nn????n?? (对质点系) F?dt?p?p??p?????0?0?i?1i?i?1i?1??若体系所受的合外力?F?0,此时体系的动量守恒,即:p??mi?i?恒量
t? I?i4、碰撞定律: e??2??1?10??20弹性碰撞?1???0完全非弹性碰撞 ?0?e?1,非弹性碰撞???dLd??5、角动量定理: M??r?p? (对质点) ?dtdt??dLM外??dt?i?dLidt??i??ri?Fi (对质点系)
?当质点或质点系所受的合外力矩为零时,质点或质点系的角动量守恒,即:L?常矢量
三、转动的刚体: (一)基本概念:
??ri2?mi?1、转动惯量: I??i??r2dm????离散 2、转动动能: Ek?连续?12?I?
23、力矩: M?r?F 4、角动量: L?I?(对刚体)
?5、角冲量: H??t0??M?dt?M??t 6、力矩的功: A????21M?d?
(二)基本定律和基本公式:
21、平行轴公式:I?IC?mh 正交轴公式:Iz?Ix?Iy
2、转动定律:M?I? 3、转动动能定理:
A???M?d??12I??212I?0
tt024、角动量定理:
H??M?dt??L?I??I0?0
?5、角动量守恒定律:若刚体受到的合外力矩M?0,则刚体的角动量守恒L?I??恒矢量
四、机械振动: (一)简谐振动方程:
???2x?0 x1、简谐振动动力学特征方程: F??kx 2、简谐振动运动学特征方程: ?3、简谐振动的运动方程:x?Acos(?t??)
如果物体的运动规律满足上述三个方程中的任意一个,即可判定该物体的运动为简谐振动。 (二)描述简谐振动的物理量:
1、周期T,频率?和角频率?: T,?和?仅取决于振动系统本身的性质,因此称为固有周期、固有频率和固有角频率。它们之间关系为 ??2???2?T
km2?mk(1)对于弹簧振子,有 ??, T???2?
(2)对于单摆,有 ??gl, T?2???2?lg
2、振幅A和初位相?:A和?除与系统性质(?)有关外,完全由初始条件?x0,?0?确定。
??0???x??0? (2)初位相?:由tan??,即可求
??x??0202(1)振幅A: A?得?
若物体初速?0仅知方向而不知数值时,可以采用另一种解析法或旋转矢量法来确定初位相?。
(三)简谐振动的速度、加速度和能量: 1、简谐振动的速度:??dx??????Asin??t?????Acos??t???? dt2??注意,速度的位相比位移的位相超前?2。
2、简谐振动的加速度:
a?d?dt?dxdt22???222???Acos??t??????Asin??t??????Acos??t????2???
注意,加速度的位相比速度的位相超前?2,比位移的位相超前?。
3、简谐振动的能量:
Ek?12m?2?12m?Asin222??t???
Ep?12kx?2121kAcoskA?222??t???
m?A
22Ek?Ep?E2 E?Ek?Ep?122(四)旋转矢量投影法:
该法可以简洁、直观地分析振动情况及振动的合成等问题,并能直接看出位相的超前或
落后,要求熟练掌握。 (五)简谐振动的合成:
1、同方向、同频率两简谐振动的合成:同方向、同频率两简谐振动的合成仍然是简谐振动,其角频率与原来分振动的角频率相同,其振幅和初位相分别为
A?A1?A2?2A1A2cos(?2??1); ??arctg22A1sin?1?A2sin?2A1cos?1?A2cos?2
当????2??1?2k?(k?0,?1,?2,?)时,合振动的振幅A?A1?A2为最大; 当????2??1?(2k?1)?(k?0,?1,?2,?)时,合振动的振幅A?A1?A2为最小,当分振幅A1?A2,合振幅A?0。
*
2、同方向、频率稍有差异的两简谐振动的合成:合振动为拍振动;振幅变化的频率称
为拍频率,大小为 ???1??2。
*
3、相互垂直、频率相同的两简谐振动的合成:合振动质点运动的轨迹通常为椭圆,特
殊情况下为直线或圆。 五、机械波:
(一)机械波的产生与传播: 1、条件:波源和媒质
2、位相传播:波传播的是振动的位相,沿波的传播方向,各质点振动的位相依次落后。 (二)波速、波长和周期:
波速u:单位时间内,一定振动位相传播的距离,其值决定于媒质的性质。 波长?:波传播方向上位相差为2?的两点间的距离,表示波的空间周期性。 周期T:波中各质点完成一次完全振动所需的时间。表示波的时间周期性。 频率?:单位时间内通过波线上某一点的“完整波”的数目。
T?1?, u??T???
