相位相位的意义相位的意义:一般情况一般情况:一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动（二）、简谐运动的运动学特征2 2、简谐运动物体的简谐运动物体的速度速度和和加速度加速度一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征（二）、简谐运动的运动学特征3 3、振幅振幅A和初相位和初相位 的确定的确定初始条件为初始条件为 t=0 时：时：大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征（二）、简谐运动的运动学特征4 4、旋转矢量（旋转矢量（参考圆法参考圆法）半径半径 A初始角位置初始角位置 角速度角速度 任意时刻角位置任意时刻角位置(t+)振幅振幅 A初位相初位相 圆频率圆频率 任意时刻位相任意时刻位相(t+)旋旋转转矢矢量量 作作匀匀速速率率圆圆周周运运动动，其其矢矢量量的的末末端端在在x轴轴上上的投影的运动方程为的投影的运动方程为:0 xy 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动1 1、受力特点受力特点：线性回复力线性回复力(准弹性力准弹性力)作用作用2 2、动力学方程动力学方程3 3、加速度与位移成正比而方向相反加速度与位移成正比而方向相反（三）、简谐运动的动力学特征一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动（三）、简谐运动的动力学特征4 4、固有固有(圆圆)频率频率弹簧振子弹簧振子:单单 摆摆:复复 摆摆:固有频率决定于固有频率决定于系统本身性质系统本身性质一一、简谐运动简谐运动 运动学运动学和和动力学动力学特征特征 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动二、二、简谐运动的简谐运动的能量能量1 1、动能动能线性回复力是线性回复力是保守力保守力，简谐运动系统简谐运动系统机械能守恒机械能守恒2 2、势能势能3 3、机械能机械能 大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动三、三、简谐运动的简谐运动的合成合成两个两个同方向同频率同方向同频率简谐运动的合成简谐运动的合成分振动分振动:合振动合振动:大学物理大学物理 第九章第九章 振振 动动 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强09 八月 2024第九章第九章 振振 动动三、三、简谐运动的简谐运动的合成合成合振动减弱合振动减弱2、若两分振动若两分振动 反相反相 =2 1=(2k+1)，(k=0,1,2,)合振动加强合振动加强1、若两分振动若两分振动 同相同相 =2 1=2k，(k=0,1,2,)大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024第十章第十章 波波 动动*重点与知识点重点与知识点*大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024一一、平面简谐波的波函数平面简谐波的波函数O O点的振动方程：点的振动方程：OxP P“”：沿：沿 x 轴正方向轴正方向传播；传播；“”：沿：沿 x 轴负方向轴负方向传传播；播；：波源波源（或（或坐标原点坐标原点处质点）振动的初相。处质点）振动的初相。大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024二、二、波的能量波的能量1、平均能量密度、平均能量密度:能量密度在一个周期内的平均值能量密度在一个周期内的平均值2、能流密度能流密度(波的强度波的强度):通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流 大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024三、三、波的干涉波的干涉1)1)相干条件相干条件:满足相干条件的波称为满足相干条件的波称为相干波相干波满足相干条件的波源称为满足相干条件的波源称为相干波源相干波源 频率相同频率相同、振动方向振动方向相同相同、相位相同或相位差恒相位相同或相位差恒定定的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使的两列波相遇时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象另一些地方振动始终减弱的现象波的干涉现象波的干涉现象1)频率相同频率相同、2)振动方向振动方向相同相同、3)相位相同或相位差恒定相位相同或相位差恒定。