大学物理电磁学公式总结(精选18篇)由网友“广式早点螺蛳粉”投稿提供,下面是小编给大家整理后的大学物理电磁学公式总结,欢迎大家借鉴与参考,希望对大家有所帮助。
篇1:大学物理电磁学公式总结
定律和定理
1. 矢量叠加原理:任意一矢量 可看成其独立的分量 的和。即: =∑ (把式中 换成 、、、、、就分别成了位置、速度、加速度、力、电场强度和磁感应强度的叠加原理)。
2. 牛顿定律: =m (或 = );牛顿第三定律: ′= ;万有引力定律:
3. 动量定理: →动量守恒: 条件
4. 角动量定理: →角动量守恒: 条件
5. 动能原理: (比较势能定义式: )
6. 功能原理:A外+A非保内=ΔE→机械能守恒:ΔE=0条件A外+A非保内=0
7. 理想气体状态方程: 或P=nkT(n=N/V,k=R/N0)
8. 能量均分原理:在平衡态下,物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能,其大小都为kT/2。
克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。
开尔文表述:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用的功而不产生其它影响。
实质:在孤立系统内部发生的过程,总是由热力学概率小的宏观状态向热力学概率大的状态进行。亦即在孤立系统内部所发生的过程总是沿着无序性增大的方向进行。
9. 热力学第一定律:ΔE=Q+A
10.热力学第二定律: 孤立系统:ΔS>0
(熵增加原理)
11. 库仑定律:
(k=1/4πε0)
12. 高斯定理: (静电场是有源场)→无穷大平板:E=σ/2ε0
13. 环路定理: (静电场无旋,因此是保守场)
θ2
I
r P o R
θ1
I
14. 毕奥—沙伐尔定律:
直长载流导线:
无限长载流导线:
载流圆圈: ,圆弧:
电磁学
1. 定义:
= /q0 单位:N/C =V/m
B=Fmax/qv;方向,小磁针指向(S→N);单位:特斯拉(T)=104高斯(G)
① 和 :
=q( + × )洛仑兹公式
②电势:
电势差: 电动势: ( )
③电通量: 磁通量: 磁通链:ΦB=NφB单位:韦伯(Wb)
Θ ⊕
-q +q
S
④电偶极矩: =q 磁矩: =I =IS
⑤电容:C=q/U 单位:法拉(F)
乘自感:L=Ψ/I 单位:亨利(H)
乘互感:M=Ψ21/I1=Ψ12/I2 单位:亨利(H)
⑥电流:I = ; 乘位移电流:ID =ε0 单位:安培(A)
⑦乘能流密度:
2. 实验定律
① 库仑定律: ②毕奥—沙伐尔定律: ③安培定律:d =I ×
④电磁感应定律:ε感= – 动生电动势:
感生电动势: ( i为感生电场)
乘⑤欧姆定律:U=IR( =ρ )其中ρ为电导率
3. 乘定理(麦克斯韦方程组)
电场的高斯定理: ( 静是有源场)
( 感是无源场)
磁场的高斯定理: ( 稳是无源场)
( 感是无源场)
电场的环路定理: (静电场无旋)
(感生电场有旋;变化的磁场产生感生电场)
安培环路定理: (稳恒磁场有旋)
(变化的电场产生感生磁场)
4. 常用公式
①无限长载流导线: 螺线管:B=nμ0I
② 带电粒子在匀强磁场中:半径 周期
磁矩在匀强磁场中:受力F=0;受力矩
③电容器储能:Wc= CU2 乘电场能量密度:ωe= ε0E2 电磁场能量密度:ω= ε0E2+ B2
乘电感储能:WL= LI2 乘磁场能量密度:ωB= B2 电磁场能流密度:S=ωV
④ 乘电磁波:C= =3.0×108m/s 在介质中V=C/n,频率f=ν=
波动学
篇2:大学物理电磁学公式总结
概念(2113定义和相关公式)
1. 位置矢量: ,其5261在直角坐标系中: ; 角位置:4102θ1653
2. 速度:平均速度: 速率: ( )角速度:
角速度与速度的关系:V=rω
3. 加速度: 或平均加速度: 角加速度:
在自然坐标系中 其中 (=rβ), (=r2 ω)
4. 力: =m (或 = ) 力矩: (大小:M=rFcosθ方向:右手螺旋法则)
5. 动量: ,角动量: (大小:L=rmvcosθ方向:右手螺旋法则)
6. 冲量: (= Δt);功: (气体对外做功:A=∫PdV)
mg(重力) → mgh
-kx(弹性力) → kx2/2
F= (万有引力) → =Ep
(静电力) →
7. 动能:mV2/2
8. 势能:A保= – ΔEp不同相互作用力势能形式不同且零点选择不同其形式不同,在默认势能零点的情况下:
机械能:E=EK+EP
9. 热量: 其中:摩尔热容量C与过程有关,等容热容量Cv与等压热容量Cp之间的关系为:Cp= Cv+R
10. 压强:
11. 分子平均平动能: ;理想气体内能:
12. 麦克斯韦速率分布函数: (意义:在V附近单位速度间隔内的分子数所占比率)
13.平均速率:
方均根速率: ;最可几速率:
14. 熵:S=KlnΩ(Ω为热力学几率,即:一种宏观态包含的微观态数)
15. 电场强度: = /q0 (对点电荷: )
16. 电势: (对点电荷 );电势能:Wa=qUa(A= –ΔW)
17. 电容:C=Q/U ;电容器储能:W=CU2/2;电场能量密度ωe=ε0E2/2
18. 磁感应强度:大小,B=Fmax/qv(T);方向,小磁针指向(S→N)。
篇3:大学物理电磁学公式总结
第一章(静止电荷的电场)
1.电荷的基本性质:两种电荷,量子性,电荷守恒,相对论不变性。
2.库仑定律:两个静止的点电荷之间的作用力
F=
3.电力叠加原理:F=ΣFi
kq1q2r2=
q1q2
4πε0r2
4.电场强度:E=,q0为静止电荷
q0
5.场强叠加原理:E=ΣEi
用叠加法求电荷系的静电场:
E=iE=
6.电通量:Φe=
4πε0r2idq
qi
(离散型)(连续型)
4πε0r27.高斯定律:=Σqints
ε0
1
8.典型静电场:
1)均匀带电球面:E=0(球面内)
E=
2)均匀带电球体:E=
qqq
4πε0r2(球面外)
ρε0
4πε0R
=3(球体内)
E=
4πε0r2λ
(球体外),方向垂直于带电直线
3)均匀带电无限长直线:
E=
2πε0r
4)均匀带电无限大平面:
E=
ε0
,方向垂直于带电平面
9.电偶极子在电场中受到的力矩:
M=p×E
第三章(电势)
1.静电场是保守场:
=0L
2.电势差:φ1φ2=(p1)
电势:φp=(P0是电势零点)(p)电势叠加原理:φ=Σφi3.点电荷的电势:φ=
q4πε0r
(p0)
(p2)
dq
电荷连续分布的带电体的电势:
φ=4πεr
0
4.电场强度E与电势φ的关系的微分形式:
E=-gradφ=-φ=-(i+j+k)
xyz
φφφ
电场线处处与等势面垂直,并指向电势降低的方向;电场线密处等势面间距小。
5.电荷在外电场中的电势能:W=qφ
移动电荷时电场力做的功:
A12=q(φ1φ2)=W1-W2
电偶极子在外电场中的电势能:W=-pE
第四章(静电场中的导体)
1.导体的静电平衡条件:Eint=0,表面外紧邻处Es⊥表面或导体是个等势
体。
2.静电平衡的导体上电荷的分布:
Qint=0,=ε0E
3.计算有导体存在时的静电场分布问题的基本依据:
高斯定律,电势概念,电荷守恒,导体经典平衡条件。
4.静电屏蔽:金属空壳的外表面上及壳外的电荷在壳内的合场强总为零,
因而对壳内无影响。
第五章(静电场中的电介质)
1.电介质分子的电距:极性分子有固有电距,非极性分子在外电场中产生
感生电距。2.电介质的极化:在外电场中固有电距的取向或感生电距的产生使电介质
的表面(或内部)出现束缚电荷。
电极化强度:对各向同性的电介质,在电场不太强的情况下
P=ε0(εr-1)E=ε0XE
面束缚电荷密度:’=Pen3.电位移:D=ε0E+P
对各向同性电介质:D=ε0εrE=εED的高斯定律:=q0intS4.电容器的电容:C=UQ
5.平行板电容器:C=
ε0εrSd
并联电容器组:C=ΣCi串联电容器组:=Σ
CCi11
6.电容器的能量:
W=
1Q22C
=CU2=QU
22
ε0εrE2
211
7.电介质中电场的能量密度:ωe=
第六章(恒定电流)
1.电流密度:J=nqv
电流:I=s
=2DE
电流的连续性方程:=-s2.恒定电流:=0s
dqintdt
恒定电场:稳定电荷分布产生的电场
=0s
3.欧姆定律:U=IRJ=E(微分形式)
电阻:R=ρSl
4.电动势:非静电力反抗静电力移动电荷做功,把其它种形式的能量转换为电势能,产生电势升高。
Ε=
Aneq
=L
篇4:大学物理电磁学公式总结
一、电容:1、定义式C=Q/ΔU=Q(U1—U2)
2、几种电容器:(1)平行板电容器 C=εS/d,
(2)圆柱形电容器C=2πεl/ln(R2/R1)
(3)球形电容器 C=4лεR2R3/(R2-R3)
3、并联 C=C1+C2+……
4、串联 1/C=1/C1+1/C2+……
二、库仑定律回:F=q1q2r/(4лε。r^3)
三、电答场强度:E=F/q。
四、电势U:
U=∫°E·dl
p
五、电势差Uab=Ua-Ub
篇5:大学物理电磁学知识点
【一】
感应电流产生的磁场,总是在阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化。
楞次定律的核心,也是最需要大家记住的是“阻碍”二字。
在高中物理利用楞次定律解题,我们可以用十二个字来形象记忆:“增反减同,来拒去留,增缩减扩”。
楞次定律(Lenzlaw)是一条电磁学的定律,从电磁感应得出感应电动势的方向。其可确定由电磁感应而产生之电动势的方向。它是由_理学家海因里希·楞次(HeinrichFriedrichLenz)在1834年发现的。
楞次定律是能量守恒定律在电磁感应现象中的具体体现。楞次定律还可表述为:感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。
对楞次定律的正确理解与使用分析:
第一,电磁感应楞次定律的核心内容是“阻碍”二字,这恰恰表明楞次定律实质上就是能的转化和守恒定律在电磁感应现象中的特殊表达形式;
第二,这里的“阻碍”,并非是阻碍引起感应电流的原磁场,而是阻碍(更确切来描述应该是“减缓”)原磁场磁通量的变化;
第三,正因阻碍是的是“变化”,所以,当原磁场的磁通量增加(或减少)而引起感应电流时,则感应电流的磁场必与原磁场反向(或同向)而阻碍其磁通量的增加(或减少),概括起来就是,增加则反向,减少则同向。这就是老师总结的做题应用定律“增反减同”四字要领的由来。
楞次定律阻碍的表现有哪些方式?
(1)产生一个反变化的磁场。
(2)导致物体运动。
(3)导致围成闭合电路的边框发生形变。
楞次定律的应用步骤
具体应用包括以下四步:
第一,明确引起感应电流的原磁场在被感应的回路上的方向;
第二,搞清原磁场穿过被感应的回路中的磁通量增减情况;
第三,根据楞次定律确定感应电流的磁场的方向;
第四,运用安培定则判断出感生电流的方向。
高中物理网编辑提醒大家,楞次定律要灵活运用,有些题可以通过“感应电流的磁场阻碍相对运动”出发来判断。
在一些由于某种相对运动而引起感应电流的电磁感应现象中,如运用楞次定律从“感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量变化”出发来判断感应电流方向,往往会比较困难。
对于这样的问题,在运用楞次定律时,一般可以灵活处理,考虑到原磁场的磁通量变化又是由相对运动而引起的,于是可以从“感应电流的磁场阻碍相对运动”出发来判断。
【二】
磁感应强度(magneticfluxdensity),描述磁场强弱和方向的物理量,是矢量,常用符号B表示,国际通用单位为特斯拉(符号为T)。磁感应强度也被称为磁通量密度或磁通密度。在物理学中磁场的强弱使用磁感应强度来表示,磁感应强度越大表示磁感应越强;磁感应强度越小,表示磁感应越弱。
磁感应强度的定义公式
磁感应强度公式B=F/(IL)
磁感应强度是由什么决定的?磁感应强度的大小并不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。
如果是一块磁铁,那么B的大小之和这块磁铁的大小和磁性强弱有关。
如果是电磁铁,那么B与I、匝数及有无铁芯有关。
物理网很多文章都建议同学们采用类比的方法来理解各个物理量。我们用电阻R来做个对比。
R的计算公式是R=U/I;可一个导体的电阻R大小并不是由U或者I来决定的。而是由其导体自身属性决定的,包括电阻率、长度、横截面积。同样,磁感应强度B也不是由F、I、L来决定的,而是由磁极产生体本身的属性。
如果同学们有时间,可以把静电场中电容的两个公式来对比着复习、巩固下。
B为矢量,方向与磁场方向相同,并不是在该处电流的受力方向,运算时遵循矢量运算法则(左手定则)。
描述磁感应强度的磁感线
在磁场中画一些曲线,用(虚线或实线表示)使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同(且磁感线互不交叉),这些曲线叫磁感线。
磁感线是闭合曲线。规定小磁针的北极所指的方向为磁感线的方向。磁铁周围的磁感线都是从N极出来进入S极,在磁体内部磁感线从S极到N极。
磁感线都有哪些性质呢?
