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第一章质点运动学
物理学是研究物质最普遍、最基本的运动形式的基本规律的一门学科。这些运动形式包括机械运动、分子热运动、电磁运动、原子和原子核运动以及其他它微观粒子运动等。机械运动是这些运动中最简单、最常见的运动形式。其基本形式有平动和转动。在平动过程中,若物体内各点的位置没有相对变化,那么各点所移动的路径完全相同,可用物体上任一点的运动来代表整个物体的运动。在力学中,研究物体的位置随时间而改变的内容称为质点运动学。本章主要内容为:位置矢量、位移、速度、加速度、质点的运动学方程、切向加速度和法向加速度、相对运动等。
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●1.1绪论
1.了解物理学的范围;
2.物理学的发展过程;
3.物理学与其他学科的关系;
4.了解学习物理学的方法;
5.知道物理学中物理模型的重要性;
6.通过物理思维的建立,培养学生自己的思维方式,增强学生处理实际生活问题的能力。 -
●1.2参照系、质点
1、弄清楚研究物体时,首先要确定参考系,其次建立坐标系。
2、掌握质点是力学模块中的物理模型。 -
●1.3位矢、位移
1、掌握二个概念位矢和位移
2、理解位移的大小与路程的区别
3、理解多个物理符号的物理意义 -
●1.4速度、加速度
1、掌握描述质点运动状态的物理量速度和加速度的定义式及其物理意义。
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●1.5圆周运动
1、掌握描述质点做圆周运动的物理量—角速度和角加速度的概念。2、掌握描述质点运动角量和线量的关系。
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●1.6相对运动
掌握经典物理学的绝对时空观;掌握相对运动所遵循的伽利略位移、速度、加速度变换式。
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第二章牛顿定律
在质点运动学当中,我们讲过位置矢量和速度是描述质点运动状态的量,而加速度则是表示质点运动状态变化的量,但没有涉及质点运动状态发生变化的原因,而质点运动状态的变化,则是与作用在质点上的力有关的。这部分内容属于牛顿定律涉及的范围,以牛顿定律为基础建立起来的宏观物体运动规律的动力学理论,称为牛顿力学。本章将概括的阐述牛顿定律的内容及其在质点运动方面的初步应用。
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●2.1牛顿定律
1、掌握牛顿第二定律的微分方程及其物理意义。
2、知道物理学家牛顿对物理学的发展所起的重要作用。 -
●2.2几种常见作用力
1、理解根据力的作用方式可把力分类。
2、掌握目前常见的作用力—弹性力、万有引力、摩擦力的性质。
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第三章动量守恒定律和能量守恒定律
牛顿第二定律指出在外力作用下,质点的运动状态,要发生改变,获得加速度,然而力不仅作用于质点,而且更普遍地说是作用于质点系的。此外,力作用于质点或者质点系往往还有一段持续时间或者持续一段距离,这就是力对时间的累积作用和力对空间的累积作用。在这两种累积作用中质点和质点系的动量、动能或能量将发生变化或转移。在一定条件下,质点系内的动量或能量将保持守恒。动量守恒定律和能量守恒定律不仅适用于机械运动,而且适用于物理学中各种运动形式,可以这样说,它们是自然界中已知的一些基本守恒定律中的两个。本章的主要内容有质点和质点系的动量定理和动能定理,外力与内力,保守力与非保守力等概念,以及动量守恒定律、机械能守恒定律和能量守恒定律。
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●3.1质点动量定理
1、掌握质点的动量定理。
2、理解质点的动量定理与牛顿第二定律的微分式的关系。 -
●3.2动量守恒定律
1、理解质点系的动量定理。
2、掌握动量守恒定律及其物理意义。
3、掌握动量守恒的条件。 -
●3.3功、动能定理
1、掌握变力功的定义式及计算。2、理解功是过程量,动能是状态量。3、掌握动能定理及其应用。