大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024波源波源S1、S2振动方程：振动方程：*2)2)干涉加强干涉加强与与干涉减弱干涉减弱的条件的条件:点点P 的两个分振动的两个分振动 大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024点点P 的两个分振动的两个分振动*(1)(1)干涉加强干涉加强条件条件:振动始终振动始终加强加强振动始终振动始终减弱减弱(2)(2)干涉减弱干涉减弱条件条件:大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024(1)(1)干涉加强干涉加强条件条件:(2)(2)干涉减弱干涉减弱条件条件:大学物理大学物理 第第十十章章 波波 动动 *重点与知识点重点与知识点*第十章第十章 波波 动动理学院物理系 王 强09 八月 2024四、四、多普勒效应多普勒效应 v0sPuvS1、观察者观察者P向着向着波源波源S时，时，v0 前取前取“”观察者观察者P远离远离波源波源S时，时，v0 前取前取“”2、波源波源S向着向着观察者观察者P时，时，vS 前取前取“”波源波源S远离远离观察者观察者P时，时，vS 前取前取“”大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第十一章第十一章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30一一、光的干涉光的干涉（一）、（一）、光程与光程差光程与光程差 光连续通过几种透明光连续通过几种透明介介质的光程质的光程:1 1、光程：、光程：光通过某一光通过某一介介质的光程等于光在相同质的光程等于光在相同时间里在真空中所传播的几何路程时间里在真空中所传播的几何路程:大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30一一、光的干涉光的干涉（一）、（一）、光程与光程差光程与光程差 2、光程差、光程差 ：真空中的波长真空中的波长 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30一一、光的干涉光的干涉（一）、（一）、光程与光程差光程与光程差 3 3、光的光的干涉加强干涉加强与与减弱减弱的条件：的条件：1)干涉加强干涉加强(明纹明纹):2)干涉减弱干涉减弱(暗暗纹纹):大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30一一、光的干涉光的干涉（二）、（二）、杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉光程差光程差:大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30一一、光的干涉光的干涉（二）、（二）、杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉p1)干涉加强干涉加强(明纹明纹):明条纹明条纹的位置的位置:k 称为称为:条纹的条纹的级数级数 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30一一、光的干涉光的干涉（二）、（二）、杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉p2)干涉减弱干涉减弱(暗暗纹纹):暗条纹暗条纹的位置的位置:大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30（三）、（三）、薄膜干涉薄膜干涉 反射光反射光的光程差的光程差1)干涉加强干涉加强(明纹明纹):):2)干涉减弱干涉减弱(暗暗纹纹):):PL321ADBC45 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30（三）、（三）、薄膜干涉薄膜干涉 当光线垂直入射时当光线垂直入射时:反射光反射光的光程差的光程差一一、光的干涉光的干涉 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、光的衍射光的衍射（一）、（一）、惠更斯惠更斯-菲涅耳原理菲涅耳原理 波波阵阵面面(波波前前)上上的的每每一一点点都都可可视视为为发发射射次次波波(子子波波)的的波波源源，在在其其后后的的任任一一时时刻刻，这这些些次次波波(子波子波)的的包络面包络面就是就是该时刻的波阵面（波前）该时刻的波阵面（波前）。从从同同一一波波前前上上的的各各点点发发出出的的各各个个次次波波(子子波波)是是相相干干波波，经经传传播播在在媒媒质质中中某某点点相相遇遇时时的的叠叠加加是是相相干叠加干叠加。两类衍射两类衍射:菲涅尔衍射菲涅尔衍射 夫琅禾费衍射夫琅禾费衍射 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、光的衍射光的衍射（二）、（二）、单缝的夫琅禾费衍射单缝的夫琅禾费衍射菲涅尔菲涅尔半半波带法波带法2 2 2 2、暗纹中心暗纹中心暗纹中心暗纹中心 （干涉减弱）（干涉减弱）1 1、中央明纹中心中央明纹中心3 3 3 3、明纹中心明纹中心明纹中心明纹中心 （干涉加强）（干涉加强）（个半波带）个半波带）大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、光的衍射光的衍射（三）、光栅（三）、光栅衍射衍射许多许多等宽度等宽度、等距离等距离的狭缝排列起来形成的光学元件的狭缝排列起来形成的光学元件.