(三)平面简谐波:波源为简谐振动,媒质为均匀的、各向同性的、无限大整个空
间
1、波动方程(波函数):y(x,t)?Acos???t??????????x????0? u??2、能量密度:w??A?sin???t?222?x?122???0?; 3、平均能量密度:w??A?
2u??124、平均能流密度(波强度): I?wu?(四)惠更斯原理:
?A?u
22波所传播到的空间各点都可以看作是发射子波的波源,任一时刻这些子波的包络就是新的波面。
(五)波的干涉:
波的叠加原理:几列波在媒质中任一点相遇时,相遇点振动的位移等于各列波单独存在时该点振动位移的矢量和。
波的相干条件:????2??1?2?r2?r1???2k?,????(2k?1)?k?0,1,2,?(加强)k?0,1,2,?(减弱)
??k?,?当?1??2时, ??r2?r1????(2k?1)?2?k?0,1,2,?(加强)k?0,1,2,?(减弱)
(六)驻波:
两列振幅相同的相干波,在同一直线上沿相反方向传播时,形成驻波。有波节和波腹,相邻两波节或波腹之间的距离为(七)多普勒效应:
当观察者和波源相向运动时, ?R?u??Ru??S?2。没有位相和能量的传播。
?S
当观察者和波源相背运动时,上式?R和?S取负值。 六、气体动理学理论: (一)基本概念:
1、平衡态,准静态过程,理想气体分子模型,统计假设 2、气体分子的自由度:i?t?r?s
对于常温下的刚性分子:i?t?r(单原子、双原子、多原子分子的i分别为3,5,6) 3、三种特征速率(麦克斯韦速率分布下) 最概然速率: ?p?2kTm?0?2RT??1.414RT?8RT
平均速率: ?????f(?)d??8kT?m1???3kTm?1.60RT?
方均根速率: ?222?????f(?)d??????0???3RT??1.732RT?
4、平均碰撞频率: Z?2?dn?
25、平均自由程: ???Z?12?dn2?kT2?dp2
(二)基本定律和基本公式: 1、状态方程:
理想气体: pV??RT ?ap?范德瓦尔斯气体(1mol):?2?V0??a???V0?b??RT,要理解2和b的物理含义。 ?V0?22、理想气体的压强公式: p?13nm??23n?t?nkT
?3?2kT?i?53、能量均分定理(刚性分子):E?kT??kT2?2?6?2kT?单原子分子刚性双原子分子刚性多原子分子
4、理想气体的内能公式: E?i2?RT
3?mdN?f(?)d???5、麦克斯韦速率分布律(物理含义): ?2?kTN?3?2?2kT??4????e?2m?22?d?
?m其中,分布函数(物理含义): f(?)???2?kT??2?2kT??4????e?m?2
归一化条件:??0f(?)d??1
?EpkT?EpkT6、玻尔兹曼分布律: dN?n0e对于重力场: n?n0e*
?kTdxdydz, n?n0e?mghkT
mgh, p?p0e
7、迁移过程基本公式:
dudy(1)内摩擦: Fr???dQdtdMdt?S, ??13???
(2)热传导: ??KdTdyd?dy?S, K?13???CV??CV??
(3)扩 散: ??D?S, D?13??