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●3.4势能
1、理解势能是位置的单值函数。2、理解保守力做功等于势能增量的负值。3、掌握重力势能、万有引力势能、弹性力势能的数学表达式。
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●3.5功能原理、能量守恒
1.理解质点系的动能定理;
2.理解如何由质点系的动能定理推导出质点系的功能原理;
3.掌握质点系的动能定理和功能原理的关系;
4.掌握质点系的机械能守恒。 -
●3.6碰撞
1、掌握碰撞的概念和分类。
2、掌握不同碰撞所遵循的定律。
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第四章刚体的转动
我们学习过了质点这个理想模型的运动规律。在很多情况下,常可以把物体看作是只有质量而不计其形状和大小的质点。当然,把物体看做质点是有一定条件的,一般来说,物体在运动过程中,其运动情况要复杂的多,有时物体的形状发生变化或者物体的大小发生变化或者两者兼而有之,显然,在此情况下就不能把物体看做质点了。然而,即便是物体在运动过程中,其形状和大小均不变化,但各点的运动情况各不相同,这时也不能把物体当做质点来处理。 一般来说,在外力作用下,物体的形状和大小是要发生变化的。但如果在外力作用下,物体的形状和大小不发生变化,也就是说,组成物体的任意两质点间的距离始终保持恒定,这种理想化了的物体叫做刚体。实际上,如果在外力作用下,物体的形状和大小变化甚微,以致可以略去不计,这种物体也可以近似地看作是刚体。在力学中,刚体是质点之外的又一个理想模型。由于刚体是由许多质点构成的特殊系统,因此,我们仍可以用质点的运动规律来加以研究,从而使牛顿力学的研究范围从质点向刚体拓展开来,并对两者研究方法、基本概念和规律的相似性有较深入的理解。本章讨论刚体绕定轴转动,其主要内容有:角速度、角加速度、转动惯量、力矩、转动动能和角动量等物理量,以及转动定律和角动量守恒定律等。
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●4.1刚体定轴运动学
掌握刚体是一个物理模型;掌握描述刚体定轴转动的运动学物理量—角位置、角位移、角速度、角加速度;理解并掌握描述刚体运动状态物理量之间的关系。
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●4.2刚体定轴转动的力矩
理解刚体转动的原因;掌握力矩的定义式及其物理意义;会用右手螺旋法则判定力矩的方向;
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●4.3转动惯量、转动定律
掌握刚体转动时具有转动惯量,会计算刚体的转动惯量,知道转动惯量与哪些因素有关;掌握合外力矩使刚体转动时所满足的规律—转动定律及其物理意义。
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●4.4刚体角动量
1.掌握质点的角动量的定义式及其物理意义;
2.掌握刚体角动量的定义式及其物理意义。 -
●4.5角动量定理、守恒
1.掌握刚体定轴转动的角动量定理;
2.掌握刚体定轴转动的角动量守恒定律。 -
●4.6力矩做功
1.会计算力矩做功;
2.掌握刚体定轴转动的转动动能定理。
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第五章简谐振动
振动是物质的一种很普遍的运动形式。物体在一定位置附近所做的周期性往复运动,叫做机械振动。例如心脏的跳动、钟摆的摆动、活塞的往复运动、固体中原子的振动等。除机械振动外,自然界中还存在着各种各样的振动。广义地说,凡描述物质运动状态的物理量,在某一数值附近做周期性的变化,都叫做振动。例如交流电路中的电流在某一电流值附近做周期性的变化;光波、无线电波传播时,空间某点的电场强度和磁场强度随时间做周期性的变化等。这些振动虽然在本质上和机械振动不同,但对他们的描述却有着许多共同之处,所以,机械振动的基本规律也是研究其它振动以及波动、波动光学、无线电技术等的基础,在生产技术中有着广泛的应用。本章主要研究机械振动中的简谐运动及其合成。