光栅常数光栅常数不透光部分宽度不透光部分宽度缝宽缝宽相邻两缝间距为：相邻两缝间距为：大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、光的衍射光的衍射（三）、光栅（三）、光栅衍射衍射 OP1、主极大条纹主极大条纹光栅方程光栅方程(相邻双缝干涉加强条件相邻双缝干涉加强条件)大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、光的衍射光的衍射（三）、光栅（三）、光栅衍射衍射2、缺级缺级缺级缺级:大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、光的偏振光的偏振（一）、马吕斯定律（一）、马吕斯定律 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、光的偏振光的偏振 入射面：入射面：入射光线和法线入射光线和法线所成的平面所成的平面.反射光反射光 部分偏振光部分偏振光 垂直于入射面的振动大于垂直于入射面的振动大于平行于入射面的振动平行于入射面的振动.折射光折射光 部分偏振光部分偏振光 平行于入射面的振动大于平行于入射面的振动大于垂直于入射面的振动垂直于入射面的振动.光反射与折射时的偏振光反射与折射时的偏振（二）、布儒斯特定律（二）、布儒斯特定律 大学物理大学物理 第第十一十一章章 光学光学*重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、光的偏振光的偏振（二）、布儒斯特定律（二）、布儒斯特定律布儒斯特定律布儒斯特定律 当反射光和折射光互相垂当反射光和折射光互相垂直时，反射光为完全偏振光，直时，反射光为完全偏振光，折射光为部分偏振光。折射光为部分偏振光。大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30第十二章第十二章 气体动理论气体动理论*重点与知识点重点与知识点*大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30一一、平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程理想气体（化学纯）的物态方程理想气体（化学纯）的物态方程 摩尔气体常量摩尔气体常量:：摩尔数摩尔数;M:摩尔质量摩尔质量 一定量一定量理想气体，理想气体，质量为质量为 ，由，由N个个理想气体理想气体分子组成，每个气体分子分子组成，每个气体分子质量为质量为 。大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30一一、平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程理想气体（化学纯）的物态方程理想气体（化学纯）的物态方程 一定量一定量理想气体，理想气体，质量为质量为 ，由，由N个个理想气体理想气体分子组成，每个气体分子分子组成，每个气体分子质量为质量为 。玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量 n=N/V气体分子数密度气体分子数密度质量密度：质量密度：大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、理想气体压强公式理想气体压强公式分子平均平动动能：分子平均平动动能：分子数密度：分子数密度：大学物理大学物理 12-4 理想气体分子的理想气体分子的平均平动动能平均平动动能与与温度温度的关系的关系第第1212章章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、理想气体分子的理想气体分子的平均平均平动平动动能动能与与温度温度的关系的关系3 3、在在同一温度同一温度下各种理想气体分子下各种理想气体分子 平均平均平动平动动能动能均均相等相等.1 1、温度是温度是分子平均分子平均平动平动动能动能的的量度量度.2 2、温度是温度是大量分子的集体表现大量分子的集体表现.大学物理大学物理 12-4 理想气体分子的理想气体分子的平均平动动能平均平动动能与与温度温度的关系的关系第第1212章章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30四、四、能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能（一）（一）、自由度自由度 i决定一个物体在空间的位置所需的独决定一个物体在空间的位置所需的独立坐标数称为该物体的自由度数。立坐标数称为该物体的自由度数。1 1、自由度、自由度:2 2、理想气体分子（、理想气体分子（刚性分子刚性分子）的自由度）的自由度1 1）单原子分子）单原子分子i =3 （3个平动个平动+0个转动个转动）2 2）双原子分子）双原子分子i =5 （3个平动个平动+2个转动个转动）3 3）多原子分子）多原子分子i =6 （3个平动个平动+3个转动个转动）大学物理大学物理 12-4 理想气体分子的理想气体分子的平均平动动能平均平动动能与与温度温度的关系的关系第第1212章章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30四、四、能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能（二）（二）、能量均分定理能量均分定理 气体处于平衡态时，分子任何一个自由气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都相等，均为度的平均能量都相等，均为 能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理理想气体理想气体分子平均总动能分子平均总动能单原子单原子双原子双原子多原子多原子 