⒈磁感线是徦想的,用来对磁场进行直观描述的曲线,它并不是客观存在的。
⒉磁感线是闭合曲线;磁铁的磁感线,外部从N指向S,内部从S指向N;
⒊磁感线的疏密表示磁感应强度的强弱,磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向。
⒋任何两条磁感线都不会相交,也不能相切。
磁感线(不是磁场线)的性质与电场线的性质对比来记忆。
磁感应强度B的所有计算式
磁感应强度B=F/IL
磁感应强度B=F/qv
磁感应强度B=ξ/Lv
磁感应强度B=Φ/S
磁感应强度B=E/v
其中,F:洛伦兹力或者安培力
q:电荷量
v:速度
ξ:感应电动势
E:电场强度
Φ:磁通量
S:正对面积
磁通量
磁通量是闭合线圈中磁感应强度B的累积。
⒈定义一:φ=BS,S是与磁场方向垂直的面积,如果平面与磁场方向不垂直,应把面积投影到与磁场垂直的方向上,求出投影面积;
⒉定义二:表示穿过某一面积磁感线条数;此时,我们认为B代表的意义是单位面积内的磁感线密度。
磁通量是标量,但有正、负,正、负号不代表方向,仅代表磁感线穿入或穿出。同学们能不能想到其他类似的物理量呢?比如,电流,也是有“运动方向”的标量。
当一个面有两个方向的磁感线穿过时,磁通量的计算应算“纯收入”,即ф=ф-ф(ф为正向磁感线条数,ф为反向磁感线条数。)
篇6:大学物理电磁学知识点
步骤1.模型归类
做过一定量的物理题目之后,会发现很多题目其实思考方法是一样的,我们需要按物理模型进行分类,用一套方法解一类题目。例如宏观的行星运动和微观的电荷在磁场中的偏转都属于匀速圆周运动,关键都是找出什么力_了向心力;此外还有杠杆类的题目,要想象出力矩平衡的特殊情况,还有关于汽车启动问题的考虑方法其实同样适用于起重机吊重物等等。物理不需要做很多题目,能够判断出物理模型,将方法对号入座,就已经成功了一半。
步骤2.解题规范
高考越来越重视解题规范,体现在物理学科中就是文字说明。解一道题不是列出公式,得出答案就可以的,必须标明步骤,说明用的是什么定理,为什么能用这个定理,有时还需要说明物体在特殊时刻的特殊状态。这样既让老师一目了然,又有利于理清自己的思路,还方便检查,最重要的是能帮助我们在分步骤评分的评分标准中少丢几分。
步骤3.大胆猜想
物理题目常常是假想出的理想情况,几乎都可以用我们学过的知识来解释,所以当看到一道题目的背景很陌生时,就像今年高考物理的压轴题,不要慌了手脚。在最后的20分钟左右的时间里要保持沉着冷静,根据给出的物理量和物理关系,把有关的公式都列出来,大胆地猜想磁场的势能与重力场的势能是怎样复合的,取最值的情况是怎样的,充分利用图像_的变化规律和数据,在没有完全理解题目的情况下多得几分是完全有可能的。
篇7:大学物理电磁学知识点
图象法
应用图象描述规律、解决问题是物理学中重要的手段之一.因图象中包含丰富的语言、解决问题时简明快捷等特点,在高考中得到充分体现,且比重不断加大。
涉及内容贯穿整个物理学.描述物理规律的最常用方法有公式法和图象法,所以在解决此类问题时要善于将公式与图象合一相长。
对称法
利用对称法分析解决物理问题,可以避免复杂的数学演算和推导,直接抓住问题的实质,出奇制胜,快速简便地求解问题。像课本中伽利略认为圆周运动最美(对称)为牛顿得到万有引力定律奠定基础。
估算法
有些物理问题本身的结果,并不一定需要有一个很准确的答案,但是,往往需要我们对事物有一个预测的估计值.像卢瑟福利用经典的粒子的散射实验根据功能原理估算出原子核的半径。
采用“估算”的方法能忽略次要因素,抓住问题的主要本质,充分应用物理知识进行快速数量级的计算。
微元法
在研究某些物理问题时,需将其分解为众多微小的“元过程”,而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的,这样,我们只需分析这些“元过程”,然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理,进而使问题求解.像课本中提到利用计算摩擦变力做功、导出电流强度的微观表达式等都属于利用微元思想的应用。
篇8:成人高考物理电磁学公式
成人高考物理电磁学公式汇编
(一)直流电路
1、电流的定义: I = (微观表示: I=nesv,n为单位体积内的电荷数)
2、电阻定律: R=ρ (电阻率ρ只与导体材料性质和温度有关,与导体横截面积和长度无关)
3、电阻串联、并联:
串联:R=R1+R2+R3 +……+Rn
并联: 两个电阻并联: R= 4、欧姆定律: (1)部分电路欧姆定律: U=IR (2)闭合电路欧姆定律:I =
路端电压: U = e -I r= IR
电源输出功率: = Iε-I r = 电源热功率:
电源效率: = = (3)电功和电功率:
电功:W=IUt 电热:Q= 电功率:P=IU
对于纯电阻电路: W=IUt= P=IU =
对于非纯电阻电路: W=Iut >P=IU>(4)电池组的串联:每节电池电动势为 `内阻为 ,n节电池串联时:
电动势:ε=n 内阻:r=n
(二)电场
1、电场的力的性质:
电场强度:(定义式) E = (q 为试探电荷,场强的大小与q无关)
点电荷电场的场强: E = (注意场强的矢量性)
2、电场的能的性质:
电势差: U = (或 W = U q )
UAB = φA - φB
电场力做功与电势能变化的关系:DU = - W
3、匀强电场中场强跟电势差的关系: E = (d 为沿场强方向的距离)
4、带电粒子在电场中的运动:
① 加速: Uq = mv2
②偏转:运动分解: x= vo t ; vx = vo ; y = a t2 ; vy= a t
(三)磁场
1、几种典型的磁场:通电直导线、通电螺线管、环形电流、地磁场的磁场分布。
2、磁场对通电导线的作用(安培力):F = BIL (要求 B⊥I, 力的方向由左手定则判定;若B‖I,则力的大小为零)
3、磁场对运动电荷的作用(洛仑兹力): F = qvB (要求v⊥B, 力的方向也是由左手定则判定,但四指必须指向正电荷的运动方向;若B‖v,则力的大小为零)
4、带电粒子在磁场中运动:当带电粒子垂直射入匀强磁场时,洛仑兹力提供向心力,带电粒子做匀速圆周运动。即: qvB =
可得: r = , T = (确定圆心和半径是关键)
(四)电磁感应
1、感应电流的方向判定:①导体切割磁感应线:右手定则;②磁通量发生变化:楞次定律。
2、感应电动势的大小:① E = BLV (要求L垂直于B、V,否则要分解到垂直的方向上 ) ② E = (①式常用于计算瞬时值,②式常用于计算平均值)
(五)交变电流
1、交变电流的产生:线圈在磁场中匀速转动,若线圈从中性面(线圈平面与磁场方向垂直)开始转动,其感应电动势瞬时值为:e = Em sinωt ,其中 感应电动势最大值:Em = nBSω .
2 、正弦式交流的有效值:E = ;U = ; I =
(有效值用于计算电流做功,导体产生的热量等;而计算通过导体的电荷量要用交流的平均值)
3 、电感和电容对交流的影响:
① 电感:通直流,阻交流;通低频,阻高频
② 电容:通交流,隔直流;通高频,阻低频
③ 电阻:交、直流都能通过,且都有阻碍
4、变压器原理(理想变压器):
①电压: ② 功率:P1 = P2
③ 电流:如果只有一个副线圈 : ;
若有多个副线圈:n1I1= n2I2 + n3I3
5、电磁振荡(LC回路)的周期:T = 2π 四、光学
1、光的折射定律:n =
介质的折射率:n = 2、全反射的条件:①光由光密介质射入光疏介质;②入射角大于或等于临界角。 临界角C: sin C = 3、双缝干涉的规律:
①路程差ΔS = (n=0,1,2,3--) 明条纹
(2n+1) (n=0,1,2,3--) 暗条纹
② 相邻的两条明条纹(或暗条纹)间的距离:ΔX = 4、光子的能量: E = hυ = h ( 其中h 为普朗克常量,等于6.63×10-34Js, υ为光的频率) (光子的能量也可写成: E = m c2 )
(爱因斯坦)光电效应方程: Ek = hυ - W (其中Ek为光电子的最大初动能,W为金属的逸出功,与金属的种类有关)
5、物质波的波长: = (其中h 为普朗克常量,p 为物体的动量)
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篇9:大学物理与中学物理电磁学的衔接论文
作为高等院校理工农科等专业必修的一门基础理论课,大学物理对非物理类专业学生后续课程的学习和分析解决问题能力的提高都有很大帮助。通过中学物理的学习,大部分学生对大学物理课程中所要学习的一些物理概念和物理规律自认为很熟悉,往往会忽视这些概念内涵的理解,特别是相关物理规律的描述当从特殊到一般、均匀到非均匀情况下所采用的数学手段发生变化,使得许多学生感觉到大学物理的学习比较困难。另一方面,由于中学物理与大学物理在不同的教学环节中有一些区别,大学物理中会介绍当前高新技术领域中的基础性物理原理,同时大力加强了现代物理学的重要观念。而大一学生还无法从中学物理的学习惯性中解脱出来,会逐渐对大学物理的学习缺乏兴趣。所以如何在新形势下做好大学物理与中学物理教学的有效衔接,是目前大学物理教育工作者面对的一个迫切需要解决的问题。由于大部分概念较为抽象且涉及的数学物理方法较多,电磁学教学一直是大学物理教学中的一个难点。在多年的教学中发现大部分学生都觉得这部分学习起来感觉很难,概念容易混淆,并且学生自主分析问题、解决问题的能力较差,并对中学物理知识已形成固定思维模式。大学物理是中学物理的升华,随着深度和难度的增加,如何实现让学生从中学物理到大学物理的顺利过渡,是新形势下教育改革实践的重要内容。文章主要基于目前大学物理和中学物理中电磁学部分的教学现状出发对本部分知识点进行比较分析,以期对该部分知识点的教学衔接有所帮助。
篇10:大学物理与中学物理电磁学的衔接论文
1.1电学部分的衔接
首先对于电场强度、电场强度的叠加和点电荷的电场等方面,大学物理更强调矢量的性质,并强调物质存在的两种方式:“场”与“实物”的区别,及弥散性和叠加性。在传统的中学物理的教材和讲授中,对“场”的这两个特性都是略微指出。只要有场源电荷,就会在空间激发电场,而场的分布与其他实物不同,它具有“无处不在”的弥散性和空间叠加性,而大多实物都是有形态有尺度并占用一定空间的物质,并在同一空间不能叠加。对该部分讲解可以举生活中的例子,比如现在通讯手段十分发达,可以通过手机在某一个固定位置能够探测到众多的wifi信号来说明“场”的弥散性和叠加性,比如同一个空间可以被无数的“场”同时占用,而不同的实物却不能同时占用同一空间。这样通过生活中的一些实例分析,让学生更加清楚直观地理解“场”的弥散性和叠加性这两个特点。当然也可以证实场与实物一样,也具有能量、动量和质量等重要性质。正是由于场的弥散性和叠加性这两大特点,大学物理电磁学部分的学习中对于分均匀分布的电场的计算通常采用微积分的方法,因为对无穷多个小电荷元激发的电场的叠加就是积分。
另一方面,电磁场作为与空间位置有关的矢量点函数,在积分中要涉及到矢量的运算,这也是电磁场矢量叠加必然的数学工具。以电势为例,下面详细讨论中学物理与大学物理中的异同。在中学教材中,电势被定义为:如果在电场中选一个标准位置,那么电场中某点跟标准为止间的电势差。电势差跟高度差相似,被选作标准位置间的电势为零。电势和电势差单位相同。由电势的概念可知,电场中某点电势在数值上等于单位正电荷由改点移动到标准位置(零电势点)时,电场力做的功。电场中某点电势的大小与电势零点的选取有关。在大学物理中,对电势有更加具体的`表述。如果选取无穷远处为电势零点,空间中任一点P的电势就等于:。
由于电场力做功与路径无关,对于空间中任意两点P和Q,我们有,即,表示P、Q两点间的电势差等于P点的电势减去Q点的电势。在实际工作中常常以地面或者电器外壳的电势为0,这样各点的电势值也将随之改变,但是两点之间的电势差与参考点的选取无关。通过比较可知,大学物理对此概念的描述在定性引入的基础上,定量给出了具体的计算公式。另外,对电动势的讲授上,中学教材只是从能量转化的角度定义了电动势是把其他形式的能(如化学能)转化为电能的本领;大学物理在能量转化的基础上,又引入了“非静电力”等概念来揭示电动势的本质:把单位正电荷从负极通过电源内部移动到正极时非静电力做的功,并给出了具体的数学表达式。