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●5.1简谐振动振动方程
1.知道弹簧振子这个物理模型;
2.了解振动的特征;知道什么是机械振动;掌握简谐振动的特征;
3.掌握简谐振动的运动学方程;会由简谐振动的运动学方程得到简谐运动的速度和加速度方程。 -
●5.2简谐振动特征量
1.掌握简谐振动的振幅、周期、频率和相位的物理意义;
2.会根据所给条件求解简谐振动的特征量。 -
●5.3旋转矢量
1.掌握旋转矢量的物理意义和画法;
2.掌握简谐振动的物理特征量与旋转矢量中各量的对应关系。 -
●5.4简谐振动能量
1.掌握简谐振动的能量特点;
2.掌握简谐振动的能量的数学表达式及其物理意义。 -
●5.5简谐振动合成
1.掌握两个同方向同频率的简谐振动的合成问题;
2.掌握两个同方向简谐振动合成时,振幅最大和最小满足的条件。
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第六章机械波
在讨论过振动的基础上,本章将进一步研究振动在空间的传播过程——波动。波动是一种常见的物质运动形式。例如绳子上的波、空气中的声波和水面波等,他们都是机械振动在弹性介质中的传播形成的,这类波叫做机械波。波动并不限于机械波,无线电波、光波等也是一种波动,这类波是交变电磁场在空间的传播形成的,通称电磁波。机械波和电磁波在本质上是不同的,但是它们都具有波动的共同特征,即都具有一定的传播速度,并且都伴随着能量的传播,都能产生干涉和衍射等现象,而且有相似的数学表达形式。 本章主要内容为:机械波的形成、平面简谐波的波函数和波的能量、惠更斯原理及其在波的衍射、干涉等方面的应用。还要介绍一下驻波和多普勒效应。
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●6.1机械波的基本概念
1.了解什么是波,知道机械波的形成及分类;
2.理解机械波的几个特征量:波长、周期、波速的物理意义;
3.知道表征波的几个概念:波线、波面、波前。 -
●6.2波函数
1.知道什么是平面简谐波;
2.掌握由时间推迟法从已知一个点的简谐振动方程得到波动方程;
3.掌握波动方程的物理意义。 -
●6.3波的能量
1.掌握在波动过程中,动能和势能的特点,与简谐振动的能量特点有什么不同;
2.知道波动是能量传递的又一种方式;
3.了解能流的概念。 -
●6.4惠更斯原理
1.知道波的衍射和干涉是波的两个重要性质;
2.理解惠更斯原理的内容及其物理意义;
3.根据惠更斯原理可以确定下一时刻的波面。
4.理解衍射现象,知道衍射现象在实际生活中的应用。 -
●6.5波的干涉
1.理解波的叠加原理和波传播的独立性;
2.理解什么是波的干涉现象;
3.掌握两列波发生干涉现象所需要的条件;
4.知道波的干涉现象在现实生活中的应用。 -
●6.6驻波
1.知道驻波是干涉的一种特例;
2.理解驻波的特点;
3.理解驻波的相位和能量特征;
4.掌握发生半波损失的条件和特点;
5.知道驻波与行波的区别。 -
●6.7多普勒效应
1.理解多普勒效应的物理意义;
2.掌握多普勒效应的计算公式;
3.会根据具体的条件应用多普勒效应公式计算波源或是观察者的频率。
4.知道多普勒效应在实际生活中的应用。
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第七章静电场
电磁运动是物质的又一种基本运动形式。电磁相互作用是自然界已知的四种基本相互作用之一,也是人们认识的较深入的一种相互作用。在日常生活和生产活动中,在对物质结构的深入认识过程中都要涉及电磁运动。因此,理解和掌握电磁运动的基本规律,在理论上和实践上都有极重要的意义。 一般来说,运动电荷将同时激发电场和磁场,电场和磁场是相互关联的。但是,在某种情况下,例如当我们所研究的电荷相对某参考系静止时,电荷在这个静止参考系中就只激发电场而无磁场,这个电场就是本章所要讨论的静电场。 本章的主要内容有:静电场的基本定律——库仑定律,静电场的两条基本定理——高斯定理和环路定理,描述静电场的两个基本物理量——电场强度和电势等。
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●7.1电与磁的关系
1.了解电学、磁学的发展过程及其关联。
