基础物理专题电子教案.docx

《基础物理专题》电子教案
一、 课程考试试题样卷题型及分值分配
试题样卷题型及其分值分配见下表1：
表1：试题样卷题型及其分值分配
试题样卷题型
分值分配
单项选择题
共15小题，每题2分，共30分
填空题
共10小题，每题1分，共20分
判断正误题
共10小题，每题2分，共20分
计算题
共3小题，每题10分，共30分
二、 知识点分布
课程知识点分布如下：
主要有两部分的内容：第一部分是力学部分，第二部分是热学部分。
力学部分
第一章：运动的描述方法、速度、加速度、质点运动定律、功与能；
第二章：质点组、动量定理、动能定理、质心坐标系；
第三章：刚体运动分析、角速度矢量、转动惯量、刚体绕固定点的转动；
第四章：平面、空间转动参照系、非惯性系动力学、地球自转所产生的影响；
第五章：约束与广义坐标、虚功原理、拉格朗日方程、小振动、哈密顿原理及正则方程；
热学部分
第一章：热力学平衡状态及其描述、热平衡定理和温度、物态方程、功、热力学第一定律、理想气体的内能绝热过程及卡诺循环、热力学第二定律、卡诺定理、熵、热力学基本方程；
第二章：内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，麦氏关系的简单应用，气体的节流过程和热膨胀过程，基本热力学函数的确定，特性函数，热辐射的热力学理论，磁介质的热力学，获得低温的方法；
第三章：热动平衡判断，开系的热力学基本方程，单元系的复向平衡条件，单元复相系的平衡性质，临界点和气液两相的转变，液滴的形成，相变的分类，临界现象和临界指数；
第四章：多元系的热力学函数和热力学方程，多元系的复相平衡条件，吉布斯定律，二元系相图举例，化学平衡条件，混合理想气体的性质，理想气体的化学平衡，热力学第三定律；
第五章：局域平衡、局域熵产生率，线性与非线性过程，温差电现象，最小熵产生定理，化学反应与扩散过程，非平衡系统在非线性区的发展判据；
第六章：粒子运动状态的经典描述、量子描述，系统微观运动状态的描述，等概率原理，分布和微观状态，玻耳兹曼分布，玻色分布和费米分布，三种分布的关系；
第七章：热力学量的统计表达式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能和热容量，理想气体的熵，固体热容量的爱因斯坦理论，顺磁性固体，负温度状态；
第八章：玻色统计和费米统计；
第九章：相空间、刘维尔定理，维正则分布及其热力学公式，正则分布及其热力学公式，固体的热容量，巨正则分布及其热力学公式；
第十章：涨落理论，涨落的准热力学理论，临界点附近的涨落和关联，布朗运动理论；
第十一章：玻耳兹曼方程的驰豫时间近似，气体的粘滞现象，金属的电导率，玻耳兹曼微分方程。
三、 课程重难点、要点
力学部分
第一章：运动的描述方法、速度、加速度、质点运动定律、功与能；
第二章：动量定理、动能定理；
第三章：角速度矢量、转动惯量、刚体绕固定点的转动；
第四章：平面、空间转动参照系；
第五章：虚功原理、拉格朗日方程、哈密顿原理及正则方程；
热学部分
第一章：热力学热平衡定理和温度、物态方程、功、热力学第一定律、理想气体的内能绝热过程及卡诺循环、热力学第二定律、熵、热力学基本方程；
第二章：内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分，基本热力学函数的确定，特性函数；
第三章：热动平衡判断，单元系的复向平衡条件，临界点和气液两相的转变，液滴的形成，临界现象和临界指数；
第四章：多元系的热力学函数和热力学方程，多元系的复相平衡条件，吉布斯定律，化学平衡条件，混合理想气体的性质，理想气体的化学平衡，热力学第三定律；
第五章：局域平衡，线性与非线性过程，最小熵产生定理，非平衡系统在非线性区的发展判据；
第六章：粒子运动状态的经典描述、量子描述，玻耳兹曼分布，玻色分布和费米分布，三种分布的关系；
第七章：热力学量的统计表达式，理想气体的物态方程，麦克斯韦速度分布律，能量均分定理，理想气体的内能和热容量；
第八章：玻色统计和费米统计；
第九章：相空间、刘维尔定理，维正则分布及其热力学公式，；
第十章：涨落理论，涨落的准热力学理论；
第十一章：气体的粘滞现象，金属的电导率，玻耳兹曼微分方程。
四、 具体例题及分析
一、填空题：
1. 质点的运动方程是,为正的常数，从到时间内，该质点的位移是（  　）
     A.   B.      C.   D. 0
B