1.2磁学部分的衔接
首先,对于电流磁场的理论知识,中学物理教材定性地描述了电流产生的磁场以及判定磁场方向的一个重要方法,即右手定则(或者叫安培定则):用右手握住导线(或螺旋管),让伸直的拇指(或弯曲的四指)的方向与电流的方向一致,弯曲的四指(或伸直的拇指)所指的就是磁感线的环绕方向(螺旋管内部磁感线的方向)。通过上述方法可以很容易判定直线电流和通电螺旋管(包括环形电流)产生的磁场。大学物理教材中首先列举了几种典型的磁现象,如奥斯特实验、磁铁对载流导线的作用等。然后引入磁感应强度以及磁通量的概念,对于任意形状的载流导线在给定点所产生的磁感应强度,可以看作是导线上各个电流元在该点产生的磁感应强度的叠加。可以通过毕奥-萨伐尔(后面简称“毕萨”)定律定量计算出任意形状的载流导线在给定点产生的磁场大小和方向。当然,用毕萨定律判断载流导线在空间某点产生的磁场方向与中学教材中讲述的根据安培定则判断方向的结论是一致的,只不过用了矢量的数学运算。
其次,在磁场对通电导线的作用的阐述方面,中学物理教材只能计算电流方向与磁场方向垂直的直导线在匀强磁场中所受安培力的大小,并用左手定则判断其方向;大学物理教材可以根据安培定律计算磁场对任意形状载流导线的作用力(通常叫安培力),并用矢量叉积法或者右螺旋法则判断其方向。并且大学物理中还可以计算无限长两平行载流直导线间的相互作用力以及磁场对载流线圈的作用力。另外,中学教材从基本的电磁感应现象入手,通过载流导线在磁场中的受力,先定义这种力叫作“安培力”,再详细研究影响安培力大小的因素,写成公式即:B=F/IL。而在大学物理教材中,可以分别从运动电荷在磁场中的受力和安培定律的基础上对磁感应强度进行定义。中学教材中并没有体现磁感应强度的方向与安培力的方向的关系,因为高中生没有学过微元法,用一小段通电导线检测物体所受的安培力,这样的实验演示比较形象直观。但测得的磁感应强度是一小段通电导线在一定范围内的平均值,并不适用于非匀强磁场。大学物理教材中磁感应强度的定义与毕萨定律和安培定律相对应,但在实际上不可能得到单独的电流元,所以没有办法用实验直接确定两个电流元之间的相互作用,只能从闭合载流回路的实验中间接地反推出来结果。
最后,在对电磁感应的学习上,中学物理教材首先是通过一些基本的电磁感应现象来研究电磁感应的产生条件,即只要闭合回路所包围面积的磁通量发生变化,回路中就一定有感应电流产生,另外感应电流的方向可以由楞次定律判断。在中学物理的课堂教学中,应该引导学生通过积极思考和查阅相关资料来主动地获得电磁感应相关的背景知识,要让学生自己深刻体会到这一理论是以法拉第为代表的一批科学家通过很多年的探索才发现的。相比较而言,大学物理教材更强调对法拉第电磁感应定律中动生电动势和感生电动势的理解,即磁通量变化的两种原因上。对于这两部分的讲述重点应该放在感生电场和洛伦兹力这两点上,它们起到一个承前启后的衔接作用:前者为学习电磁波做准备,后者可看作对前面知识的复习和巩固。
2结语
在大学物理电磁学部分教学中,要让学生真切地感受到大学物理不仅仅是中学物理课程的简单重复,让学生能够理解大学物理对研究对象以及所学定理的阐述更具有一般性,要重视高等数学表达式的物理内涵,建立物理思维。所以,做好大学物理和中学物理内容的衔接,有利于学生更深入地理解大学物理的教学内容,增强学习兴趣,提高教学效果。
参考文献
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篇11:高中电磁学知识点总结
高中电磁学知识点总结
电磁学包括静电场、稳恒电流、磁场、电磁感应、交流电、电磁振荡和电磁波,我们看看下面的高中电磁学知识点总结吧!
高中电磁学知识点总结
一、重要概念和规律
(一)重要概念
1.两种电荷、电量(q)
自然界只存在两种电荷。用丝绸摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫做正电荷,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒上带的电荷叫做负电荷。注意:两种物质摩擦后所带的电荷种类是相对的。电荷的多少叫电量。在SI制中,电量的单位是C(库)。
2.元电荷、点电荷、检验电荷
元电荷是指一个电子所带的电量e=1.6×10-19C。点电荷是指不考虑形状和大小的带电体。检验电荷是指电量很小的点电荷,当它放入电场后不会影响该电场的性质。
3.电场、电场强度(E)、电场力(F)
电场是物质的一种特殊形态,它存在于电荷的周围空间,电荷间的相互作用通过电场发生。电场的基本特性是它对放入其中的电荷有电场力的作用。电场强度是反映电场的力的性质的物理量。
描述电场强度有几种方法。
其一,用公式法定量描述;定义式为E=F/q,适用于任何电场。真空中的点电荷的场强为E=kq/r2。匀强电场的场强为E=U/d。 要注意理解:①场强是电场的一种特性,与检验电荷存在与否无关。②E是矢量。它的方向即电场的方向,规定场强的方向是正电荷在该点受力的方向。③注意区别三个公式的物理意义和适用范围。④几个电场叠加计算合场强时,要按平行四边形法则求其矢量和。
其二,用电场线形象描述:电场线的密(疏)程度表示场强的强(弱)。电场线上某点的切线方向表示该点的场强方向。匀强电场中的电场线是方向相同、距离相等的互相平行的直线。要注意:a.电场线是使电场形象化而假想的线.b.电场线起始于正电行而终止于负电荷。c.电场中任何两条电场线都不相交。电场力是电荷间通过电场相互作用的力。正(负)电荷受力方向与E的方向相同(反)。
4.电势能(B)、电势(U)、电势差(UAB)
电势能是电荷在电场中具有的势能。要注意理解:①物理意义;电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。②电势能是相对的,通常取电荷在无限远处的电势能为零,这样,电势能就有正负。③电场力对电荷所做的正(负)功总等于电荷电势能的减少(增加),即WAB=εA-εB。(A点电势高于B点)。④电场力移动电荷做功,只跟电荷的始、末位置有关,跟具体路径无关。
电势是反映电场的能的性质的物理量.描述电势有几种方法。其一,用公式法定量描述:电场中某点的电势定义为U=ε/q。要注意理解:①电势是电场的一种特性,与检验电荷存在与否无关。②电势是标量。③在SI制中的单位:1V=1J/C。④电势是相对的,通常取无限远处(或大地)的电势为零,这样,电势就有正负。⑤几个电场叠加计算合电势时,只需求各个电场在该点产生的电势的代数和。其二,用等势面形象描述:任意两个等势面不能相交。等势面与电力线垂直。不同等势面的电势沿电力线方向逐渐降低。任何相邻两等势面间的电势差相等,场强大(小)的地方等势面间的距离小(大)。在同一等势面上的任何两点间移动电荷时,电场力不做功。在匀强电场中的等势面是一族限电力线垂直的平面。
电势差指电场中两点间的电势的差值,有时又叫做电压。表示为UAB=UA-UB。注意:①电场中两点间的电势差值是绝对的。电场中某点的电势实际上是指该点与无穷远处间的电势差。②电势差有正负,UAB=-UBA。
5.电客(C)
电容器的电容定义为C=Q/U。注意理解:①电容是表征电容器特性的物理量。对于给定的电容器,C一定。②电容器所带电量指每个导体(或极板)所带电量的绝对值。③电容器的电容只眼它的结构(两个导体的大小、形状、相对位置)、介质性质有关,而与它所带的电量q和电势差U无关。④平行板电容器的电容C=εS/4πkd,表示C与介电常数ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。⑤电容器的额定电压应低于击穿电压。
6.电流强度(I)
电流强度是表示电流强弱的物理量。定义为I=q/t,要注意理解:①电流的形成:电荷的定向移动。②导体中存在持续电流的条件:一是要有可移动的电荷;二是保持导体两端的电势差(如电源)。③电流的方向:规定正电荷的移动方向为电流方向。在外(内)电路电流从电源的正(负)极流向负(正)极。④导体中自由电子定向移动速率并不快,电流的传导速率即电场的传播速率等于光速。
7.电阻(R)、电阻率(ρ)、超导体
电阻是表示导体对电流的阻碍作用的物理量,定义为R=U/I,其单位根据欧姆定律规定是欧姆,即1欧=1伏/安。电阻是导体的一种特性。电阻率是反映材料导电性好坏的物理量,根据电阻定律定义为ρ=RS/l,单位是欧姆“Ω·m”,各种材料的电阻率都随温度而变化,金属的电阻率随温度的升高(降低)而增大(减小)。当温度降低到绝对零度附近时某些金属、合金和化合物的电阻率会突然减小为零,此谓超导现象。处于这种状态的导体叫做超导体。超导体的电阻为零。
8.电功(W)电热(Q)、电功率(P)
电功是描述电路中电能转化为其它形式的能的物理量。可表示为W=UIt。在纯电阻电路中,W=UIt=I2Rt=U2t/R。电功的实用单位 1干瓦小时(度)=3.6×106焦。电热指电流通过导体产生的热量。在纯电阻电路里,W=Q,即电能全部转化为内能。在非纯电阻(如含电动机、电解槽等用电器)电路里,w>Q;电功率是描述电流做功快慢的物理量,可表示为P=W/t=UI。在纯电阻电路中,P=UI=I2R=U2/R。
9.电源、电动势(ε)、路端电压(U)
电源是把其他形式的能转化为电能的装置。对于给定的电源,电动势、内电阻和允许通过的最大电流一定。电动势是表征电源特性的物g量之一。要注意理解:①S是由电源本身所决定的,跟外电路的情况无关。②ε的物理意义;电动势在数值上等于路中通过1库仑电量时电源所提供的电能。③注意区别电动势和电压的概念。电动势是描述其他形式的能转化成电能的.物理量,是反映非静电力做功的特性。电压是描述电能转化为其他形式的能的物理量,是反映电场力做功的特性。路端电压是外电路两端的电压。可表示为:U=ε-U'(U'= Ir)。要明确:①U随I的变化规律。当I增大时,U减小;当I=0时,U=ε。②U随R的变化规律:当R增大(减小)时,U随着增大(减小)当R→∞(断路)时,U=ε(据此原理可用伏特计直接测ε)。当R→0(短路)时,U→0,此时有I=ε/r,电流很大。
10.磁性、磁体、磁极、磁化
磁性指物体能吸引铁、钴、镍等物质的性质。具有磁性的物体叫磁体。磁体上最强的部分叫磁极,指南(北)的磁极叫南(北)极,用S(N)表示。磁化指使原来没有磁性的物体得到磁性的过程。
11.磁场、磁感强度(B)
磁场是一种特殊形态的物质,它存在于磁体周围的空间,磁体间的相互作用通过磁场发生。磁场的基本特性是它对放入其中的电流(或磁极)有磁场力的作用。磁感强度是反映磁场的力的性质的物理量。描述磁感强度有几种方法。其一,用公式定量描述。定义式为B=F/Il。要注意理解 :①B是磁场的一种特性,与磁场力F、电流强度I、导线长度l无关。B不是电流I所产生的磁场。②B是矢量。它的方向即围场的方向,规定B的方向是磁针N极在该点受力的方向。③在SI制中,B的单位为(T)特斯拉。其二,用磁感线描述:磁感线的密(疏)程度表示磁场的强弱。磁感线上某点的切线方向表示该点的磁场方向.匀强磁场中的磁感线是方向相同的距离相等的互相平行的直线;直线电流磁场的磁力线是以导线上各点为圆心的在限导线垂直的平面上的同心圆,通电螺线管磁场的磁力线与条形磁铁相似。要注意:a.磁感线是使磁场形象化而假想的线。b.磁感线是闭合曲线,在磁体外(内)部,从N(S)极到S(N)极。③磁场中任何两条磁力线都不相交。
12.磁通量(Φ)
为了研究穿过某一个面上的磁场,定义磁通量Φ=BScosθ要理解:①适用于匀强磁场。②物理意义:穿过磁场中某个面的磁感线条线。③θ为所研究的平面的法线与B的夹角。④磁通量有正负。⑤在SI制中的单位为韦伯(Wb),⑤由B=Φ/S,常称磁通密度。
13.电磁感应、感应电动势(ε)、感应电流(I)