2.了解电学的部分基础知识;
3.知道学习电磁学这部分内容的学习方法;
4.理解静电场的产生源泉;
5.知道静电场存在的空间状态。 -
●7.2电荷的量子化
1.理解电荷量子化的性质;
2.掌握电荷的基本属性;
3.知道元电荷的物理意义和所带电量;
4.理解电荷守恒定律。 -
●7.3库仑定律
1.理解点电荷是一个物理模型;
2.对比质点理解点电荷的物理意义;
3.掌握库仑定律的内容、数学表达式及其物理意义以及它的重要作用;
4.会应用库仑定律计算静电力;
5.知道超距作用观点; -
●7.4电场强度
1.掌握试验电荷满足的条件和物理意义;
2.知道电场强度是从力学角度描述电场性质的基本物理量;
3.掌握电场强度的定义式及其物理意义;
4.掌握点电荷所产生的电场强度的形式及其立体几何分布状态。
5.理解电荷元dq的物理意义;
6.掌握场强叠加原理;
7.会用场强叠加原理计算电荷连续分布的带电体的场强。 -
●7.5电通量
1.知道电场线是为了描述电场的性质而人为画的一组假想的线;
2.掌握电场线画法的规则;
3.掌握电场线的特征;
4.理解面积矢量的物理意义;
5.理解电通量的概念及其物理意义;
6.会计算电通量。 -
●7.6高斯定理
1.掌握高斯定理的数学表达式;
2.理解高斯定理中各物理量物理意义及高斯定理的物理意义;
3.理解从高斯定理说明静电场是有源场;
4.根据高斯定理会求解对称型带电体产生的场强。 -
●7.7环路定理
1.理解静电场力是保守力;
2.理解从静电场力做功的特点得到电场强度的环流数学表达式;
3.电场强度的环流等于零说明静电场是保守场。 -
●7.8电势
1.掌握电势能的数学表达式及其物理意义;
2.理解电势能是属于系统的;
3.理解电势是从能量的角度描述静电场性质的物理量;
4.掌握电势的定义式及其物理意义;
5.理解电势差的物理意义;
6.掌握电势能与电势的关系;
7.掌握一个点电荷所产生的电势情况。
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第八章静电场中的导体和电解质
我们讨论过了,真空中的静电场,实际上在静电场中总有导体或电解质的存在,而且在静电的应用中也都要涉及导体和电介质的影响。本章主要讲解了导体的静电平衡条件,静电场中导体的电学性质,电场的能量,由此可以看到,本章所讨论的问题,不仅在理论上有重大意义,使我们对静电场的认识更加深入,而且在应用上也有重大作用。
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●8.1静电场中的导体
1.理解静电感应现象;
2.了解达到静电平衡时的过程;
3.理解静电平衡时,导体具有的性质;
4.掌握导体静电平衡时所带电荷的分布情况。 -
●8.2电容
1.了解电容器的组成及分类;
2.理解电容器的定义式及其物理意义;
3.会计算真空中的平板电容器的电容;
4.掌握电容器的几种链接方式及其等效电容。 -
●8.3静电场的能量
1.知道平板电容器的带电过程;
2.理解静电场中能量计算公式的广义的物理意义;
3.掌握在静电场中时能量的携带者:电荷与静电场场强的等效关系,在变化的电场中能量的携带者是电场;
4.会计算非匀强电场中的能量问题。
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第九章恒定磁场
长期以来,人们普遍认为电现象和磁现象是互不相关的。直到1820年奥斯特发现载流导线周围激发磁场。物理学家把电与磁联系起来了。直到1831年,法拉第发现了电磁感应现象,从而为现代电磁理论和现代电工学的发展和应用奠定了基础。 本章讨论恒定电流激发磁场的规律和性质。有恒定电流的电流密度,电源的电动势,描述磁场的物理量——磁感应强度b,电流激发磁场的规律——毕奥—萨伐尔定律,反应磁场性质的基本定理——磁场的高斯定理和安培环路定理,以及磁场对运动电荷的作用力——洛伦兹力和磁场对电流的作用力——安培力。
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●9.1恒定电流
1.了解各种电流状态;
2.知道什么是恒定电流;
3.掌握电流强度I与各物理量之间的关系,在这里会电流强度的计算公式;
4.理解电流密度的概念及其物理意义;
5.掌握电流密度与电流强度的关系。 -