大学物理大学物理 12-4 理想气体分子的理想气体分子的平均平动动能平均平动动能与与温度温度的关系的关系第第1212章章 气体动理论气体动理论理学院物理系 王 强2019/12/30四、四、能量均分定理能量均分定理 理想气体内能理想气体内能（三）（三）、理想气体内能理想气体内能 mol 理想气体的内能：理想气体的内能：理想气体内能变化理想气体内能变化：理想气体的内能是理想气体的内能是温度的单值函数温度的单值函数 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30五、五、麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律（一）（一）、分子速率分布函数分子速率分布函数物物理理意意义义:在在温温度度为为T的的平平衡衡状状态态下下，速速率率在在v附附近近，单单位位速速率率区区间间的的分分子子数数占占总分子数的百分比。总分子数的百分比。1)速率在速率在v v+d v 区间的分子数区间的分子数速率在速率在v v+d v 区间的分子数，区间的分子数，占总分子数的百分比占总分子数的百分比vv+d vv 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30五、五、麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律（一）（一）、分子速率分布函数分子速率分布函数物物理理意意义义:在在温温度度为为T的的平平衡衡状状态态下下，速速率率在在v附附近近，单单位位速速率率区区间间的的分分子子数数占占总分子数的百分比。总分子数的百分比。2)速率在速率在v1v2 区间的分子数区间的分子数速率在速率在v1v2区间的分子数，区间的分子数，占总分子数的百分比占总分子数的百分比v1 v2v 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30五、五、麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律（一）（一）、分子速率分布函数分子速率分布函数物物理理意意义义:在在温温度度为为T的的平平衡衡状状态态下下，速速率率在在v附附近近，单单位位速速率率区区间间的的分分子子数数占占总分子数的百分比。总分子数的百分比。3)全部分子占总分子数的百分比全部分子占总分子数的百分比归一化条件归一化条件4）速率在）速率在v1v2 区间的分子的区间的分子的平均速率平均速率 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30五、五、麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律（一）（一）、分子速率分布函数分子速率分布函数物物理理意意义义:在在温温度度为为T的的平平衡衡状状态态下下，速速率率在在v附附近近，单单位位速速率率区区间间的的分分子子数数占占总分子数的百分比。总分子数的百分比。5）全部分子的平均速率）全部分子的平均速率6）速率平方的平均值）速率平方的平均值 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30五、五、麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律（二）（二）、麦克斯韦气体分子速率分布定律麦克斯韦气体分子速率分布定律麦克斯韦速率分布函数麦克斯韦速率分布函数 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30五、五、麦克斯韦气体分子速率分布律麦克斯韦气体分子速率分布律（三）（三）、三种速率三种速率1、最概然速率最概然速率vp2、平均速率、平均速率3、方均根速率、方均根速率 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30六、六、等温气压公式等温气压公式（一）（一）、重力场中气体重力场中气体分分子按高度的分布子按高度的分布 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30六、六、等温气压公式等温气压公式（二）（二）、重力场中的重力场中的等温气压公式等温气压公式 p0=n0 kT 为为 z=0 处的压强处的压强 大学物理大学物理 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论 重点与知识点重点与知识点理学院物理系 王 强2019/12/30七、七、气体分子平均碰撞次数和平均自由程气体分子平均碰撞次数和平均自由程（一）（一）、分子平均碰撞次数分子平均碰撞次数（二）（二）、平均自由程平均自由程 大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30第第1313章章 *重点与知识点重点与知识点*大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律 1 1、热力学第一定律、热力学第一定律Q 0系统吸热系统吸热 W 0 系统对外界作功系统对外界作功Q 0系统放热系统放热 W 0 外界对系统作功外界对系统作功12 某一过程，系统从外界吸热某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功对外界做功 W，系统内能从初始态系统内能从初始态 E1 变为变为 E2，则由能量守恒：，则由能量守恒：对无限小过程：对无限小过程：一般规定一般规定:大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律 2 2、热功、热量、内能的计算、热功、热量、内能的计算元功：元功：P0VW（P1,V1,T）（P2,V2,T）功的大小功的大小等于等于PV 图图上过上过程曲线程曲线 P=P(V)下的面积下的面积 功不仅与初态和末功不仅与初态和末态有关，而且还依赖于态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，所经历的中间状态，功功与过程有关与过程有关。