电磁感应是指利用磁场产生电流的现象。所产生的电动势叫感应电动势。所产生的电流叫感应电流。要注意理解;①产生感应电动势的那部分导体相当于电源。②产生感应电动势与电路是否闭合无关,而产生感应电流必需闭合电路。③产生感应电流的两种叙述是等效的,即闭合电路的一部分导体作切割磁力线运动与穿过闭合电路中的磁通量发生变化等效。
14.自感现象、自感电动势、自感系数(L)
自感现象是指由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象。饰产生的感应电动势叫自感电动势。自感系数简称自感或电感,它是反映线圈特性的物理量。线图越长,单位长度上的匝数越多,截面积越大,它的自感系数越大。另外,有铁心的线囵的自感系数比没有铁心时要大得多。
15.交流电、表征交流电的物理量
交流电是指电流强度和方向都随时间作周期性变化的电流。交流电有单相和三相之分。中学所研究的是正弦交流电. 最大值 交流电的最大值是交流电在一周期内所能达到的最大值.有效值 交流电的有效值是根据电流热效应规定的,即如果在相同时间内交流电和直流电通过相同的电阻所产生的热量相等,则把这直流电的数值叫做这交流电的有效值。有效值=最大值/ 。注意:①该关系式适用于按正弦现律变化的交流电。②电气设备上所标的额定电压和额定充流以及电表测量的数值一般指有效值。③我国的交流电,照明电路电压为220伏,动力电路电压为380伏。周期(T)和频率(f)都是表征交流电变化快慢的物理量.其关系为:T=1/f。我国的交流电的周期为0.02S,频率是50Hz,电流方向每秒改变100次。
16.振荡电流、电磁振荡
振荡电流指大小和方向都作周期性变化的电流。通常由自感线圈和电容器组成的振荡电路(称LC回路)产生。电磁振荡是一种物理现象;在振荡电路里产生振荡的过程中,电容器极板上的电荷、回路中的电流以及与它们相联系的磁场和电场都在作周期性变化。电磁有无阻尼振荡(等幅振荡)和阻尼振荡(减幅振荡)之分。电磁振荡的过程可与简谐振动相类比。
17.电磁场、电磁波
电磁场是指由变化的电场和磁场组成的不可分离的统一的场。电磁场由近及远地传播形成电磁波。要注意理解:①没有静止的电磁场。②电磁波是横波,它的传播方向、电场方民_磁场方向互相会直。③传播电磁波不需要介质。
(二)、重要规律
1.电荷守恒定律
电荷守恒定律揭示了在电荷的分离和转移的过程冲总量保持不变的规律。要注意它在中和现象、三种起电(接触起电、摩擦起电、感应起电)过程、静电感应现象中的应用。
2.库仑定律
库仑定律反映了电荷间相互作用力的规律。可表示F=kQ1Q2/r2,其中静电力恒星k=9X109N·m2/C2.要注意:①适用于真空中的点电荷。②应用公式时,可把q和F的绝对值代入计算,库仑力的方向根据电荷的正负来判断。
3.处于静电平衡状态的导体的特点
处于静电平衡状态(指导体中没有电荷定向移动的状态)的导体的特点有四;其一,内部的场强处处为零。其二,表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。其三,电行只能分布在导体的外表面上(可用法拉第圆筒实验验证)。其四,该导体是一个等势体,它的表面是一个等势面。
4.电势差限电场力做功、跟电场强度的关系
电场中移动电荷时电场力做的功跟电势差的关系为W=qU。要注意:①公式适用于任何电场。②q、U、W三个量都有正、负。为避免错误,应用时,均取绝对值,功的正负可从电荷的正负及移动方向加以判断。③在电场力作用下,正(负)电荷总是从高(低)电势处移向低(高)电势处,且电荷的电势能减小。电势差跟电场强度的关系可从以下三方面理解:①大小关系:①U=Ed(适用于匀强电场,d为沿电场线方向的两点间距离)。②方向关系:场强的方向就是电势降低最快的方向.③单位关系:1V/m=1N/C。
5.带电粒子在电场中的运动规律
带电粒子在重力、电场力作用下。或处于平衡状态、或加速、或偏转(在匀强电场中作类抛体运动)。其运动规律同样遵循力学的三把金钥匙、只是在受力分析时要多考虑一个电场力而已。
6.电阻定律
电阻定律是一个实验定律,它揭示了影响导核电阻的因素间的关系。要注意理解:①当温度不变时,导线的电阻是由它的长短、粗细、材料决定的。而与加在导体两端的电压和通过的电流强度无关。②电阻还随着温度的升高而增大。③该公式适用于粗细均匀的金属导体及放度均匀一致的电解液
7.欧姆定律
部分电路欧姆定律为:I=U/R,要注意:①公式中的I、U、R三个量必须是属于同一段电路的。②适用范围;适用于金属导体和电解质的溶液,不适用于气体。或理解为仅适用于不含电源的某一部分电路。闭合电路欧姆定律可表示为:I=ε/(R+r),要注意:①适用于包括电源的整个闭合电路。②会从能量的转化观点理解Iε=IU+Ir的物理意义,明确电源的总功率(Iε)、输出功率(IU)和内电路消耗的功率(IU')及其关系。
8.焦耳定律
焦耳定律是定量反映电流热效应的规律。在SI制中表示为Q=I2Rt。要注意;①对任何电路,只要有电阻R存在,由电流热效应产生的热量都可用该公式计算。②在纯电阻电路中,还可表示为Q=UIt或U2t/R。③在SI制中Q用焦作单位。
9.电路串并联和电源串并联的特点
电路串并联要注意理解电压分配、电流分配、功率分配的规律。电源(相同电池)串并联要注意适用条件:当用电器额定电压高于单个电他的电动势时,应采用串联电池组。当用电器的额定电流比单个电地允许通过的最大电流大时,应采用并联电池组。必要时采用混联电池组。
10.改装电表的原理
将电流计改装成优特计.需给电流计串联一个分压电阻,该电阻可由R串=(n—1)Bg计算,其中n=U/Ug为电压量程扩大的倍数。将电流计改装螨安始计,需给电流计并取一个分流电阻,该电阻可由IgRg=(I-Ig)R并计算,其中n=I/Ig为电流量程扩大的倍数。
11.测量电阻的方法
(1)用伏安法测。应明确:当测量小(大)电阻时应采用安培计外(内)接法。(2)用欧姆计测。应理解:①这是一种能直接读出电阻值的粗略测量方法。②要先调零再测量。
12.磁极间的作用规律
磁极间相互作用的磁和同(异)名磁极相斥(吸)。
13.判定磁场方向的法则
用安培定则判定。注意;当判定直线电流的磁场方向时,大拇指表示充流方向,四指表示磁感线的环绕方向.当判定环形电流和通电螺线管的磁场方向时,大姆指表示磁感线的方向。四指表示电流方向。
14.磁场对电流的作用规律
(1)大小:电流所受的磁场力通常称为安培力。其大小F=BIlsinθ,注意:①适用于匀场磁场中长直通电导线.②θ为I与B的夹角。磁场对通电线圈有磁力矩作用,其大小 M=BIScosθ。注意:①适用于匀强磁场和辐向磁场 ②S为线圈(不一定有规则)面积。③θ为B与线圈平面的夹角。磁场对运动电荷的作用力通常称为洛仑兹力。其大小f=qvBsinθ。注意:①洛仑兹力是磁场对单个运动电荷的作用力,而安培力是磁场对通电导线上电流的作用力。②θ为B与v的夹角。在匀强磁场中,若θ=0,则电荷做匀速直线运动;若θ=90°,则电荷在向心力f=qvB作用下做匀速圆周运动,可以证明,电荷的运动周期跟轨道半径和运动速率无关。③f对运动电荷不做功。
(2)方向:由左手定则判既注意:当判定洛仑兹力方向时,四指的指向与正(负)电荷的运动方向相同(反)。
15.电磁感应规律
(1)感应电动势的大小:由法拉第电磁感应定律确定。公式一:ε=△Φ/△t。注意;①该式普遍适用于求平均感应电动势.②ε只与穿过电路的磁通量的变化率△Φ/△t有关,而与磁通的产生、磁通的大小及变化方式、电路是否闭合、电路的结构与材料等因素无关。公式二:ε=Blvsinθ。注意:①该式通常用于导体切割磁力线之时。且导线与磁感线互相垂直。②θ为v与B的夹角。l为导体切割磁感线的有效长度(即l为导体实际长度在垂直于B方向上的投影)。公式三:ε=L△I/△t。注意:①该公式由法拉第电磁感应定律推出。适用于自感现象。②ε与电流的变化率△I/△t成正比。
(2)感应电动势和感应电流的方向:感应电动势和感应电流的方向是一致的,均由楞次定律和右手定则来判定。方法一:楞次定律。注意:①正确理解楞次定律比右手定则有更深刻的物理本质。反映了在电磁感应现象中能的转化与守恒规律。即发电机的基本原理:机械能转化为电能。②普遍适用。只是当导体和磁场无相对运动时,用楞次定律较方便。③掌握应用楞次定律的正确步骤;第一步,明确原磁场的方向及穿过闭合电路中的磁通量增减情况;第二步。根据格次定律确定感生电流的磁场方向;第三步,利用安培定则确定感应电流的方向。要深刻理解“阻碍”两字的含义,阻碍不同于相反。方法二:右手定则。注意:①两种判断方法结论一致。当导体和磁场有相对运动时,用右手定则较方便。右手定则可视为楞决定律的特殊情况.②与左手定则的区别。
15. 交流电的变化规律
(1)用函数式表示:感应电动势的瞬时值为:e=εmsinωt,εm=2Blv。电流的瞬时值为:i=Imsinωt,Im=εm/R。(2) 用函数图象表示:是正弦函数图象。
16.变压器的变压原理和变压规律
变压原理:在原、副线圈中由于电流交变而发生互相电磁感应使之变压。应理解;①变压过程的本质是传递能量。②变压过程中穿过原、副线圈的交变磁通量相同,每匝线圈的感生电动势相等。③适用于交流电。直流电不能用变压器变压。变压规律:对于理想变压器有U1/U2=n1/n2,I1/I2=n2/n1注意:该式仅适用于只有一个副线圈的情况。当有几个副线圈时,每个副线日与原线圈均有这种独立关系,且变压器的输出电流工:应等于各副线圈中的电流之和。③输入功率等于输出功率。
17.电磁振荡的规律
电磁振荡的固有周期T、固有频率f。注意:①适用于无阻尼自由振荡(不再从外界获得能量)。@T或f与振幅无关。
18.麦克斯韦电磁场理论
该理论的要点为;任何变化的电(磁)场都要在周围的空间产生磁(电)场。要理解:均匀变化的电(磁)场在周围产生稳担的磁(电)场;振荡电(磁)场在周围空间产生同样频率的磁(电)场。
二、重要研究方法
1.用比值定义物理量 若比值为恒量,则反映了物质的某种性质。如:物质的密度ρ、导体的电阻R、电场强度E、电势U、电容C等。
2. 类比 如:将电场与重力场、电场强度E与重力场强度(即重力加速度g)、电势能与重力势能、等势面与等高线相类比。将电磁振荡与简谐振动、电磁波与机械波、电指振与振动的共振相类比。其优点是利用已学过的知识去认识有类似特点或规律的未知抽象知识。
3.运用形象思维 如:用电场线和等势面描述电场的性质,帮助理解电场强度和电势等抽象概念,用小磁针和磁感线描述磁场的性质.用安培定则、左手定则描述相关物理量间的关系,提供判定某物理三的方向等。以达到由形象思维上升到抽象思维的境界。
4.运用等效思想 如;借助等效电阻、等效电路简化电路,便于解题。
5.极端分析法 如:研究闭合电路两端点的电压即路端电压、用电键的闭合和断开、变阻器滑片移至两极端、使电路断路和短路等都是运用了极端分析的思想方法。
6.寻求守恒规律 如:电荷守恒定律。在纯电阻电路中,电功等于电热。法拉第电磁感应定律和楞次定律反映了在电磁感应现象中的能量转化与守恒规律。在工C回路中,电场能和磁场能的相互转化。这实际上是能是守恒定律的具体体现。
7.运用图象法研究 如:在I-U坐标息中画出金属导体的伏安特性曲线来研究导体的电阻。在U-I坐标系中画出图线来研究路端电压随电流的变化规律,并借助它测算ε和r。用正弦函数图象描述正孩交流电、振荡电流。
8.实验检测 如:用验电器检测物体上是否带电、带何种电、带多少电,用静电计检测导体间的见势差。用库仑扭秤研究库仑定律,用伏特计测电压,用安培计测电流强度,用欧姆计测电阻等。
9.观察和实验 观察和实验是揭示物理规律的基本方法,物理规律依靠实验来证实。如:奥斯特实验发现了电流的磁场,罗兰实验证实了运动电荷能产生磁场,从而揭示了磁现象的电本质。用电子射线管检验了运动电荷在磁场中受到洛仑兹力的设想。法拉第的电磁感应实验使他的“把磁转变成电”的光辉思想变为现实.赫兹实验证实了电磁波的存在。还如:用示波器观察波形,用莱顿瓶说明电谐振等。
三、基本解题思路
解答电场和电路问题的基本思路大致与解力学和热学问题相仿,下面择其不同之处作些说明:
1. 关于研究对象。电场中的研究对象往往是电场中的某一点或某一个电荷。电路的研究对象住在是某些元件(包括电源、用电器、电表等)或一段电路.