●9.2电源 电动势
1.知道什么是电源;
2.理解电源的电动势的数学表达式及其物理意义。 -
●9.3磁感应强度
1.了解恒定磁场的来源;
2.知道磁场的性质;
3.理解电与磁的相互作用;
4.理解磁感应强度的定义式及其物理意义;
5.会用右手螺旋法则判断洛伦兹力的方向问题。
6.知道恒定磁场的状态。 -
●9.4毕奥-萨伐尔定律
1.理解物理模型—电流元的矢量物理意义;
2.掌握毕奥—萨伐尔定律的数学表达式及其物理意义;
3.会应用毕奥—萨伐尔定律求解特殊载流导线在空间某点积发的磁感应强度;
4.根据毕奥—萨伐尔定律做题的结论,会做载流导线组在空间某点激发的磁感应强度。 -
●9.5安培环路定理
1.理解磁感应强度环流的物理意义;
2.掌握安培环路定理及其物理意义;
3.会根据所选环路的绕行方向确定电流强度的正负;
4.会应用安培环路定理做题。 -
●9.6磁通量 磁场高斯定理
1.掌握磁场线的性质;
2.根据电流状态会画无限长直导线、圆电流、螺线管的磁场线状态;
3.理解磁通量的定义式及其物理意义;
4.会计算磁通量。 -
●9.7洛伦兹力
1.掌握洛伦兹力的计算公式,理解其物理意义;
2.掌握带电粒子在匀强磁场中的三种运动具体情况;
3.了解磁聚焦 -
●9.8安培定律
1.掌握安培定律的数学表达式,理解安培定律的物理意义;
2.会计算一段载流导线在磁场中所受安培力情况。 -
●9.9安培定律的应用
1.利用安培定理会计算载流导线所受安培力;
2.理解1安培这个物理量的由来。 -
●9.10磁力矩
1.理解由力矩导出磁力矩的过程;
2.掌握磁力矩的数学表达式及其物理意义;
3.掌握载流线圈在磁场中所受磁力矩的具体情况。
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第十章电磁感应
法拉第发现的电磁感应现象,进一步揭示了自然界电现象和磁现象之间的联系,促进了电磁理论的发展,为麦克斯韦电磁场理论的建立奠定了坚实的基础。电磁感应的发现还标志着新的技术革命和工业革命即将到来,是现代电力工业、电工和电子技术得以建立和发展。 本章主要内容有在电磁感应现象的基础上讨论电磁感应定律,以及动生电动势和感生电动势,介绍自感和互感、磁场的能量。
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●10.1电磁感应现象
1.知道电磁感应现象是电磁学中的重大发现之一;
2.理解电磁感应现象及其定义;
3.知道发生电磁感应现象时,在回路中产生感应电流的条件;
4.知道电磁感应现象时本质上产生了感应电动势。 -
●10.2法拉第电磁感应定律
1.理解电磁感应定律的内容及其物理意义;
2.掌握有三种原因会产生磁通量的变化,进而产生感应电动势;
3.会根据法拉第电磁感应定律中的负号,判断产生的感应电动势的方向问题。 -
●10.3楞次定律
1.理解楞次定律的内容及其物理意义;
2.会根据楞次定律判断产生的感应电动势的方向问题;知道与法拉第电磁感应定律得出的结论一致;
3.楞次定律从另一个角度证明了能量守恒定律的正确性。 -
●10.4动生电动势
1.知道动生电动势的产生的原因;
2.理解产生动生电动势的非静电力是洛伦兹力;
3.理解动生电动势的数学表达式及其物理意义;
4.会利用动生电动势的公式计算动生电动势。 -
●10.5感生电动势
1.知道感生电动势产生的原因;
2.知道产生感生电动势的非静电力是感生电场力;
3.理解麦克斯韦的提出的感生电场的性质,并与静电场做对比,掌握它们的区别和联系;
4.知道感生电动势的计算公式及其物理意义。 -
●10.6自感
1.理解由于通电线圈本身的电流强度变化,引起的磁通量的改变进而产生的感应电动势是自感电动势;
2.理解自感现象,掌握自感的定义式及其物理意义;
3.掌握自感电动势的数学表达式及其物理意义;
4.会计算自感系数。 -
●10.7互感
1.理解互感现象,理解互感电动势的产生原因;
2.理解互感这个系数的物理意义及其求解方法;
3.理解互感电动势的数学表达式及其物理意义;
4.会计算互感。 -
●10.8磁场能量
1.对比电容器的充电过程理解一个带有自感线圈的电路,建立磁场的过程;
2.通过闭合电路的能量问题,得到磁场能量的计算公式,并理解磁场能量的计算公式的物理意义。