1)准静态过程的准静态过程的功功的计算的计算 大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律 2 2、热功、热量、内能的计算、热功、热量、内能的计算2)准静态过程的准静态过程的热量热量的计算的计算 A、摩尔热容、摩尔热容 C：1 摩尔摩尔物质经过某一热力学过程，物质经过某一热力学过程，温度升高（降低）温度升高（降低）1K 所需要吸收（释放）的所需要吸收（释放）的热量热量。摩尔摩尔物质经过一热力学过程：物质经过一热力学过程：大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律 2 2、热功、热量、内能的计算、热功、热量、内能的计算2)准静态过程的准静态过程的热量热量的计算的计算B、理想气体的、理想气体的等容摩尔热容等容摩尔热容 CV与与等压摩尔热容等压摩尔热容 CP（1 1）等容）等容(定体定体)摩尔热容：摩尔热容：迈耶公式迈耶公式i：理想气体分子的理想气体分子的自由度自由度（2 2）等压）等压(定压定压)摩尔热容：摩尔热容：大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律 2 2、热功、热量、内能的计算、热功、热量、内能的计算2)准静态过程的准静态过程的热量热量的计算的计算B、理想气体的、理想气体的等容摩尔热容等容摩尔热容 CV与与等压摩尔热容等压摩尔热容 CP（3）泊松比）泊松比(Poissons Ratio)(比热容比比热容比)大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律 2 2、热功、热量、内能的计算、热功、热量、内能的计算3)理想气体理想气体的内能的内能 摩尔摩尔理想气体理想气体系统处于某一状态，系统处于某一状态，温度为温度为 ，其内能，其内能 E 为：为：大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30一一、热力学第一定律热力学第一定律过程特点：过程特点：绝热过程的过程方程绝热过程的过程方程(绝热方程绝热方程)绝热过程绝热过程绝热线等温线绝热线较陡绝热线较陡 大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、热机效率热机效率和和致冷机致冷机的的致冷系数致冷系数1、热机效率、热机效率经历一个循环，经历一个循环，总吸热总吸热总放热总放热1a2bPV 经历一个循环，经历一个循环，系统对外界系统对外界净作的功（净功）为：净作的功（净功）为：大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30二、二、热机效率热机效率和和致冷机致冷机的的致冷系数致冷系数1a2bPV2、致冷系数、致冷系数经历一个循环，经历一个循环，总吸热总吸热总放热总放热 经历一个循环，经历一个循环，外界对系统外界对系统净作的功（净功）为：净作的功（净功）为：大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、热力学第二定律热力学第二定律 熵熵1）开尔文（开尔文（1851）表述表述：不可能制成一种不可能制成一种循环动作循环动作的热机，只从的热机，只从单一单一 热源吸取热量，使之热源吸取热量，使之全部变成有用的功全部变成有用的功而而不产生不产生 其他任何影响其他任何影响。1、热力学第二定律热力学第二定律 Second Law of Thermodynamics 2）克劳修斯（克劳修斯（1850）表述表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体热量不可能自动地从低温物体传到高温物体 大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、热力学第二定律热力学第二定律 熵熵 2、熵熵A）熵是状态的单值函数熵是状态的单值函数（态函数）（态函数）；C）熵是熵是广延量广延量，熵值具有可加性。当系统分为几个，熵值具有可加性。当系统分为几个 部分时，部分时，各部分的熵变之和等于系统的熵变。各部分的熵变之和等于系统的熵变。B）系统系统熵增（熵变）熵增（熵变）与过程无关，与过程无关，只决定于系统的始态和末态；只决定于系统的始态和末态；系统的总熵系统的总熵=各部分熵之和各部分熵之和;即即 S=Si 或或 S=dS21BASASB无限小可逆过程无限小可逆过程:1 1）熵概念的引入）熵概念的引入 大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、热力学第二定律热力学第二定律 熵熵 2、熵熵2 2）熵增（）熵增（熵变熵变）的计算）的计算为了正确计算熵变，必须注意以下几点：为了正确计算熵变，必须注意以下几点：A A）熵是系统状态的单值函数熵是系统状态的单值函数B B）对于对于可逆过程可逆过程熵变熵变可用下式进行计算可用下式进行计算C C）如果如果过程是不可逆过程是不可逆的不能直接应用上式。