2.关于受力分析。由于电场的参与,要多考虑一个电场力(库仑力)。
3.关于物理过程。电场中主要研究静电平衡、带电粒子在电场中的运动(平衡、加速、偏转)等.电路主要研究电路变化,如通过电键、转换开关、变阻器变换电路的组成并引起了电路中各个量的变化。为了便于认识电路,常常先要画出简化的等效电路。
4. 关于状态参量的分析。表征电场的状态量主要有场强、电势、电势能等,引起电场状态量变化的是力、功等。表征电路的状态量有电压、电流等,引起电路状态量变化的是电阻等。要抓住关键的物理量,如并联电路中的电压相等、串联电路中的电流相等、变化电路中电源的电动势和内阻不变、在全电路中能量守恒等.
解答磁场和电磁场问题的基本思路大致与前面的相仿,下面择其不同之处作些说明:
1.关于研究对象。四场中的研究对象往往是小磁针、带电粒子、通电直导线、通电线圈、闭合回路等。还有如:变压器、电磁波、振荡电流等。
2.关于受力分析。由于磁场的参与,要多考虑一个磁场力(安培力、洛仑兹力)。
3.关于物理过程。磁场中主要研究:通电导体受力平衡和带电粒子受到洛仑兹力而作匀速圆周运动,电磁感应现象,交流电和振荡电流的正弦变化过程,电磁波的发射、传播和接收过程等.一些问题的物理过程往往是在三维空间进行,为此,要善于发挥空间想象力,选择恰当的平面视图(如以通电导线的横截面作为受力面)将立体图形转化为平面图形,画出简明的物理过程示意图。
4.关于状态参量的分析。要抓住关键的物理量,如:磁场中运动物体的力(由此涉及加速度、冲量等)和骼(由此涉及功、动能、势能),电磁感应中的磁通量变化率,交流电中的最大值(或有效值)和周期(或频率)、传播电磁波的频率和波长、振荡电流的周期〔或频率)等。
5.注重方向的分析与判断。尤其是B的方向、安培力和洛仑兹力的方向、通电线因所受磁力矩后的转动方向、感应电动势和感应电流的方向等。
四、复习建议
1.通过对电磁学的复习,要求明确以电场和电路为主线的知识体系,深刻理解电场力、电场强度、电势能、电势、电势差和电压、电容、电动势、电流强度、电阻、电功、电功率等重要概念,熟练掌握库仑定律、电场力做功的规律、串并联电路和串并联电池的特点、欧姆定律、焦耳定律等重要规律。熟悉电流计、伏特计、安培计、欧姆计的测量原理和测量技能。要明确以电和进相互转变为主线的知识体系,深刻理解磁感应强度、磁通量、电磁感应、感应电动势、感应电流。自感系数、表征交流电的物理量(最大值和有效值、周期和频率)、电磁振荡、振荡电流、电磁场、电磁波等重要概念.熟练掌握磁极间的作用、磁场对电流的作用、法拉第电磁感应定律、几个有关判定方向的定则(安培定则、右手定则、左手定则)、交流电的变化、变压器、电磁振荡、麦克斯韦电磁场理论等重要规律。
2.把握知识的深广度
应用库仑定律求解的题目难度不超过固定在一条直线上的三个电荷的相互作用。电场叠加问题不要求计算不在一条直线上的电场强度的叠加。对电势能不要求讨论正电荷或负电荷形成的电场中正负电荷的电势能的正负问题。带电粒子在匀强电场中的偏转只限于带电粒子进入电场时速度的方向垂直于场强的方向情况.对平行板电容器不要求记住其电容公式并作定量计算。对直流电路计算不要求解含有反电动势的电路和有关电桥的问题。计算安培力时只要求掌握I与B垂直的情况.计算洛舍兹力时只要求掌握v跟B垂直的情况,计算导体切割磁力线产生感应电动势时只要求掌握l垂直于B、v的简单情况,不要求用自感系数计算自感电动势。
3.要进一步明确电磁学知识的整体结构
对于电场,从力和能两个角度研究分别得到了表征电场性质的两个物理量:电场强度和电势。对于电路,从研究稳恒电流得到了以电源、电路、电表为体系的有关概念和规律。从电的系列看,由静电(电场)至动电,而学过的动电有:稳恒电流、交流电、振荡电流等.电流有三大效应:热效应、磁效应、化学效应,本讲涉及电流的磁效应.电转变为磁的具体形式较多,但究其本质是磁场起源于运动电荷。从磁的系列看,由磁转变为电的具体形式也很多,但究其本质是穿过闭合电路的磁通量发生变化。
4.要善于把握研究问题的思想方法
研究力学、热学、电学的思想方法和解题思路有许多是相类似的,只是具体的研究对象、物理过程、状态参量有所不同而巳。
5.要善于从能量的观点去揭示物理现象的本质
如;电场中电势能和重力势能、粒子动能之间的转换,电路中电能、化学能、内能之间的转换、磁现象的电本质是运动电行产生磁场,电磁感应现象的本质是能量的转化和守恒,麦克斯韦电磁场理论的本质依据是能量的转化和守恒,电磁波传播的本质是传播能量,电磁振荡的本质是电场能和磁场能的相互转化和守恒等等,因此,在解题时须注意灵活运用。
篇12:大学物理知识点总结
大学物理知识点总结
第一章 声现象知识归纳
1 . 声音的发生:由物体的振动而产生。振动停止,发声也停止。
2.声音的传播:声音靠介质传播。真空不能传声。通常我们听到的声音是靠空气传来的。
3.声速:在空气中传播速度是:340米/秒。声音在固体传播比液体快,而在液体传播又比空气体快。
4.利用回声可测距离:S=1/2vt
5.乐音的三个特征:音调、响度、音色。(1)音调:是指声音的高低,它与发声体的频率有关系。(2)响度:是指声音的大小,跟发声体的振幅、声源与听者的距离有关系。
6.减弱噪声的途径:(1)在声源处减弱;(2)在传播过程中减弱;(3)在人耳处减弱。
7.可听声:频率在20Hz~0Hz之间的声波:超声波:频率高于20000Hz的声波;次声波:频率低于20Hz的声波。
8. 超声波特点:方向性好、穿透能力强、声能较集中。具体应用有:声呐、B超、超声波速度测定器、超声波清洗器、超声波焊接器等。
9.次声波的特点:可以传播很远,很容易绕过障碍物,而且无孔不入。一定强度的次声波对人体会造成危害,甚至毁坏机械建筑等。它主要产生于自然界中的火山爆发、海啸地震等,另外人类制造的火箭发射、飞机飞行、火车汽车的奔驰、核爆炸等也能产生次声波。
第二章 物态变化知识归纳
1. 温度:是指物体的冷热程度。测量的工具是温度计, 温度计是根据液体的热胀冷缩的原理制成的。
2. 摄氏温度(℃):单位是摄氏度。1摄氏度的规定:把冰水混合物温度规定为0度,把一标准大气压下沸水的温度规定为100度,在0度和100度之间分成100等分,每一等分为1℃。
3.常见的温度计有(1)实验室用温度计;(2)体温计;
(3)寒暑表。
体温计:测量范围是35℃至42℃,每一小格是0.1℃。
4. 温度计使用:(1)使用前应观察它的量程和最小刻度值;(2)使用时温度计玻璃泡要全部浸入被测液体中,不要碰到容器底或容器壁;(3)待温度计示数稳定后再读数;(4)读数时玻璃泡要继续留在被测液体中,视线与温度计中液柱的上表面相平。
5. 固体、液体、气体是物质存在的三种状态。
6. 熔化:物质从固态变成液态的过程叫熔化。要吸热。
7. 凝固:物质从液态变成固态的过程叫凝固。要放热.
8. 熔点和凝固点:晶体熔化时保持不变的温度叫熔点;。晶体凝固时保持不变的温度叫凝固点。晶体的熔点和凝固点相同。
9. 晶体和非晶体的重要区别:晶体都有一定的熔化温度(即熔点),而非晶体没有熔点。
10. 熔化和凝固曲线图:
11.(晶体熔化和凝固曲线图) (非晶体熔化曲线图)
12. 上图中AD是晶体熔化曲线图,晶体在AB段处于固态,在BC段是熔化过程,吸热,但温度不变,处于固液共存状态,CD段处于液态;而DG是晶体凝固曲线图,DE段于液态,EF段落是凝固过程,放热,温度不变,处于固液共存状态,FG处于固态。
13. 汽化:物质从液态变为气态的过程叫汽化,汽化的方式有蒸发和沸腾。都要吸热。
14. 蒸发:是在任何温度下,且只在液体表面发生的,缓慢的汽化现象。
15. 沸腾:是在一定温度(沸点)下,在液体内部和表面同时发生的剧烈的汽化现象。液体沸腾时要吸热,但温度保持不变,这个温度叫沸点。
16. 影响液体蒸发快慢的因素:(1)液体温度;(2)液体表面积;(3)液面上方空气流动快慢。
17. 液化:物质从气态变成液态的过程叫液化,液化要放热。使气体液化的方法有:降低温度和压缩体积。(液化现象如:“白气”、雾、等)
18. 升华和凝华:物质从固态直接变成气态叫升华,要吸热;而物质从气态直接变成固态叫凝华,要放热。
19. 水循环:自然界中的水不停地运动、变化着,构成了一个巨大的水循环系统。水的循环伴随着能量的转移。
第三章 光现象知识归纳
1. 光源:自身能够发光的物体叫光源。
2. 太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫组成的。
3.光的三原色是:红、绿、蓝;颜料的三原色是:红、黄、蓝。
4.不可见光包括有:红外线和紫外线。特点:红外线能使被照射的物体发热,具有热效应(如太阳的热就是以红外线传送到地球上的);紫外线最显著的性质是能使荧光物质发光,另外还可以灭菌 。
1. 光的直线传播:光在均匀介质中是沿直线传播。
2.光在真空中传播速度最大,是3×108米/秒,而在空气中传播速度也认为是3×108米/秒。
3.我们能看到不发光的物体是因为这些物体反射的光射入了我们的眼睛。
4.光的反射定律:反射光线与入射光线、法线在同一平面上,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。(注:光路是可逆的)
5.漫反射和镜面反射一样遵循光的反射定律。
6.平面镜成像特点:(1)平面镜成的是虚像;(2) 像与物体大小相等;(3)像与物体到镜面的距离相等;(4)像与物体的连线与镜面垂直。另外,平面镜里成的像与物体左右倒置。
7.平面镜应用:(1)成像;(2)改变光路。
8.平面镜在生活中使用不当会造成光污染。
球面镜包括凸面镜(凸镜)和凹面镜(凹镜),它们都能成像。具体应用有:车辆的后视镜、商场中的反光镜是凸面镜;手电筒的反光罩、太阳灶、医术戴在眼睛上的反光镜是凹面镜。
第四章 光的折射知识归纳
光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向一般发生变化的现象。
光的折射规律:光从空气斜射入水或其他介质,折射光线与入射光线、法线在同一平面上;折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角小于入射角;入射角增大时,折射角也随着增大;当光线垂直射向介质表面时,传播方向不改变。(折射光路也是可逆的)
凸透镜:中间厚边缘薄的透镜,它对光线有会聚作用,所以也叫会聚透镜。
凸透镜成像:
(1)物体在二倍焦距以外(u>2f),成倒立、缩小的实像(像距:f
(2)物体在焦距和二倍焦距之间(f2f)。如幻灯机。
(3)物体在焦距之内(u
6.作光路图注意事项:
(1).要借助工具作图;(2)是实际光线画实线,不是实际光线画虚线;(3)光线要带箭头,光线与光线之间要连接好,不要断开;(4)作光的反射或折射光路图时,应先在入射点作出法线(虚线),然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线;(5)光发生折射时,处于空气中的那个角较大;(6)平行主光轴的光线经凹透镜发散后的光线的反向延长线一定相交在虚焦点上;(7)平面镜成像时,反射光线的反向延长线一定经过镜后的像;(8)画透镜时,一定要在透镜内画上斜线作阴影表示实心。
7.人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体相当于照相机的镜头(凸透镜),视网膜相当于照相机内的胶片。
8.近视眼看不清远处的景物,需要配戴凹透镜;远视眼看不清近处的景物,需要配戴凸透镜。
9.望远镜能使远处的物体在近处成像,其中伽利略望远镜目镜是凹透镜,物镜是凸透镜;开普勒望远镜目镜物镜都是凸透镜(物镜焦距长,目镜焦距短)。
10.显微镜的目镜物镜也都是凸透镜(物镜焦距短,目镜焦距长)。
第五章 物体的运动
1.长度的测量是最基本的测量,最常用的工具是刻度尺。
2.长度的主单位是米,用符号:m表示,我们走两步的距离约是 1米,课桌的高度约0.75米。
3.长度的单位还有千米、分米、厘米、毫米、微米,它们关系是:
1千米=1000米=103米;1分米=0.1米=10-1米 1厘米=0.01米=10-2米;1毫米=0.001米=10-3米 1米=106微米;1微米=10-6米。
4.刻度尺的正确使用:
(1).使用前要注意观察它的零刻线、量程和最小刻
[大学物理知识点总结]
篇13:大学物理知识点总结
大学物理知识点总结汇总
一、物体的内能
1.分子的动能
物体内所有分子的动能的平均值叫做分子 的平均动能.
温度升高,分子热运动的平均动能越大.
温度越低,分子热运动的平均动能越小.