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第十一章波动光学
关于光的本性的认识,历史上存在着争论,牛顿支持光的微粒说,惠更斯则提倡波动说,利用微粒说可以说明光的直线传播和反射、折射现象,但认为,光在水中的速度要大于在空气中的速度,这与事实不符;而利用波动说也能说明反射和折射现象,且认为,光在水中的速度要小于在空气中的速度,但在说明光的直线传播时,波动说当时遇到了困难。光是一种电磁波,它具有波动过程的特征,如干涉、衍射、偏振等现象。波动光学就是用波动理论来研究光的传播规律的光学分支。 本章主要介绍波动光学内容包括:双缝干涉、薄膜干涉、单缝和圆孔衍射、光栅衍射,光的偏振现象以及它们的应用。
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●11.1光学概述
1.了解光学的发展过程;
2.知道光波的波长范围;
3.了解各种光源;
4.掌握什么是相干光;
5.掌握光的相干条件;
6.理解获得相干光二种基本方法。 -
●11.2杨氏双缝干涉
1.知道杨氏双缝干涉实验的装置;
2.了解杨氏双缝干涉实验装置中的各物理量的数量级范围;
3.掌握杨氏双缝干涉的干涉图样特点;
4.理解杨氏双缝干涉实验中的波程差. -
●11.3光程
1.理解光程的定义式及其物理意义;
2.掌握光程与波程差的关系;
3.掌握光程差与相位差的关系。 -
●11.4等倾干涉
1.知道薄膜干涉的二个分类:等倾干涉和等厚干涉;
2.会计算薄膜的反射光程差;
3.掌握等倾干涉时的光程差,在什么时候要有半波损失;
4.理解反射光程差与透光的光程差是互补的,遵守能量守恒定律; -
●11.5劈尖
1.理解劈尖这个实验装置的结构状态;
2.理解对于同一厚度的薄膜产生的干涉条纹在同一位置,进而理解等厚的物理意义;
3.理解劈尖产生的干涉图样特点;
4.掌握劈尖在实际生活中的应用。 -
●11.6牛顿环
1.了解牛顿环实验装置的构成;
2.知道牛顿环实验是非线性的厚度变化的另一种等厚干涉;
3.会计算薄膜上下表面的光程差;
4.理解产生的干涉图样特点;
5.会计算牛顿环的实验装置中的平凸透镜的半径。 -
●11.7光的衍射
1.了解光的衍射现象;
2.理解惠更斯—菲涅尔原理,及其物理意义;
3.知道衍射的分类:菲涅尔衍射、夫琅和费衍射。 -
●11.8单缝衍射
1.理解利用夫琅和费衍射实验装置,掌握菲涅尔的半波带物理思想,进而理解单缝衍射的实质;
2.理解菲涅尔的半波带物理思想;
3.理解单缝衍射现象的实质;
4.掌握单缝衍射的条纹特征。 -
●11.9圆孔衍射
1.了解圆孔衍射的实验装置;
2.知道角宽度的物理意义;
3.理解光学仪器的分辨本领;
4.掌握瑞利判据;
5.会计算光学仪器的分辨率。 -
●11.10衍射光栅
1.知道光栅这个实验装置及其用途;
2.会求光栅常数;
3.理解光栅衍射的实质:先衍射后干涉;
4.掌握光栅方程及其物理意义;
5.会应用光栅方程求解问题;
6.掌握光栅衍射条纹特征;
7.了解各种光谱及其物理意义。 -
●11.11光的偏振性
1.知道光的偏振性;
2.理解光波是横波;
3.理解光的偏振态;
4.理解自然光、偏振光、部分偏振光的性质,及其画法;
5.掌握如何获得偏振光的方法;
6.理解偏振化方向这个概念;
7.掌握马吕斯定律,会应用马吕斯定律做题。 -
●11.12反射光和折射光的偏振
1.理解利用光的反射和折射现象可以获得部分偏振光,及其部分偏振光的性质,及其利用玻璃堆获得偏振光;
2.掌握布鲁斯特定律,并会应用布鲁斯特定律做题;
3.会根据布鲁斯特定律画图。
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第十二章狭义相对论
麦克斯韦电磁理论虽然取得了巨大成功,但在该理论赖以建立的时空关系的问题上,却遇到了很大的困难。爱因斯坦他在坚信电磁理论正确性的基础上,摆脱了经典力学时空观的束缚,革命性地提出了以光速不变原理和“普遍的”相对性原理为基础的狭义相对论。狭义相对论不仅正确地说明了电磁现象,而且还涵盖了力学中的各个现象。不仅如此,狭义相对论还是研究高能物理和“微观”粒子的基础。 本章将对狭义相对论作较全面的介绍,主要内容有经典力学的伽利略变换式,狭义相对论的基本原理,狭义相对论的时空观和相对论力学的一些结论。
