簡(jiǎn)介：教材陳新志主編課時(shí)64學(xué)時(shí)主講劉淑芝化工熱力學(xué)CHEMICALENGINEERINGTHERMODYNAMICS第一章緒論關(guān)于化工熱力學(xué)課程※是國(guó)內(nèi)外化學(xué)工程專業(yè)本科生（化工熱力學(xué)I）和研究生（化工熱力學(xué)II）必修課程?！且婚T訓(xùn)練邏輯思維和演繹能力的課程。學(xué)時(shí)64。1、熱力學(xué)（THERMODYNAMICS）討論熱與功轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)?！镞h(yuǎn)古“鉆木取火”機(jī)械能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能?！?2世紀(jì)“火藥燃燒加速箭支的飛行”?！?9世紀(jì)“蒸汽機(jī)”熱轉(zhuǎn)換為功。涉及到熱機(jī)效率能量利用各種物理、化學(xué)乃至生命過(guò)程的能量轉(zhuǎn)換及這些過(guò)程在指定條件下發(fā)生的可能性。一、化工熱力學(xué)的概念四大特征（1）嚴(yán)密性表現(xiàn)在熱力學(xué)具有嚴(yán)格的理論基礎(chǔ)。（2）完整性是由于熱力學(xué)具有熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熱力學(xué)第三定律和零定律。（3）普遍性普遍性表現(xiàn)在熱現(xiàn)象在日常生活中必不可缺少。（4）精簡(jiǎn)性表現(xiàn)在熱力學(xué)能夠定性、定量地解決實(shí)際問(wèn)題。2熱力學(xué)的分支（1）工程熱力學(xué)（ENGINEERNGTHERMODYNAMICS）將熱力學(xué)的基本理論應(yīng)用于工程技術(shù)領(lǐng)域，則為工程熱力學(xué)。主要研究熱能與機(jī)械能之間轉(zhuǎn)換規(guī)律及能量利用率的高低?！锾攸c(diǎn)★制冷、發(fā)電★介質(zhì)簡(jiǎn)單水蒸氣、氨、氟里昂（2）化學(xué)熱力學(xué)（CHEMICALTHERMODYNAMICS）應(yīng)用熱力學(xué)來(lái)處理熱化學(xué)、相平衡和化學(xué)平衡等化學(xué)領(lǐng)域中的問(wèn)題，則形成化學(xué)熱力學(xué)?！锢?利用熱力學(xué)的原理能計(jì)算出在何種溫度和壓力條件下，由氮和氫合成氨時(shí)的最高產(chǎn)量，這在化肥工業(yè)上產(chǎn)生了重要影。2熱力學(xué)的分支2熱力學(xué)的分支（3）化工熱力學(xué)（CHEMICALENGINEERINGTHERMODYNAMICS）研究在化學(xué)工程中的熱力學(xué)問(wèn)題。具有雙重特點(diǎn)。主要側(cè)重于工程計(jì)算。它既能解決能量的利用問(wèn)題，又能解決相際間質(zhì)量傳遞與化學(xué)反應(yīng)方向與限度等問(wèn)題。（4）統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)（STATISTICALTHERMODYNAMICS）從微觀角度出發(fā)研究過(guò)程的熱現(xiàn)象。工程熱力學(xué)化學(xué)熱力學(xué)化工熱力學(xué)2熱力學(xué)的分支3化工熱力學(xué)在化學(xué)工程中的地位原料4化工熱力學(xué)的用途（1）可行性分析。對(duì)于新工藝、新方法，用熱力學(xué)事先判斷它的可行性?！顲6H6NH3C6H5NH2H2★H2OH2O2ΔG≤0★N2H2NH3ΔG≥0常溫、常壓常溫、常壓4化工熱力學(xué)的用途（2）能量有效利用。對(duì)于實(shí)踐證明是可行的工藝進(jìn)行優(yōu)化。節(jié)能老廠改造，增效挖潛，能量的合理利用。如美國(guó)一聚乙烯醇工廠能耗大，特別是分離工段的能耗占全廠的65，應(yīng)用熱力學(xué)相平衡的成果，將進(jìn)料中乙醛含量由07降至04后，操作費(fèi)用節(jié)省50。4化工熱力學(xué)的用途（3）平衡問(wèn)題（特別是相平衡）。多元相平衡數(shù)據(jù)是設(shè)計(jì)、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品質(zhì)量控制必不可少的，尤其是產(chǎn)品眾多、分離要求高的石油化工更是如此?！锂a(chǎn)品分離設(shè)備投資5090；能量投資6090?！锞s塔的設(shè)計(jì)。（4）熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算。