温度是物体分子热运动的平均动能的标志.
2.分子势能
由分子间的相互作用和相对位置决定的能量叫分子势能.
分子力做正功,分子势能减少,
分子力做负功,分子势能增加。
在平衡位置时(r=r0),分子势能最小.
分子势能的大小跟物体的体积有关系.
3.物体的内能
(1)物体中所有分子做热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能.
(2)分子平均动能与温度的关系
由于分子热运动的无规则性,所以各个分子热运动动能不同,但所有分子热运动动能的平均值只与温度相关,温度是分子平均动能的标志,温度相同,则分子热运动的平均动能相同,对确定的物体来说,总的分子动能随温度单调增加。
(3)分子势能与体积的关系
分子势能与分子力相关:分子力做正功,分子势能减小;分子力做负功,分子势能增加。而分子力与分子间距有关,分子间距的变化则又影响着大量分子所组成的宏观物体的体积。这就在分子势能与物体体积间建立起某种联系。因此分子势能分子势能跟体积有关系,
由于分子热运动的平均动能跟温度有关系,分子势能跟体积有关系,所以物体的内能跟物的温度和体积都有关系:
温度升高时,分子的平均动能增加, 因而物体内能增加;
体积变化时,分子势能发生变化, 因而物体的内能发生变化.
此外, 物体的内能还跟物体的质量和物态有关。
二.改变物体内能的两种方式
1.做功可以改变物体的'内能.
2.热传递也做功可以改变物体的内能.
能够改变物体内能的物理过程有两种:做功和热传递.
注意:做功和热传递对改变物体的内能是等效的.但是在本质上有区别:
做功涉及到其它形式的能与内能相互转化的过程,
而热传递则只涉及到内能在不同物体间的转移。
[P7.]南京市金陵中学06-第一次模拟1.下列有关热现象的叙述中正确的是 (A)
A.布朗运动反映了液体分子的无规则运动
B.物体的内能增加,一定要吸收热量
C.凡是不违背能量守恒定律的实验构想,都是能够实现的
D.物体的温度为0℃时,物体分子的平均动能为零
[P8.] 07届1月武汉市调研考试2.恒温的水池中,有一气泡缓慢上升,在此过程中,气泡的体积会逐渐增大,不考虑气泡内气体分子势能的变化,则下列说法中正确的是( A D )
A.气泡内的气体对外界做功 B.气泡内的气体内能增加
C.气泡内的气体与外界没有热传递 D.气泡内气体分子的平均动能保持不变
[P9.] 广东卷10、图7为焦耳实验装置图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高。关于这个实验,下列说法正确的是 ( A C )
A.这个装置可测定热功当量
B.做功增加了水的热量
C.做功增加了水的内能
D.功和热量是完全等价的,无区别
[P10.] 广东东莞中学高考模拟试题4.固定的水平气缸内由活塞B封闭着一定量的气体,气体分子之间的相互作用力可以忽略。假设气缸壁的导热性能很好,环境的温度保持不变。若用外力F将活塞B缓慢地向右拉动,如图所示,则在拉动活塞的过程中,关于气缸内气体的下列结论,其中正确的是: ( B D )
A.气体对外做功,气体内能减小
B.气体对外做功,气体内能不变
C.外界对气体做功,气体内能不变
D.气体从外界吸收热量,气体内能不变
[P11.] 天津市五区县重点学校联考9.一物理实验爱好者利用如图所示的装置研究气体压强、体积、温度三量间的变化关系。导热良好的汽缸开口向下,内有理想气体,汽缸固定不动,缸内活塞可自由滑动且不漏气。一温度计通过缸底小孔插入缸内,插口处密封良好,活塞下挂一个沙桶,沙桶装满沙子时,活塞恰好静止。
现给沙桶底部钻一个小洞,细纱慢慢漏出,外部环境温度恒
定,则( B )
A.绳拉力对沙桶做正功,所以气体对外界做功
B.外界对气体做功,温度计示数不变
C.气体体积减小,同时从外界吸热
D.外界对气体做功,温度计示数增加
[P12.] 年四川理综卷14.如图所示,厚壁容器的一端通过胶塞插进一只灵敏温度计和一根气针,另一端有个用卡子卡住的可移动胶塞。用打气筒慢慢向筒内打气,使容器内的压强增加到一定程度,这时读出温度计示数。打开卡子,胶塞冲出容器后 ( C )
A.温度计示数变大,实验表明气体对外界做功,内能减少
B.温度计示数变大,实验表明外界对气体做功,内能增加
C.温度计示数变小,实验表明气体对外界做功,内能减少
D.温度计示数变小,实验表明外界对气体做功,内能增加
[13P.] 07年扬州市期末调研测试5.如图所示的A、B是两个管状容器,除了管较粗的部分高低不同之外,其他条件相同.将此两容器抽成真空,再同时分别插入两个完全相同的水银槽中,当水银柱停止运动时(设水银与外界没有热交换),比较两管中水银的温度,有 ( A )
A.A中水银温度高
B.B中水银温度高
C.两管中水银的温度一样高
D.无法判断
[P14.] 2007年高考天津理综卷20.A、B两装置,均由一支一端封闭、一端开口且带有玻璃泡的管状容器和水银槽组成,除玻璃泡在管上的位置不同外,其他条件都相同。将两管抽成真空后,开口向下竖直插入水银槽中(插入过程没有空气进入管内),水银柱上升至图示位置停止。假设这一过程水银与外界没有热交换,则下列说法正确的是 ( B )
A.A中水银的内能增量大于B中水银的内能增量
B.B中水银的内能增量大于A中水银的内能增量
C.A和B中水银体积保持不变,故内能增量相同
D.A和B中水银温度始终相同,故内能增量相同
篇14:类比法在大学物理电磁学教学中的运用
类比法在大学物理电磁学教学中的运用
一、引言
物理学作为自然科学的带头学科,是当代科学技术发展的最重要基础,而大学物理课程又是国内高校理工科专业的基础必修课程。它所阐明的物理学知识、基本概念、定理规律和研究方法,不仅是学生继续学习专业课程和其他科学技术的基础,也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科技创新能力的重要途径。湖北大学的“大学物理”课程作为一门公共基础课程,面向全校理工科专业大学一年级的学生,目前采用的是马文蔚主编的《物理学》(第六版)教材,其中包含了力学、电磁学、振动和波、光学、热学和近代物理学这六大板块。其中电磁学板块学习难度相对较大,往往会给初学者带来许多困惑,所以如何通过适当的教学方法运用来促进学生学习,提升教学效果,也是我在这篇文章中所要阐述的主题。
二、大学物理电磁学教学的概况
1.大学物理电磁学的知识特点:在马文蔚《物理学》(第六版)的教材中,电磁学部分的内容涉及到第五章《静电场》,第六章《静电场中的导体和电介质》,第七章《恒定磁场》和第八章《电磁感应和电磁场》,公式众多,内容繁杂,是本教材中难度较大的一个部分。之前学生在高中物理的课堂上学习电磁学,将主要的研究对象设置为带电粒子和载流导线,研究的重点也放在了它们的受力和运动上,所以这更像是牛顿力学在电场和磁场中的一种体现而已,即电场和磁场中的力学。而大学物理学习电磁学,研究对象则从电荷和电流变成了由它们所产生的电场和磁场,但是场作为一种物质,却与我们之前研究的实物有着很大的不同:首先,实物集中在有限范围内具有集中性,而场分布范围广泛具有分散性;第二,对场的描述需要逐点进行,不能像实物那样只需作整体描述。所以研究对象的变化自然也带来了研究方法的变化,描述场中各点性质的基本物理量也就成为了我们讨论的重点,所以才利用库仑定律和电场强度叠加原理来计算电场强度,利用电场强度的路径积分或电势叠加原理来计算电势,再利用毕奥-萨伐尔定律和磁感强度叠加原理来计算磁感强度。而从静电场中的高斯定理和环路定理到磁场中的高斯定理和安培环路定理,对场的内在物理性质的分析也就成为了这两章的核心内容。
2.教学对象所面临的困惑:在对电磁学各基本物理量的计算和对各基本定理的推导及应用中,都要涉及到大量的`高等数学微积分知识,于是这也让其教学对象――大学一年级的理工科学生产生了许多困惑。他们往往会在诸如电场强度叠加原理的积分公式、毕奥-萨伐尔定律的矢量公式、高斯定理的曲面积分公式和环路定理的环路积分公式等复杂公式面前迷失了前进的方向,在满PPT屏幕或满黑板的公式推导和积分运算中丧失了学习的兴趣,或错误地把大学物理当成又一门高等数学课,认为只要会计算微积分就能学好电磁学的知识,或沮丧地觉得自己高等数学没有学好,因此大学物理也很难学的明白透彻。所以为了消除教学对象所存在的这些困惑,我们必须引入一些电磁学学习的基本方法,如微元法、补偿法、对称性分析法,以及接下来我们所要介绍的类比法。
三、类比法在电磁学教学中的应用
1.类比法的介绍:类比法(Method of analogy)也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法,与其他思维方法相比,类比法属平行式思维的方法。无论哪种类比都应该是在同层次之间进行。亚里士多德在《前分析篇》中指出:“类推所表示的不是部分对整体的关系,也不是整体对部分的关系。”类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础,既要“比”共同点也要“比”不同点。对象之间的共同点是类比法是否能够施行的前提条件,没有共同点的对象之间是无法进行类比推理的。类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提,“彼”看作是结论,那么类比思维的过程就是一个推理过程。按照思维方向分类,类比又可分为单向类比、双向类比和多向类比,而我们在大学物理电磁学教学中采用的正是双向类比,将静电场和恒定磁场这两部分内容作为类比的对象。
2.利用类比法来学习静电场和恒定磁场:在静电场和恒定磁场的学习中,我们发现许多物理量遵循着相类似的规律,表现为描述此类规律的方程式有着相同的形式,例如电场强度与磁感强度,电位移矢量与磁场强度矢量,电偶极子与磁偶极子,电场强度通量与磁通量等。它们尽管物理本质不同,但是所遵循的规律形式相类似。在分析此类物理问题时便可借助类比的方法,通过其中一个已知物理量的规律去推测相应的另外一个物理量的规律,可以将学生从枯燥的数学推导中解脱出来,将更多的注意力放在物理概念本身的内涵上。比如在学习磁感线的时候,我们便可以将其与电场线相类比。它们有许多共同点,都是对场的物理图像做出了非常直观的几何化形象描述,可将抽象的朦胧电磁认知化为直观的清晰图景,从中感受到场存在的直观对称和谐美。同样的,由法拉第提出的“力线”,切线方向表示磁感强度(或电场强度)的方向,其密度则为磁感强度(或电场强度),而且任意两条磁感线(或电场线)都不相交。但它们的不同点也很明显:电场线总是始于正电荷,终止于负电荷,不形成闭合曲线;而磁感线则是围绕电流的闭合曲线,没有起点,也没有终点。磁感线与电场线的共同点决定了定量描述它们的物理量电场强度通量和磁通量表述形式相一致,而它们的不同点则决定了静电场与恒定磁场性质的巨大差异,由此得出的静电场和磁场中的高斯定理分别表明了静电场是有源场,而恒定磁场却是无源场。 再比如在?W习磁介质时,我们也可以通过与电介质的类比将问题予以简化。在电介质中,束缚在介质表面的是极化电荷,而在磁介质的表面则存在磁化电流;我们用电介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化程度,定义为电极化强度P,又用磁介质中单位体积内分子的合磁矩来表示介质的磁化程度,定义为磁化强度M。接下来通过数学推导,得出电介质中的辅助矢量――电位移D和磁介质中的辅助矢量――磁场强度H;最后再由此分别给出电介质中的高斯定理和磁介质中的环路定理。它们的计算功能也很类似,前者可以用来求对称分布电荷的电位移D和电场强度E,后者则可以用来求对称分布电流的磁场强度H和磁感强度B。
四、结语
电磁学的发展,经历了库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等物理学大师们的不断努力,才形成了最终的经典电磁场理论,成就了物理学史上的第三次大综合。这是人类一代代探知外在客观、探知各种规律的一个永无止境的过程,是一个后人不断补充、不断修正乃至推翻前人认识的不断进取的过程。而电磁学教学也在整个大学物理的知识体系中占据了相当重要的地位,所以作为教学工作者,我们要不断开拓教学新思路,通过新的教学方法实践来培养学生兴趣,促进教学发展,为学生日后的专业课,如电磁场与电磁波,电介质物理和铁磁学的学习奠定良好的基础。
篇15:类比法在大学物理电磁学教学中的运用
一、引言
物理学作为自然科学的带头学科,是当代科学技术发展的最重要基础,而大学物理课程又是国内高校理工科专业的基础必修课程。它所阐明的物理学知识、基本概念、定理规律和研究方法,不仅是学生继续学习专业课程和其他科学技术的基础,也是培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科技创新能力的重要途径。湖北大学的“大学物理”课程作为一门公共基础课程,面向全校理工科专业大学一年级的学生,目前采用的是马文蔚主编的《物理学》(第六版)教材,其中包含了力学、电磁学、振动和波、光学、热学和近代物理学这六大板块。其中电磁学板块学习难度相对较大,往往会给初学者带来许多困惑,所以如何通过适当的教学方法运用来促进学生学习,提升教学效果,也是我在这篇文章中所要阐述的主题。
二、大学物理电磁学教学的概况
