电磁学(electromagnetism) - 课程中心 - 湖南科技学院

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1、讲义2014～2015学年第二学期课程名称大学物理学系(院、部)理学院教研室(实验室)理论物理教研室授课班级土木1401、1402、1403班主讲教师高海峡职称讲师湖南科技学院教务处制二○一五年三月118绪论一.什么是物理学？物理学是关于自然界最基本形态的科学，它研究物质的结构和相互作用以及物质的运动。它是研究物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转变的规律的学科。二、物理学的研究范围空间尺度（相差～）：m（约150亿光年）（宇宙）～m（夸克）（1光年（ly）=）时间尺度（相差）：s（宇宙年龄150亿年）～s（硬γ射线周期）三、物理学与科学技术的关系1、物理学的地位

2、：物理学是一切自然科学的基础，处于诸多自然科学学科的核心地位。物理学研究的粒子和原子构成了蛋白质、基因、器官、生物体，构成了一切天然的和人造的物质以及陆地、海洋、大气甚至整个宇宙。因此，物理学是化学、生物、材料科学、地球物理和天体物理等学科的基础。今天，物理学和这些学科之间的边缘领域中又形成了一系列的分支学科，如：粒子物理、核物理、凝聚态物理、原子分子物理、电子物理、生物物理等。这些学科都取得了引人瞩目的成就。（信息科学技术、新材料科学技术、海洋科学技术、生命科学技术）2．关于《大学物理》课程目的：提高大学生的科学素质（科学的世界观、方法论）；为理工科学生提供学习

3、后续专业课程所必须的物理理论和基础知识与中学物理的关系：数学手段更完善；物理概念更严谨；物理理论更系统。学习方法：透彻理解物理概念是基础；驾驭数学工具是关键。实践―理论―再实践。四、《大学物理》的学习要求118力学基础篇什么是力学？1、研究物质机械运动（物体位置随时间变化）普遍规律的科学。2、运动学：研究物体在位置变动时的轨道以及研究位移、速度、加速度等物理量随时间变化的关系，不涉及引起变化的原因。3、动力学：研究物体间的相互作用以及由此而引起的物体运动状态变化的内在规律性。第1章运动的描述§1.1参考系坐标系物理模型一、运动的物质性和绝对性没有没有物质的运动；没

4、有没有运动的物质。物质是运动的,运动是永恒的机械运动描述的相对性二、机械运动的描述方法1.参考系(frameofreference,referencesystem)：为描述物体运动而选作参考的物体或物体系。(1)、(运动学中)参考系可任选(2)、不同参考系对物体运动的描述不同(3)、常用参考系：·太阳参考系(太阳--恒星参考系)·地心参考系(地球--恒星参考系)·地面参考系·质心参考系2.坐标系(coordinatesystem)：在参考系上要选坐标系：直角坐标系、平面极坐标系、自然坐标系、球坐标系、柱坐标系。3.质点：近似地把物体看作一个没有形状和大小的有质量的

5、点——理想模型采用“质点”模型的条件：①当一个物体只作平动时；②物体的线度和形状与运动的空间范围相比很小时。118§1.2位置矢量位移速度加速度一、位置矢量(positionvector)ytoxr(t)·P描述物体的位置：选参考系，建立坐标系位置坐标P（x，y，z）大小：方向余弦：二、质点的运动学方程1.定义：描述质点相对于参考系的运动情况的方程式矢量式：标量式:2.轨迹：质点在空间运动经过的路径（位置矢量矢端画出的曲线）轨迹方程：将运动学方程消去时间tyt0xDrt+Dtr(t+Dt)r(t)DS··PQP`平面运动：轨迹方程：三、位移矢量(displacem

6、entvector)描述质点在一定时间间隔内的位置变化1.定义：2.位移的大小（位矢增量的大小）位矢的模的增量注意：“矢量的差之模”和“矢量模之差”不同1183.位移和位置矢量的不同位移：描述质点位置变化，取决于质点起点和终点的位置位置矢量：描述质点的空间位置，与坐标原点的位置有关4.位移和路程的不同（1）矢量和标量的区别（2）有限增量：；无限小增量：四、速度矢量（velocity）描述质点运动的快慢和方向的力学量1.平均速度（averagevelocity）大小：单位：方向：方向r(t)u(t)·o平均速率（averagespeed）标量单位：2．瞬时速度（in

7、stantaneousvelocity）大小：即：瞬时速率方向：方向（轨迹在该点的切线方向且指向运动方向）3．在直角坐标系中大小：单位：方向：118五、加速度（acceleration）描述速度矢量的时间变化率的物理量1.平均加速度大小：单位：方向：方向（指向轨迹曲线的凹侧）a(t+Dt)v(t)v(t+Dt)a(t)··O1u(t+Dt))r(t)r(t+Dt)u(t)··O2.瞬时加速度大小：单位：方向：速度矢量矢端曲线在该点切向且指向t增加方向3．直角坐标系中大小：单位：方向：118例：已知:(米)，求：1）的位移；2）1s末的速度；3）1s末的加速度；4）

8、轨道方程；