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第一章质点运动学
本章要求理解质点模型,掌握质点位置、速度、加速度等物理量如何随时间变化或空间变化,并能研究描述质点运动所需物理量之间的关系。掌握质点曲线运动时的切向加速度和法向加速度;掌握角位移、角速度、角加速度,角量和线量的关系。了解相对运动。在对质点的运动进行分析时,掌握速度、加速度的矢量分析方法,并能运用微积分数学工具在运动学实际问题中求解质点运动学的两类问题。
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●1.1绪论
物理学的研究对象、思想与方法,和工程技术的关系,物理学学习方法。
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●1.2矢量代数初步
矢量加减、数乘、点乘与叉乘积。
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●1.3质点、位移、速度、加速度
质点运动的基本物理量位矢、位移、速度和加速度,并能用矢量分析法分析这些物理量随时间或空间的变化关系。
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●1.4质点运动学的两类问题
运用数学中的微积分工具求解关于质点的速度、加速度、位移之间的相互关系。
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●1.5相对运动
研究在不同参考系中对同一物体的运动进行描述的各物理量之间的关系。
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●1.6切向与法向加速度
曲线运动中质点的切向加速度和法向加速度。
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●1.7圆周运动及其角量描述
用角量描述质点的圆周运动,质点圆周运动的线量与角量之间的关系。
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●1.8习题课
质点动力学习题课。
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第二章质点动力学 守恒定律
掌握经典力学的基本原理及其应用。掌握动量、冲量、动量定理,动量守恒定律。并能分析和计算二维平面简单力学问题。理解惯性系概念及经典力学的基本原理的适用范围。掌握功与功率、动能、势能(重力势能、弹性势能、引力势能)概念,动能定理、功能原理、机械能守恒定律。能用微积分数学工具处理动力学实际问题。
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●2.1牛顿定律及质点动力学的两类问题
牛顿三大定律,应用微积分数学工具处理关于质点的动力学两类问题。
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●2.2非惯性系与惯性力
惯性系、惯性力概念,经典力学的基本原理的适用范围,在非惯性系中应用牛顿定律对质点的运动问题进行分析处理。
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●2.3动量定理、动量守恒定律
质点(或质点系)的动量,动量守恒的条件。
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●2.4变质量物体问题、质心运动定理
利用动量守恒定律分析质量变化的系统的动量变化及其相关问题。质心概念,运用质心运动定理对质点系的运动进行分析处理。
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●2.5角动量、角动量守恒定律
角动量、力矩概念,角动量定理及角动量守恒定律的应用。
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●2.6动能定理、保守力与势能、机械能守恒定律(一)
功、功率、动能概念,动能定理的应用。
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●2.7动能定理、保守力与势能、机械能守恒定律(二)
势能(重力势能、弹性势能、引力势能)概念,功能原理、机械能守恒定律对质点或者质点系的能量变化或其能量之间的转化进行分析处理。
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●2.8习题课
质点动力学习题课。
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第三章刚体定轴转动
理解转动惯量概念,掌握刚体绕定轴转动定律,理解力矩的功和转动动能。理解刚体的角动量和角动量守恒定律,并能在微积分数学工具的基础上,利用角动量和角动量守恒定律分析和计算有关刚体定轴转动的力学问题。
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●3.1刚体及其运动
刚体、刚体的平动和刚体的定轴转动概念。
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●3.2转动定理(一)
刚体定轴的力矩,刚体的定轴转动定理的应用。
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●3.3转动定理(二)
刚体转动惯量概念、平行轴定理,刚体对定轴转动惯量的计算。
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●3.4刚体的角动量及角动量守恒定律
刚体对定轴的角动量,刚体对定轴转动的角动量定理,角动量守恒定律的应用。
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●3.5力矩的功、刚体的动能与势能、机械能守恒定律
刚体的转动动能,刚体的势能、机械能概念,力矩的功、定轴转动的动能定理、功能原理、机械能守恒定律的应用。
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●3.6刚体进动
刚体进动概念,刚体进动在实际中的应用。
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●3.7习题课
刚体定轴转动习题课。
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第四章气体分子运动论
本章研究热现象的微观本质、微观量的统计分布规律、分子间碰撞的描述。包括平衡态、理想气体及其状态方程;理想气体温度与压强公式及其微观本质,能量均分原理与内能;麦克斯韦速率分布律、速度分布律和玻尔兹曼分布率;描述分子间碰撞的两个概念:平均自由程和平均碰撞频率。涉及到的主要研究方法是统计方法。
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●4.1平衡态与理想气体状态方程
热学的研究对象与方法,平衡态、理想气体及其状态方程。
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●4.2理想气体压强和温度的统计意义
理想气体微观模型,理想气体温度与压强公式及其微观本质。
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●4.3能量均分原理、内能
能量按自由度均分原理,内能及理想气体内能公式。
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●4.4麦克斯韦速率分布律
研究速率分布的方法,速率分布函数,麦克斯韦速率分布律。
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●4.5玻尔兹曼分布律
麦克斯速度分布律和玻尔兹曼分布率。
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●4.6平均碰撞频率 平均自由程
分子间的碰撞,平均自由程和平均碰撞频率。
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●4.7习题课
气体分子运动论习题课。
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第五章热力学基础
本章介绍热力学的两大主要规律:热力学第一定律、热力学第二定律及其应用。包括功、热量与内能、准静态过程等概念,热力学第一定律及其在理想气体典型准静态过程(等温、等容、等压、绝热过程)中的应用;循环过程、热机与制冷机;热力学第二定律、可逆与不可逆过程,熵与熵增加原理。
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●5.1热力学第一定律
功、热量、内能,热力学第一定律与符号法则。
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●5.2应用热力学第一定律研究理想气体
应用热力学第一定律计算理想气体等值过程的热量、功与内能变化。
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●5.3热容量,绝热过程
热容量与摩尔热容量,绝热过程,绝热方程与绝热线。
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●5.4循环过程和循环效率