1.大学物理电磁学的知识特点:在马文蔚《物理学》(第六版)的教材中,电磁学部分的内容涉及到第五章《静电场》,第六章《静电场中的导体和电介质》,第七章《恒定磁场》和第八章《电磁感应和电磁场》,公式众多,内容繁杂,是本教材中难度较大的一个部分。之前学生在高中物理的课堂上学习电磁学,将主要的研究对象设置为带电粒子和载流导线,研究的重点也放在了它们的受力和运动上,所以这更像是牛顿力学在电场和磁场中的一种体现而已,即电场和磁场中的力学。而大学物理学习电磁学,研究对象则从电荷和电流变成了由它们所产生的电场和磁场,但是场作为一种物质,却与我们之前研究的实物有着很大的不同:首先,实物集中在有限范围内具有集中性,而场分布范围广泛具有分散性;第二,对场的描述需要逐点进行,不能像实物那样只需作整体描述。所以研究对象的变化自然也带来了研究方法的变化,描述场中各点性质的基本物理量也就成为了我们讨论的重点,所以才利用库仑定律和电场强度叠加原理来计算电场强度,利用电场强度的路径积分或电势叠加原理来计算电势,再利用毕奥-萨伐尔定律和磁感强度叠加原理来计算磁感强度。而从静电场中的高斯定理和环路定理到磁场中的高斯定理和安培环路定理,对场的内在物理性质的分析也就成为了这两章的核心内容。
2.教学对象所面临的困惑:在对电磁学各基本物理量的计算和对各基本定理的推导及应用中,都要涉及到大量的高等数学微积分知识,于是这也让其教学对象DD大学一年级的理工科学生产生了许多困惑。他们往往会在诸如电场强度叠加原理的积分公式、毕奥-萨伐尔定律的矢量公式、高斯定理的曲面积分公式和环路定理的环路积分公式等复杂公式面前迷失了前进的方向,在满PPT屏幕或满黑板的公式推导和积分运算中丧失了学习的兴趣,或错误地把大学物理当成又一门高等数学课,认为只要会计算微积分就能学好电磁学的知识,或沮丧地觉得自己高等数学没有学好,因此大学物理也很难学的明白透彻。所以为了消除教学对象所存在的这些困惑,我们必须引入一些电磁学学习的基本方法,如微元法、补偿法、对称性分析法,以及接下来我们所要介绍的类比法。
三、类比法在电磁学教学中的应用
1.类比法的介绍:类比法(Method of analogy)也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。类比对象间共有的属性越多,则类比结论的可靠性越大。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法,与其他思维方法相比,类比法属平行式思维的方法。无论哪种类比都应该是在同层次之间进行。亚里士多德在《前分析篇》中指出:“类推所表示的不是部分对整体的关系,也不是整体对部分的关系。”类比法的特点是“先比后推”。“比”是类比的基础,既要“比”共同点也要“比”不同点。对象之间的共同点是类比法是否能够施行的前提条件,没有共同点的对象之间是无法进行类比推理的。类比法的作用是“由此及彼”。如果把“此”看作是前提,“彼”看作是结论,那么类比思维的过程就是一个推理过程。按照思维方向分类,类比又可分为单向类比、双向类比和多向类比,而我们在大学物理电磁学教学中采用的正是双向类比,将静电场和恒定磁场这两部分内容作为类比的`对象。
2.利用类比法来学习静电场和恒定磁场:在静电场和恒定磁场的学习中,我们发现许多物理量遵循着相类似的规律,表现为描述此类规律的方程式有着相同的形式,例如电场强度与磁感强度,电位移矢量与磁场强度矢量,电偶极子与磁偶极子,电场强度通量与磁通量等。它们尽管物理本质不同,但是所遵循的规律形式相类似。在分析此类物理问题时便可借助类比的方法,通过其中一个已知物理量的规律去推测相应的另外一个物理量的规律,可以将学生从枯燥的数学推导中解脱出来,将更多的注意力放在物理概念本身的内涵上。比如在学习磁感线的时候,我们便可以将其与电场线相类比。它们有许多共同点,都是对场的物理图像做出了非常直观的几何化形象描述,可将抽象的朦胧电磁认知化为直观的清晰图景,从中感受到场存在的直观对称和谐美。同样的,由法拉第提出的“力线”,切线方向表示磁感强度(或电场强度)的方向,其密度则为磁感强度(或电场强度),而且任意两条磁感线(或电场线)都不相交。但它们的不同点也很明显:电场线总是始于正电荷,终止于负电荷,不形成闭合曲线;而磁感线则是围绕电流的闭合曲线,没有起点,也没有终点。磁感线与电场线的共同点决定了定量描述它们的物理量电场强度通量和磁通量表述形式相一致,而它们的不同点则决定了静电场与恒定磁场性质的巨大差异,由此得出的静电场和磁场中的高斯定理分别表明了静电场是有源场,而恒定磁场却是无源场。 再比如在?W习磁介质时,我们也可以通过与电介质的类比将问题予以简化。在电介质中,束缚在介质表面的是极化电荷,而在磁介质的表面则存在磁化电流;我们用电介质中单位体积内分子电偶极矩的矢量和来表示电介质的极化程度,定义为电极化强度P,又用磁介质中单位体积内分子的合磁矩来表示介质的磁化程度,定义为磁化强度M。接下来通过数学推导,得出电介质中的辅助矢量DD电位移D和磁介质中的辅助矢量DD磁场强度H;最后再由此分别给出电介质中的高斯定理和磁介质中的环路定理。它们的计算功能也很类似,前者可以用来求对称分布电荷的电位移D和电场强度E,后者则可以用来求对称分布电流的磁场强度H和磁感强度B。
四、结语
电磁学的发展,经历了库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯韦等物理学大师们的不断努力,才形成了最终的经典电磁场理论,成就了物理学史上的第三次大综合。这是人类一代代探知外在客观、探知各种规律的一个永无止境的过程,是一个后人不断补充、不断修正乃至推翻前人认识的不断进取的过程。而电磁学教学也在整个大学物理的知识体系中占据了相当重要的地位,所以作为教学工作者,我们要不断开拓教学新思路,通过新的教学方法实践来培养学生兴趣,促进教学发展,为学生日后的专业课,如电磁场与电磁波,电介质物理和铁磁学的学习奠定良好的基础。
篇16:大学物理实验总结心得
一、实验综述
1、实验目的及要求
1.了解游标卡尺、螺旋测微器的构造,掌握它们的原理,正确读数和使用方法。 2.学会直接测量、间接测量的不确定度的计算与数据处理。3.学会物理天平的使用。 4.掌握测定固体密度的方法。
2 、实验仪器、设备或软件
1 50分度游标卡尺 准确度=0.02mm 最大误差限 △仪=±0.02mm 2 螺旋测微器 准确度=0.01mm 最大误差△仪=±0.005mm修正值=0.018mm
3 物理天平TW-0.5 t天平感度0.02g 最大称量 500g △仪=±0.02g 估读到 0.01g
二、实验过程(实验步骤、记录、数据、分析)
1、实验内容与步骤
1、用游标卡尺测量圆环体的内外径直径和高各6次; 2、用螺旋测微器测钢线的直径7次; 3、用液体静力称衡法测石蜡的密度;
2、实验数据记录表
(1)测圆环体体积
(2)测钢丝直径
仪器名称:螺旋测微器(千分尺) 准确度=0.01mm 估读到0.001mm
测石蜡的密度
仪器名称:物理天平TW—0.5 天平感量: 0.02 g 最大称量500 g
3、数据处理、分析
(1)、计算圆环体的体积
1直接量外径D的A类不确定度SD ,SD=○
SD=0.0161mm=0.02mm
2直接量外径D的B类不确定度u○
d.
ud,=
Ud=0.0155mm=0.02mm
3直接量外径D的合成不确定度σσ○
σD=0.0223mm=0.2mm
4直接量外径D科学测量结果 ○
D=(21.19±0.02)mm
D=
5直接量内径d的A类不确定度S○
Sd=0.0045mm=0.005mm
d。d
S=
6直接量内径d的B类不确定度u○
ud=
ud=0.0155mm=0.02mm
7直接量内径d的合成不确定度σi σ○
σd=0.0160mm=0.02mm
8直接量内径d的科学测量结果 ○
d=(16.09±0.02)mm
9直接量高h的A类不确定度S○
Sh=0.0086mm=0.009mm
h h
S=
10直接量高h的B类不确定度u○
h d
uh=0.0155mm=0.02mm
11直接量高h的合成不确定度σ○
σh=0.0177mm=0.02mm 12直接量高h的科学测量结果 ○
h=(7.27±0.02)mm
σh=
13间接量体积V的平均值:V=πh(D-d)/4 ○
V =1277.8mm
14 间接量体积V的全微分:dV=○
(D2-d2)
dh+
Dhdh
dD- dd 22
再用“方和根”的形式推导间接量V的不确定度传递公式(参考公式1-2-16)
222
v(0.25(D2d2)h)(0.5DhD)(0.5dhd)
计算间接量体积V的不确定度σ
σV=0.7mm
15写出圆环体体积V的科学测量结果 ○
V=(1277.8±0.7) mm
2、计算钢丝直径
(1)7次测量钢丝直径d的A类不确定度Sd ,Sd=SdSd =0.0079mm=0.008mm
(2)钢丝直径d的B类不确定度ud ,ud=ud
ud=0.0029mm=0.003mm
(3)钢丝直径d的合成不确定度σ。σd=dσd=0.0084mm=0.008mm
(4)写出钢丝直径d的科学测量结果 d=(2.169±0.008)mm
3、计算石蜡的密度
(1)以天平的感量为Δ仪,计算直接测量M1、M2、M3的B类不确定度uM uM=0.0115g=0.01g
(2)写出直接测量M1、M2、M3的科学测量结果
M1=(2.44±0.01)g M2=(11.04±0.01)g M3=(8.50±0.01)g
(3)ρt以22.5C为标准查表取值,计算石蜡密度平均值:
M1
t
M2M3
ρ=0.9584(kg/m3)=0.958(kg/m3) (4)间接量石蜡密度ρ的全微分:
tm1tm1t
dρ=dm1-dm2+dm3
m2-m3(m2-m3)2(m2-m3)2
再用“方和根”的形式推导密度的不确定度传递公式 (参考公式1-2-16)
(tm1/(m2m3))(m1tm2/(m2m3)2)(m1tm3/(m2m3)2)
计算间接量密度ρ的不确定度σ
3 3
dρ=0.0076 kg/m=0.008 kg/m
(5)写出石蜡密度ρ的科学测量结果 ρ=(0.958±0.008) kg/m3
三、结论
1、实验结果
实验结果即上面给出的数据。
2、分析讨论
(1)心得体会:
1、天平的正确使用:测量前应先将天平调水平,再调平衡,放取被称量物和加减砝码时○
一定要先将天平降下后再操作,天平的游码作最小刻度的1/2估读。
2、螺旋测微器正确使用:记下初始读数,旋动时只旋棘轮旋柄,当听到两声“咯咯”响○
时便停止旋动,千分尺作最小刻度的1/10估读。
(2)思考:
1、试述螺旋测微器的零点修正值如何确定?测定值如何表示? ○
答:把螺旋测微器调到0点位置,读出此时的数值,测定值是读数+零点修正值 2、游标卡尺读数需要估读吗? ○
答:不需要。
3、实验中所用的水是事先放置在容器里,还是从水龙头里当时放出来的好,为什么? ○
答:事先放在容器里面的,这样温度比较接近设定温度。
(3)建议
学校的仪器存放时间过长,精确度方面有损,建议购买一些新的。
四、指导教师评语及成绩:
评语:
成绩: 指导教师签名:
批阅日期:
篇17:大学物理知识点的总结
大学物理知识点的总结
一、理论基础
力 学
1、运动学
参照系。质点运动的位移和路程,速度,加速度。相对速度。
矢量和标量。矢量的合成和分解。
匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。
刚体的平动和绕定轴的转动。
2、牛顿运动定律
力学中常见的几种力
牛顿第一、二、三运动定律。惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。胡克定律。
万有引力定律。均匀球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不要求导出)。开普勒定律。行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡
共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。
物体平衡的种类。
4、动量
冲量。动量。动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能
功和功率。动能和动能定理。
重力势能。引力势能。质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)。弹簧的弹性势能。
功能原理。机械能守恒定律。
碰撞。
6、流体静力学
静止流体中的压强。
浮力。
7、振动
简揩振动。振幅。频率和周期。位相。
振动的图象。
参考圆。振动的速度和加速度。
由动力学方程确定简谐振动的频率。
阻尼振动。受迫振动和共振(定性了解)。
8、波和声
横波和纵波。波长、频率和波速的关系。波的图象。
波的干涉和衍射(定性)。
声波。声音的响度、音调和音品。声音的共鸣。乐音和噪声。
热 学
1、分子动理论
原子和分子的量级。
分子的热运动。布朗运动。温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。物体的内能。
2、热力学第一定律
热力学第一定律。
3、气体的性质
热力学温标。
理想气体状态方程。普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释(定性)。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程(不要求用微积分运算)。