建立化工熱力學(xué)模型，用最易測(cè)得的數(shù)據(jù)（P、V、T、X）推算難測(cè)數(shù)據(jù)（H，S，G）；用少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加模型，得到過(guò)程開(kāi)發(fā)中大量有用數(shù)據(jù)。※多、快、好、省★世界上有105無(wú)機(jī)物，6106有機(jī)物，只有100種純物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)研究比較透徹?！锘旌衔锏姆N類更多，更有用，但非常難測(cè)?！镉绕涫菢O性物質(zhì)、聚合物體系，電解質(zhì)溶液?！镌诟邏骸⒌蜏叵碌奈镄詳?shù)據(jù)更是當(dāng)務(wù)之急。★實(shí)驗(yàn)費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。二、化工熱力學(xué)的研究?jī)?nèi)容“原理模型應(yīng)用”構(gòu)成化工熱力學(xué)研究?jī)?nèi)容的“三要素”。原理第三章流體的熱力學(xué)性第七章相平衡第八章化學(xué)反應(yīng)平衡★對(duì)于模型的研究和建立不是本課程的內(nèi)容?！锪私饽Ｐ偷倪m用范圍和如何應(yīng)用模型是本課程的任務(wù)。均相封閉體系熱力學(xué)二、化工熱力學(xué)研究?jī)?nèi)容三、熱力學(xué)的研究特點(diǎn)1、經(jīng)典熱力學(xué)的研究特點(diǎn)★從局部的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推算系統(tǒng)完整的信息?！飶募兾镔|(zhì)的信息求取混合物的信息。★從容易獲得的物性數(shù)據(jù)（P、V、T、X）來(lái)推算較難測(cè)定的數(shù)據(jù)（H，S，G）?！飶某爻旱奈镄詳?shù)據(jù)來(lái)推算苛刻條件下的性質(zhì)。需要模型2、化工熱力學(xué)的研究特點(diǎn)（1）研究體系為實(shí)際狀態(tài)化學(xué)熱力學(xué)研究的是以理想狀態(tài)為主，如理想氣體、理想溶液；化工熱力學(xué)研究的是實(shí)際狀態(tài)。在任意溫度、壓力下，多組分的狀態(tài)理想氣體分子間沒(méi)有相互作用，分子的體積大小可以忽略。（壓力極低）PVNRT真實(shí)氣體分子間有相互作用，分子的體積大小不能忽略PV≠NRT三、熱力學(xué)的研究特點(diǎn)（2）處理方法以理想態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)加上校正。化學(xué)熱力學(xué)的方法建立模型三、熱力學(xué)的研究特點(diǎn)（3）獲取數(shù)據(jù)的方法少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ突崃W(xué)是用少量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)加半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停玫剿钄?shù)據(jù)。盡管有誤差（5），但很實(shí)用，可以預(yù)測(cè)復(fù)雜的物性數(shù)據(jù)。模型運(yùn)用數(shù)學(xué)式來(lái)表達(dá)物質(zhì)之間相互關(guān)系。越有物理意義的模型，越準(zhǔn)確。三、熱力學(xué)的研究特點(diǎn)1、經(jīng)典熱力學(xué)的特點(diǎn)之一★研究大量分子中發(fā)生的平均變化?！锟偨Y(jié)出具有普遍性的熱力學(xué)基本定律?！锝ㄖ跓崃W(xué)的三個(gè)基本定律之上，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，得到宏觀性質(zhì)之間的依賴關(guān)系。四、化工熱力學(xué)的局限性四、化工熱力學(xué)的局限性熱力學(xué)研究方法2、經(jīng)典熱力學(xué)的特點(diǎn)之二◆不研究物質(zhì)的結(jié)構(gòu)；◆不考慮過(guò)程的細(xì)節(jié)；◆只關(guān)心平衡問(wèn)題（只關(guān)心體系的初態(tài)和終）；不關(guān)心如何到達(dá)平衡。四、化工熱力學(xué)的局限性經(jīng)典熱力學(xué)局限性之二只能解決極限問(wèn)題，不能解決速率問(wèn)題★經(jīng)典熱力學(xué)能夠給出的是必要條件而不是充分條件。★但由熱力學(xué)分析可以排除不能發(fā)生反應(yīng)的條件，因而節(jié)省了大量的時(shí)間和精力。五、學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)的目的、要求1、目的（兩個(gè)）（1）了解化工熱力學(xué)的基本內(nèi)容（2）提高利用化工熱力學(xué)的觀點(diǎn)、方法來(lái)分析、解決化工生產(chǎn)、工程設(shè)計(jì)、科學(xué)研究中有關(guān)實(shí)際問(wèn)題的能力。