循环过程,正循环与逆循环,热机效率与制冷机制冷系数,卡诺循环。
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●5.5热力学第二定律 两种表述
热力学第二定律,开尔文表述和克劳修斯表述。
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●5.6热力学第二定律 可逆与不可逆过程
可逆与不可逆过程,热力学第二定律的微观本质与统计意义。
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●5.7热力学第二定律 熵与熵增原理
卡诺定理,熵与熵增加原理,热力学第二定律的适用范围。
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●5.8习题课
热力学基础习题课。
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第六章振动
本章研究简谐振动及其特征量(频率、周期、振幅和周相),以及旋转矢量法;谐振动运动学方程及简谐振动的能量;同方向同频率谐振动的合成和同方向不同频率谐振动的合成,相互垂直的谐振动的合成;阻尼振动、受迫振动、共振。
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●6.1简谐振动及描述
简谐振动的概念,简谐振动的特征量,简谐振动的矢量图示法
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●6.2简谐振动动力学
简谐振动的动力学方程及简谐振动的动力学解法
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●6.3简谐振动的能量
简谐振动的能量特点,简谐振动的动力学解法
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●6.4简谐振动的合成
研究同方向同频率的两个简谐振动的合成,同方向不同频率的两个简谐振动的合成-拍现象,相互垂直的两个同频率简谐振动的合成
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●6.5阻尼振动、受迫振动、共振
研究阻尼振动,受迫振动和共振
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●6.6习题课
振动习题课。
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第七章波动
本章介绍波的产生和传播,波的特征量,平面简谐波波动方程;波的能量与能流,波的衍射现象,惠更斯原理,波的叠加原理,波的干涉;驻波,驻波表达式,驻波能量分布与相位分布,半波损失,多普勒效应。
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●7.1波的产生与传播
波的产生和传播,波的特征量
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●7.2平面简谐波及波函数的物理意义
平面简谐波的波动表式,波动表式的物理意义
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●7.3波的能量、能量密度与能流密度
平面简谐波的波的能量及特点,波能量密度及能流
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●7.4波的叠加与干涉
波的叠加原理,干涉的一般理论及半波损失
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●7.5驻波(一)
驻波及其形成条件,驻波方程
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●7.6驻波(二)
实际驻波的产生、半波损失
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●7.7波的衍射、惠更斯原理
惠更斯简介及惠更斯原理
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●7.8多普勒效应
机械波的多普勒效应及其产生,多普勒效应的应用
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●7.9习题课
波动习题课。
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第八章光的干涉
光的干涉和衍射说明了光的波动性。两列光波相遇要产生干涉,它们必须是相干光。普通光源发光一般是不相干的;采用一定的实验方法,利用普通光源也可以获取相干光,具体分为分波阵面法(例如杨氏双缝干涉)和分振幅法(例如薄膜干涉,它又包括了等厚干涉和等倾干涉)。
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●8.1光的相干性 杨氏双缝实验
介绍普通光源的发光机理。杨氏双缝干涉采用分波阵面法获取相干光。
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●8.2菲涅尔实验与洛埃镜实验
针对杨氏双缝实验中缝宽这一瓶颈,对实验进行改进。
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●8.3等厚干涉
厚度不均匀的薄膜干涉。例如劈尖膜和牛顿环实验。
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●8.4等倾干涉
厚度均匀的薄膜干涉。
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●8.5迈克耳逊干涉仪及其应用
薄膜干涉的一个重要应用。
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●8.6习题课
光的干涉习题课。
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第九章光的衍射
又称光的绕射,即光偏离直线传播的现象。利用惠更斯-菲涅尔原理,不但可以说明衍射光的传播方向,原则上还能计算衍射光强分布。菲涅尔半波带法,解释光的单缝衍射简明又直观。光栅衍射是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。X射线是一种波长很短的电磁波;可以利用晶体作为衍射光栅来观察X射线的衍射特性。
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●9.1惠更斯-菲涅尔原理
惠更斯—菲涅耳原理可以说明衍射光的传播方向,原则上还能计算衍射光强分布。
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●9.2夫琅和费单缝衍射
菲涅尔半波带法解释光的单缝衍射,简明直观。
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●9.3光栅衍射(一)
光栅衍射是单缝衍射和多光束干涉的综合效果。
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●9.4光栅衍射(二)
注意对缺级现象的分析。
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●9.5圆孔衍射与光学仪器分辨率
光学仪器的分辨本领,受到圆孔衍射的影响。
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●9.6X射线衍射
X射线波长很短。需要采用晶体作为衍射光栅来观察其衍射特性。
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●9.7习题课
光的衍射习题课。
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第十章光的偏振
光的偏振说明光是一种横波。根据光的偏振状态划分,光可以分为非偏振光、部分偏振光和完全偏振光(完全偏振光又包括线偏振光、椭圆偏振光和圆偏振光)。利用物质的二向色性、光的反射和折射以及光的双折射等可以获取线偏振光。
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●10.1光的偏振态,马吕斯定律
利用物质的二向色性制成偏振片,可以实现起偏和检偏。
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●10.2反射和折射光的偏振、布儒斯特定律
当入射角满足一定条件,可以实现反射起偏。利用玻璃堆进行折射起偏,可以得到近似程度高且光强较强的偏振光。
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●10.3光的双折射、惠更斯理论
光的双折射与光的偏振联系紧密。利用惠更斯原理可以说明双折射现象。
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●10.4偏振光的干涉
线偏振光通过晶片产生双折射,再通过偏振片后得到相干的偏振光。
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●10.5习题课
光的偏振习题课。