4、液体的性质
流体分子运动的特点。
表面张力系数。
浸润现象和毛细现象(定性)。
5、固体的性质
晶体和非晶体。空间点阵。
固体分子运动的特点。
6、物态变化
熔解和凝固。熔点。熔解热。
蒸发和凝结。饱和汽压。沸腾和沸点。汽化热。临界温度。
固体的升华。
空气的湿度和湿度计。露点。
7、热传递的方式
传导、对流和辐射。
8、热膨胀
热膨胀和膨胀系数。
电 学
1、静电场
库仑定律。电荷守恒定律。
电场强度。电场线。点电荷的场强,场强叠加原理。均匀带电球壳壳内的场强和壳外的场强公式(不要求导出)。匀强电场。
电场中的导体。静电屏蔽。
电势和电势差。等势面。点电荷电场的电势公式(不要求导出)。电势叠加原理。均匀带电球壳壳内和壳外的电势公式(不要求导出)。
电容。电容器的连接。平行板电容器的电容公式(不要求导出)。
电容器充电后的电能。
电介质的极化。介电常数。
2、恒定电流
欧姆定律。电阻率和温度的关系。
电功和电功率。
电阻的串、并联。
电动势。闭合电路的欧姆定律。
一段含源电路的欧姆定律。
电流表。电压表。欧姆表。
惠斯通电桥,补偿电路。
3、物质的导电性
金属中的电流。欧姆定律的微观解释。
液体中的电流。法拉第电解定律。
气体中的电流。被激放电和自激放电(定性)。
真空中的电流。示波器。
半导体的导电特性。P型半导体和N型半导体。
晶体二极管的单向导电性。三极管的放大作用(不要求机理)。
超导现象。
4、磁场
电流的'磁场。磁感应强度。磁感线。匀强磁场。
安培力。洛仑兹力。电子荷质比的测定。质谱仪。回旋加速器。
5、电磁感应
法拉第电磁感应定律。
楞次定律。
自感系数。
互感和变压器。
6、交流电
交流发电机原理。交流电的最大值和有效值。
纯电阻、纯电感、纯电容电路。
整流和滤波。
三相交流电及其连接法。感应电动机原理。
7、电磁振荡和电磁波
电磁振荡。振荡电路及振荡频率。
电磁场和电磁波。电磁波的波速,赫兹实验。
电磁波的发射和调制。电磁波的接收、调谐,检波。
光 学
1、几何光学
光的直进、反射、折射。全反射。
光的色散。折射率与光速的关系。
平面镜成像。球面镜成像公式及作图法。薄透镜成像公式及作图法。
眼睛。放大镜。显微镜。望远镜。
2、波动光学
光的干涉和衍射(定性)
光谱和光谱分析。电磁波谱。
3、光的本性
光的学说的历史发展。
光电效应。爱因斯坦方程。
波粒二象性。
原子和原子核
1、原子结构
卢瑟福实验。原子的核式结构。
玻尔模型。用玻尔模型解释氢光谱。玻尔模型的局限性。
原子的受激辐射。激光。
2、原子核
原子核的量级。
天然放射现象。放射线的探测。
质子的发现。中子的发现。原子核的组成。
核反应方程。
质能方程。裂变和聚变。
基本粒子。
数学基础
1、中学阶段全部初等数学(包括解析几何)。
2、矢量的合成和分解。极限、无限大和无限小的初步概念。
3、不要求用微积分进行推导或运算。
二、实验基础
1、要求掌握国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中的全部学生实验。
2、要求能正确地使用(有的包括选用)下列仪器和用具:米尺。游标卡尺。螺旋测微器。天平。停表。温度计。量热器。电流表。电压表。欧姆表。万用电表。电池。电阻箱。变阻器。电容器。变压器。电键。二极管。光具座(包括平面镜、球面镜、棱镜、透镜等光学元件在内)。
3、有些没有见过的仪器。要求能按给定的使用说明书正确使用仪器。例如:电桥、电势差计、示波器、稳压电源、信号发生器等。
4、除了国家教委制订的《全日制中学物理教学大纲》中规定的学生实验外,还可安排其它的实验来考查学生的实验能力,但这些实验所涉及到的原理和方法不应超过本提要第一部分(理论基础),而所用仪器就在上述第2、3指出的范围内。
5、对数据处理,除计算外,还要求会用作图法。关于误差只要求:直读示数时的有效数字和误差;计算结果的有效数字(不做严格的要求);主要系统误差来源的分析。
三、其它方面
物理竞赛的内容有一部分要扩及到课外获得的知识。主要包括以下三方面:
1、物理知识在各方面的应用。对自然界、生产和日常生活中一些物理现象的解释。
2、近代物理的一些重大成果和现代的一些重大信息。
3、一些有重要贡献的物理学家的姓名和他们的主要贡献。
1.重力
物体的重心与质心
重心:从效果上看,我们可以认为物体各部分受到的重力作用集中于一点,这一点叫做物体的重心。
质心:物体的质量中心。
设物体各部分的重力分别为G1、G2??Gn,且各部分重力的作用点在oxy坐标系中的坐标分别是(x1,y1)(x2,y2)??(xn,yn),物体的重心坐标xc,yc可表示为xc=?GxGiii=G1x1?G2x2???Gnxn?Giyi=G1y1?G2y2???Gnyn , yc=G1?G2???GnG1?G2???GnGi
2.弹力
胡克定律:在弹性限度内,弹力F的大小与弹簧伸长(或缩短)的长度x成正比,即F=k x,k为弹簧的劲度系数。
两根劲度系数分别为k1,k2的弹簧串联后的劲度系数可由111=+求得,并联后劲度系数为kk1k2
k=k1+k2.
3.摩擦力
最大静摩擦力:可用公式F m=μ0FN来计算。FN为正压力,μ0为静摩擦因素,对于相同的接触面,应有μ0>μ(μ为动摩擦因素)
摩擦角:若令μ0=Fm=tanφ,则φ称为摩擦角。摩擦角是正压力FN与最大静摩擦力F m的合力FN
与接触面法线间的夹角。
4.力的合成与分解
余弦定理:计算共点力F1与F2的合力F
F=F1?F2?2F1F2cos?
φ=arctan22F2sin?(φ为合力F与分力F1的夹角) F1?F2cos?
三角形法则与多边形法则:多个共点共面的力合成,可把一个力的始端依次画到另一个力的终端,则从第一个力的始端到最后一个力的终端的连线就表示这些力的合力。
拉密定理:三个共点力的合力为零时,任一个力与其它两个力夹角正弦的比值是相等的。
5.有固定转动轴物体的平衡
力矩:力F与力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。即M=FL,单位:N·m。
平衡条件:力矩的代数和为零。即M1+M2+M3+??=0。
6.刚体的平衡
刚体:在任何情况下形状大小都不发生变化的力学研究对象。
力偶、力偶矩:二个大小相等、方向相反而不在一直线上的平行力称为力偶。力偶中的一个力与力偶臂(两力作用线之间的垂直距离)的乘积叫做力偶矩。在同一平面内各力偶的合力偶矩等于各力偶矩的代数和。
平衡条件:合力为零,即∑F=0;对任一转动轴合力矩为零,即∑M=0。
篇18:大学物理实验课程总结
在即将结束的这个学期里,我完成了大学物理实验这门课程的学习。物理实验是物理学习的基础,虽然在很多物理实验中我们只是复现课堂上所学理论知识的原理与结果,但这一过程与物理家进行研究分子和物质变化的科学研究中的物理实验是一致的。在物理实验中,影响物理实验现象的因素很多,产生的物理实验现象也错综复杂。老师们通过精心设计实验方案、严格控制实验条件等多种途径,以最佳的实验方式呈现物理问题,使我们通过努力能够顺利地解决物理实验呈现的问题,考验了我们的实际动手能力和分析解决问题的综合能力,加深了我们对有关物理知识的理解。通过一学年的课程,我学到了很多东西。
做大学物理实验时,为了在规定的时间内快速高效率地完成实验,达到良好的实验效果,需要课前认真地预习,首先是根据实验题目复习所学习的相关理论知识,并根据实验教材的相关内容,弄清楚所要进行的实验的总体过程,弄懂实验的目的、基本原理,了解实验所采用的方法的关键与成功之处;思考实验可能用到的相关实验仪器,对照教材所列的实验仪器,了解仪器的工作原理,性能、正确操作步骤,如在使用旋转螺母时为避免空回造成的误差要沿同一个方向,还有特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后还要写预习报告,预习报告能够帮助我们顺利完成实验中的各项操作。在写预习报告的时候,我们一般包括实验目的,基本原理,实验仪器,操作步骤,测量内容,数据表,预习思考题等。预习思考题,是加深实验内容或对关键问题的理解、开发视野的一些问题,在实验前认真地思考并回答这些问题,有助于提高实验质量。对于不明白的问题或实验原理中一些不明白的地方,可以跟自己的同学讨论一下或查一下相关的资料,实在不明白的地方可以带到课堂上问老师,只有把实验中所有的地方都弄通弄透彻,才能达到实验应有的效果。
预习是做实验前必须的工作,但是做实验的主要工作还是课堂操作。
课堂操作需要我们严格的遵守实验的各项原则,要将仪器放置在合理的位置,以方便使用和确保安全。实验过程中要严格按照实验仪器的操作要求来操作,所有仪器要调整到正确的位置和稳定的状态。在的过程中,经常会出现一些故障或观察到的实验现象与理论上的现象不符,首先应认真思考并检查实验仪器使用是否正确,不正确的及时进行改正,若自己不能解决,应及时请老师来指导,切不可敷衍过关,草草了事。还有读数,需要有足够的耐心和细心,尤其是对一些精度比较高的仪器,读数一定要按照正确的读数方法并
且一定要细心。对于数据的纪录,则要求我们要有原始的数据纪录,它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。而且在实验过程中必须认真地观察实验现象,并做如实的记录。如果发现实验现象与实验理论不符合,或者测试结果出现异常,就应该认真检查原因,并细心重做实验。实验完成后,应把所有的实验仪器恢复到原位,并认真清理实验台。
在实验操作完成后,应认真地处理实验数据。实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验复习的重要内容之一。在这一学年中我们学到的处理数据的方法有:
1.平均值法 取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样,用多次测量的算术平均值作为测量结果,是真实值的最好近似。
2. 列表法 实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。 列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系,一般把自变量写在前边,因变量紧接着写在后面,便于分析。②表格要清楚地反映测量的次数,测得的物理量的名称及单位,计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内,一般不在数值栏内重复出现。③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。
3. 作图法 选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。 描绘图像的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
实验需要有一定的方法和实验方案实施。实验方法和实验方案决定了实验一定的“框架”和“工艺”。因此,实验方法和实验方案的研究是实验研究中最能体现人的想象力等创造性思维能力的领域之一。进行实验方法和实验方案的研究,要善于了解实验的设计思想、实验手段、显示方法等,以便吸取实验设计中的精华,发现实验方法的关键所在以及巧妙之处。常见的实验方法有:
1. 比较法 它是物理量测量中最普遍,最基本的测量方法。它是将被测量与标准量进行比较而得到测量值的。
2. 放大法 测量中,有时由于被测量过于小,以至无法被实验者或仪表直接感觉和反映,那么可以先通过某种途径将被测量发大,然后再进行测量。
3. 补偿法 某种系统受某种作用产生效应A,受另一种作用产生效应B,如果由于效应B的存在而使效应A显示不出来,就叫做B对A进行了补偿。
4 .转换法 很多物理量由于其属性关系,无法用仪器直接测量,或者测量不很方便,准确性差,常常将这些物理量转换成其他物理量进行测量,之后再反过来求得被测量。
除了这些方法外,还有干涉法,模拟法,测量宽度延展法等等,在进行实验研究时,我们的思维不能被具体的实验所局限,而应该进行抽象思维。要注重实验方法,尽可能透过每一个实验方案的原理、装置、器材等方面的具体形式和参数,抓住其本质的属性和典型的特征,也就是说要善于建立恰当的实验模型。
撰写实验报告和进行问题讨论等也是大学物理实验不可缺少的重要环节。实验报告是对我们的动手能力、写作能力和总结能力的一种锻炼,实验报告也促进我们对实验过程以及所得结论进行更深刻的思考。我们的实验报告应包括实验过程中所出现的实验现象以及对这些现象的解释,实验中所遇到的问题以及解决方法,实验数据的记录以及对数据进行计算并求得最终的结果,验证跟理论值是否相符,误差的大小,最终得出的结论,对实验思考题进的讨论以及讨论的结果和对实验进行的总结。一份认真的,高水平的实验报告才算是为本次实验画上一个圆满的句号。
“加强基础、重视应用、开拓思维、培养能力、提高素质 ”是大学物理试验的指导思想;“加深学生对有关物理知识的理解,培养学生正确的科学实验习惯,提高学生的动手能力、观察分析能力和创新能力”是大学物理实验的目的。学大学物理实验这门课程,是对个人能力的一种锻炼,它不但锻炼了我们的细心、耐心,而且使我养成了良好的学习习惯和严谨的学习态度。但我也还有很多不足的地方需要改正,在以后的实验中一定要注意并慢慢改进。
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