大学基础物理学

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1、大学基础物理学绪论一.什么是物理学？物理学(Physics)物质结构物质相互作用物质运动规律Physics物理学是研究自然界基本规律的科学。1.物理学研究的范围：★空间尺度(跨度1045－1046)1026m(宇宙)—10－20m(夸克)★时间尺度(跨度1045)1018s(宇宙年龄)—10-27s(硬射线周期)★速率范围0(静止)—3108m/s(光速)E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24最小的细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒　星的距离太阳系太阳山哈勃半径超星系

2、团人10－1510－1210－910－610－31m103106109101210151018102110241027蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次★经典力学（ClassicalMechanics）研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律★热力学（Thermodynamics）研究物质热运动的统计规律及其宏观表现★电磁学（Electromagnetism）研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律★相对论（Relativity）研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律2.物理学的分类★量子力学（QuantumMechanics）研

3、究微观物质运动现象以及基本运动规律二、为什么要学习物理学？地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学物理学交叉学科数学、天文学、化学、生物学等等1.物理学是自然科学的带头学科2.物理学是现代技术革命的先导雷震子肋长双翅翱翔长空土行孙缩身入土日行千里哼哈二将发射白光杀人制胜千里眼顺风耳探事千里之外——《封神演义》激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术X射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论3.物理学是科学的世界观和方法论的基础★创造性思维方法：理想化方法物理类比物理假说★逻辑思维方法：分析—综合法归纳—演绎法三.怎样学习物理学？6.认真完成作业。（规

4、范、及时、独立完成）5.掌握预习、做笔记、查阅参考资料、复习总结等学习技巧。4.重视数学知识和技巧应用。（矢量与微积分）3.掌握教材结构，用类比等方法学习或记忆。2.学习物理学中研究和解决问题一套独特的方法。1.重视每个概念的引入、定义、方向、大小和单位；规律的文字表述、数学表达式、适用范围和条件。内容学时第5章流体力学（5.1－5.3）4第6章多粒子体系统计理论初步6第7章热物理学基础8第8章输运过程与相变（8.1－8.2）1第9章静电场8第10章稳恒电场电动势（10.3－10.5）1第11章恒定磁场4第12章交变电磁场（12.1－12.5）4第13章光

5、的波动性（13.1－13.8）8第15章量子力学初步（15.1）2四.教学计划流体力学实验：用漏斗吹小球流体佯谬流体力学一.研究对象流体静止和运动的力学规律，及其和相邻物体间的作用。二.研究内容①流动性②可压缩性③粘滞性流体：具有流动性的连续介质，是液体与气体的总称。一.基本概念§1.理想流体的定常流动与匀速流动（流体内空间各点流速相同）相区别。流体流动不随时间变化。2.定常流动（稳定流动）不可压缩，无粘滞性，突出流动性特征。——理想模型1.理想流体3.流线——假想曲线4.流管：流线组成的管道。定常流动的流线是否随时间变化？流线能否相交？流速大小：流线疏密

6、流速方向：流线切线二.连续性原理v1v2给出流体截面积与速度的关系（对理想流体适用）体积流量：QV=Sv＝常量称为体积流量守恒方程。质量流量：Qm=ρSv＝常量称为质量流量守恒方程。三.伯努利方程讨论流体各处高度，流速和压强的关系v2p1p1v11.导出：由功能原理导出aa’bb’2.应用：（1）空吸现象PP0（2）小孔流速见P165例5.1：BA（3）流速计(比多管）见P166例5.3：⊿h⊿h+dBA取流线AB（4）流量计（汾丘里管）§2.粘滞流体一.流动形态1.雷诺实验层流湍流2.层流与湍流实验表明层流与湍流决定于液体、管径、流速。3.雷诺数Re——

7、判断流动形态密度流速管径粘滞系数层流：分层流动，流层不混合。湍流：流速出现横向分量，流层相混。临界雷诺数Rec:由层流向湍流过渡的雷诺数。湍流的学说：1.湍流的运动是瞬息万变、捉摸不透的，其形成完全是偶然的、随机的，湍流在每一点上的速度极不规则，极度混乱。要准确描述，就必须知道所有的初始条件，而这又是不现实的，也是不可能的，这完全类似于企图借助力学方程来研究宏观物体的所有分子的运动。因此，只能用统计的方法研究湍流在一段充分长时间内的运动（此时，初始条件将不起作用）。所以，湍流的理论应具有统计的性质。2.湍流的紊乱中必存在基本秩序，湍流在原理上是可以知道的。

8、物理学家哈洛认为：湍流的基本形式是小涡流，或是涡流，湍流中有千百个