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●12.1近代物理概述
1.了解近代物理的发展过程;
2.了解经典物理发展过程中遇到的困难;
3.了解近代物理在物理学中的地位。 -
●12.2经典物理学的时空观
1.理解经典物理学的绝对时空观和经典力学的相对性原理;
2.掌握经典物理学中的伽利略变换式;
3.理解经典物理学中的同时是绝对的,时间间隔是绝对的观点;
4.知道迈克尔逊—莫雷实验的结论;
5.知道爱因斯坦抛弃了“以太”的假说。 -
●12.3狭义相对论的基本原理
1.了解爱因斯坦的伟大;
2.理解爱因斯坦狭义相对论的基本原理及其物理意义;
3.知道洛伦兹变换式。 -
●12.4同时的相对性
1.理解爱因斯坦狭义相对论中的“同时的相对性”。
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●12.5长度收缩
1.在坚持同时的相对性的基础上讨论在不同的二个相对高速运动参照系中,长度这个物理量的关系;
2.得到结论:沿运动方向高速运动的棒的长度收缩了,理解长度收缩是一种相对效应;
3.掌握固有长度与另一参照系中长度的关系式,并会应用这个关系式做题。 -
●12.6时间延缓
1.理解在同时的相对性的基础上时间延缓的问题;
2.得到结论:沿着运动方向的时钟变慢了;知道时间延缓是一种相对效应;
3.掌握固有时与另一高速参照系中时间关系式,并会计算有关习题。 -
●12.7相对论质量和动量
1.在狭义相对论的基础上理解相对论动力学方程、基本概念和原理;
2.理解在狭义相对论中的质量、动量、动力学的基本表达式及其物理意义。 -
●12.8质量和能量及动量和能量关系
1.理解在狭义相对论中的能量表达式及其物理意义;
2.掌握爱因斯坦质能关系式及其物理意义;
3.了解狭义相对论中的能量与质量关系式及其物理意义。
4.知道作用量子—普朗克常数h的物理意义。
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第十三章大学物理实验
物理学是一门以实验为基础的自然科学,实验是物理学的重要组成部分,在教学中具有特殊的地位与作用。是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程,是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。物理实验课覆盖面广,具有丰富的实验思想、方法、手段,同时能提供综合性很强的基本实验技能训练,是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其它实践类课程不可替代的作用。本课程建设根据理论内容配套提供了高校中常开设的《惠斯登电桥》等实验项目6项。
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●13.1电表的改装与校准
1.了解改装电表的基本原理和方法。
2.了解电表的性能、使用和校准方法。
3.理解电表准确度等级的含义与校准曲线。 -
●13.2惠斯通电桥
1.学习利用惠斯通电桥测量电阻的方法;
2.了解电桥灵敏度与个原件的关系;
3.学习使用互易法进行电阻测量。 -
●13.3三线摆测物体转动惯量
本实验是大学物理实验课程中的基础实验之一,这是一个很有实用意义的力学实验。主要实验内容如下:
1.了解三线摆原理,加深理解转动惯量概念,并以此测量物体的转动惯量
2.准确测量三线摆的扭摆周期
3.准确测量铝质圆盘和圆环绕中心对称轴的转动惯量
4.与理论值相比较,对测量结果进行误差分析 -
●13.4等厚干涉
本节主要介绍等后干涉。
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●13.5光电效应法测普朗克常量
光电效应实验的发现在揭示光的波粒二象性等方面都具有开创性的深远意义。爱因斯坦和密立根先后因光电效应等方面的杰出贡献分别于1921年和1923年获得诺贝尔物理学奖。本实验通过根据光电效应原理测量普朗克常数,了解光电效应基本规律,测定光电管的光电特性曲线。
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●13.6迈克尔逊干涉仪的调整与使用
本节主要介绍迈克尔逊干涉仪的调整与使用。