由于熵是一个的不能直接应用上式。由于熵是一个态函数，熵变和过程无关，可以态函数，熵变和过程无关，可以设计一个始末状态相同的设计一个始末状态相同的可逆过程来代替可逆过程来代替，然后再应用上式进行熵变的计算。，然后再应用上式进行熵变的计算。大学物理大学物理 第十第十三三章章 热力学基础热力学基础 重点与知识点重点与知识点第第1313章章 热力学基础热力学基础理学院物理系 王 强2019/12/30三、三、热力学第二定律热力学第二定律 熵熵3、热力学第二定律的热力学第二定律的熵熵表述表述（熵增加原理）（熵增加原理）孤立系统孤立系统不不可逆过程可逆过程孤立系统孤立系统可逆可逆过程过程熵增加原理成立的熵增加原理成立的条件条件:孤立系统孤立系统或或绝热过程绝热过程.熵增加原理：熵增加原理：孤立系统的熵永不减少孤立系统的熵永不减少。或或 大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量子物理量子物理第第1515章章 量子物理量子物理*重点与知识点重点与知识点*大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量子物理量子物理一一、普朗克、普朗克能量子假说能量子假说、爱因斯坦光量子、爱因斯坦光量子假说假说（一）黑体辐射的实验定律（一）黑体辐射的实验定律2 2、维恩位移定律维恩位移定律 Wien Displacement LawT m=b b=2.89775610-3 mK1 1、斯特藩斯特藩-玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律 Stefan Boltzmann LawM(T)=T 4 =5.67 10-8 W/m2K4MB (T)2200K2000K1800K1600K m 大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量子物理量子物理一一、普朗克、普朗克能量子假说能量子假说、爱因斯坦光量子、爱因斯坦光量子假说假说（二）普朗克能量子假说（二）普朗克能量子假说 辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线辐射黑体中分子和原子的振动可视为线性谐振子，这些线性谐振子可以发射和吸收辐射能。性谐振子可以发射和吸收辐射能。这些谐振子只能处于某些分这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态下，谐振子的能量不能取任意值，只能立的状态，在这些状态下，谐振子的能量不能取任意值，只能是某一最小能量是某一最小能量 的整数倍的整数倍对频率为对频率为 的的谐振子谐振子,最小能量最小能量(能量子能量子)为为:n为整数，为整数，称为称为量子量子数数 大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量子物理量子物理一一、普朗克、普朗克能量子假说能量子假说、爱因斯坦光量子、爱因斯坦光量子假说假说（三）爱因斯坦光量子假说（三）爱因斯坦光量子假说1 1、爱因斯坦光量子假说、爱因斯坦光量子假说1 1）一束光是一束光是一束以光速一束以光速 C C 运动的粒子流运动的粒子流，这些粒子称为这些粒子称为光量子（光子）光量子（光子）Photon2 2）对于频率为对于频率为 的单色光的单色光 每个光子的能量每个光子的能量:W：逸出功逸出功当当频率为频率为 光照射金属时，光照射金属时，一个电子一个电子整体只吸收一个光子整体只吸收一个光子根据根据能量守恒能量守恒:2 2、爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程 大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量子物理量子物理一一、普朗克、普朗克能量子假说能量子假说、爱因斯坦光量子、爱因斯坦光量子假说假说3 3、光的波粒二象性光的波粒二象性 光子静止质量光子静止质量:光子的能量：光子的能量：2 2）光）光具有具有“波粒二象性波粒二象性”A)A)在有些情况在有些情况(干涉、衍射、偏振等干涉、衍射、偏振等)下，光显示出波动性下，光显示出波动性B)B)在另一些情况下在另一些情况下(热辐射、光电效应等热辐射、光电效应等),),显示出粒子性显示出粒子性1 1）光子的能量、质量与动量）光子的能量、质量与动量光子的动量：光子的动量：大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量子物理量子物理一一、普朗克、普朗克能量子假说能量子假说、爱因斯坦光量子、爱因斯坦光量子假说假说（四）康普顿效应（四）康普顿效应碰撞过程中碰撞过程中能量守恒能量守恒消去消去 与与V 可得可得,散射使波长的偏移量为散射使波长的偏移量为:电子电子的的康普顿波长康普顿波长:碰撞过程中碰撞过程中动量守恒动量守恒 e 大学物理大学物理 第第15章章 量子物理量子物理 *重点与知识点重点与知识点*理学院物理系 王 强2019/12/30第第1515章章 量