2. 质点作曲线运动，表示位置矢量，表示速度，表示及速度，s表示路程，表示切向加速度，对下列表达式，
(1) dv/dt=a (2) dr/dt=v (3) ds/dt=v (4)
下述判断正确的是（ ）
A. 只有（1），（4）正确 　B. 只有（2），（4）正确
C. 只有（2）正确 　D. 只有（3）正确
D

3. 下列说法正确的是( )
A. 质点作圆周运动时其加速度总指向圆心
B. 质点作匀速率圆周运动时其动量为一恒矢量
C. 抛体运动时质点切向和法向加速度的矢量和不变
D. 同时具有切向和法向加速度时质点只能作一般平面曲线运动
C

4. 处于平衡态的一瓶氢气和一瓶氮气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则它们（ 　）
A.温度相同、压强相同　　
B.温度、压强都不同
C.温度相同, 但氦气的压强大于氮气的压强
D.温度相同, 但氦气的压强小于氮气的压强
A

5. 一定量的理想气体，分别进行如图所示的两个卡诺循环abcda和，若在p-V图上这两个循环曲线所围的面积相等，则可以由此得知这两个循环（ 　 ）
A. 效率相等
B. 从高温热源吸收的热量相等
C. 向低温热源放出的热量相等
D. 在每次循环中对外作的净功相等

D

6. 一容器内装有N1个单原子理想气体分子和N2个刚性双原子理想气体分子，当该系统处在温度为T的平衡态时，其内能为（  ） 。 (其中k为玻耳兹曼常量)。
   A.     B.
   C.    D.

C

二、填空题：
1. 质点沿x轴作直线运动，其运动方称为x=2+6t2-2t3(SI)，则质点在运动开始后4.0s内的位移大小为               ；质点在该时间内所通过的路程为               。
-32m，48m

2. 一个沿轴上正向以的速度匀速运动的物体，在到间受到一个如图所示的方向的力的作用，物体的质量为，则物体到达处，物体的速度在方向的分量为          ，在方向上的分量为           。

5 m.s-1，20 m.s-1

3. 运动学量常提及“三性”的讨论，它们是：矢量性、          性和          性。

相对性，瞬时性

4. 现有两条气体分子速率分布曲线（1）和（2）如图，若两条曲线分别表示处于不同温度下的同一种气体的分子速率分布，则曲线   　　   表示气体的温度较高。若两条曲线分别表示同一温度下氧气和氢气的分子速率分布，则曲线      　　表示氧气的速率分布。

2, 1
三、判断正误题

1、曲线运动时，质点速度大小的变化产生切向加速度，速度方向的变化产生法向加速度（　）
（√）
2、一定量某理想气体按常量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度将升高（　）
（×）

3、热力学第二定律表明：在一个可逆过程中，工作物质净吸热等于对外作的功（　）
（√）

四、计算题
1、如图，已知，， 时系统保持静止，求t时刻m1(m2)的加速度和速度。
m2
m1
A
B
F

解答：

2、一质量为m的质点t=0时自坐标原点以零初速下落，运动过程中受到空气阻力，求:
（1） t时刻质点的速度；
（2） 质点的运动方程。

O
f
mg
y

解答：（1）

（2）

3、如图所示，一根轻绳穿过定滑轮，轻绳两端各系一质量为和的物体，且，设滑轮的质量不计，滑轮与绳及轴间摩擦不计，定滑轮以加速度相对地面向上运动，试求两物体相对定滑轮的加速度大小及绳中张力。

解答：⑴研究对象：、
⑵受力分析：、各受两个力，即重力
及绳拉力，如图。

⑶ 牛顿定律
设对定滑轮及地加速度为、，
对定滑轮及地加速度为、，
：
：
如图所选坐标，并注意，，有

解得：

4、如图所示，ABC为1mol氦气的循环过程，整个循环由一个等压过程、一个等体过程和一个绝热过程构成，求此循环过程的效率。

解答：由分析可知，A→B为等压膨胀系统吸收热量，B→C为等体过程系统放出热量。
A→B                             

  B→C

                 根据定义，热机的效率