2要求（四個(gè)）（1）要明確各章節(jié)的作用，也即解決什么問(wèn)題，得出什么結(jié)論。（2）要掌握化工熱力學(xué)的研究方法。（3）除基本理論概念外，要特別注意計(jì)算技能。（4）作業(yè)步驟清晰，思路明確，計(jì)算基準(zhǔn)、單位要妥當(dāng)。五、學(xué)習(xí)化工熱力學(xué)的目的、要求六、熱力學(xué)基本概念六、熱力學(xué)基本概念1、系統(tǒng)◆定義熱力學(xué)的研究對(duì)象總是選擇宇宙空間的一部分，這一部分選定的空間即稱為系統(tǒng)，其余部分稱為環(huán)境?！舴诸惾悾?）封閉系統(tǒng)與環(huán)境間無(wú)物質(zhì)傳遞。（2）敞開(kāi)系統(tǒng)與環(huán)境間有物質(zhì)傳遞。（3）孤立系統(tǒng)與環(huán)境間既無(wú)物質(zhì)傳遞又無(wú)能量傳遞。孤立系統(tǒng)六、熱力學(xué)基本概念2、熱力學(xué)性質(zhì)如T、P、V、H、S、U等?！锓诸悆深?。（1）強(qiáng)度性質(zhì)一類與系統(tǒng)的尺寸（即物質(zhì)量的多少）無(wú)關(guān)的性質(zhì)。如T、P等。（2）容量性質(zhì)與系統(tǒng)中物質(zhì)量的多少有關(guān)的性質(zhì)。如V、W、U、H、S等。系統(tǒng)的狀態(tài)是由強(qiáng)度性質(zhì)決定的摩爾性質(zhì)為強(qiáng)度性質(zhì)六、熱力學(xué)基本概念3、狀態(tài)和狀態(tài)函數(shù)（1）狀態(tài)某一瞬間體系呈現(xiàn)的宏觀狀況。（2）平衡狀態(tài)在沒(méi)有外界影響的條件下，體系的宏觀狀態(tài)不隨時(shí)間而改變，即系統(tǒng)與環(huán)境之間凈流為零。熱平衡，力平衡，相平衡，化學(xué)平衡即溫度差，壓力差，化學(xué)位差均為零。（3）狀態(tài)函數(shù)與系統(tǒng)狀態(tài)變化的途徑無(wú)關(guān)，僅取決于初態(tài)和終態(tài)的量。常用的狀態(tài)函數(shù)有P，V，T，U，H，S，A，GM狀態(tài)函數(shù)六、熱力學(xué)基本概念狀態(tài)一定值一定，殊途同歸值變等，周而復(fù)始變化零循環(huán)過(guò)程△H0，△U0，△V0，△S體系0（當(dāng)然△S總≠04、過(guò)程◆指體系自一平衡狀態(tài)到另一平衡狀態(tài)的轉(zhuǎn)換◆對(duì)某一過(guò)程的描寫(xiě)初態(tài)＋終態(tài)＋路徑（1）不可逆過(guò)程一個(gè)單向過(guò)程發(fā)生之后一定留下一些痕跡，無(wú)論用何種方法也不能將此痕跡完全消除。六、熱力學(xué)基本概念如爆炸、節(jié)流、氣體向真空自由膨脹等。凡是自發(fā)過(guò)程過(guò)程皆是不可逆過(guò)程（2）可逆過(guò)程可逆過(guò)程當(dāng)體系完成某一過(guò)程后，如果令過(guò)程逆行而能使過(guò)程中所涉及的一切體系及環(huán)境都回復(fù)到原始狀態(tài)而不留下任何變化，則此過(guò)程稱為可逆過(guò)程無(wú)限小的沙子。拿走一粒無(wú)限小的沙子，DP減少無(wú)限小，推動(dòng)力無(wú)限小，可以忽略不計(jì)。帶活塞的氣缸若是可逆過(guò)程，推動(dòng)力需為無(wú)限小近，體系始終無(wú)限接近平衡狀態(tài)。六、熱力學(xué)基本概念★可逆過(guò)程的特點(diǎn)（1）可逆過(guò)程是實(shí)際過(guò)程中只能趨近而永遠(yuǎn)不能實(shí)現(xiàn)的理想過(guò)程。沒(méi)有摩擦，推動(dòng)力無(wú)限小過(guò)程進(jìn)行無(wú)限慢。（2）但它是熱力學(xué)中極為重要的概念，是作為實(shí)際過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換效果比較的標(biāo)準(zhǔn)。※若說(shuō)某體系效率為80，是指與可逆過(guò)程比?！?、節(jié)流、氣體向真空自由膨脹等不能用“可逆過(guò)程效率”模式來(lái)計(jì)算。六、熱力學(xué)基本概念（3）可逆過(guò)程是效率最高的過(guò)程?！w系對(duì)外做最大功。※體系對(duì)外吸收最小功。（4）很多熱力學(xué)關(guān)系式是在可逆過(guò)程的前提下推導(dǎo)出來(lái)的。如六、熱力學(xué)基本概念（5）逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。（即沒(méi)有功熱得失及狀態(tài)變化）不可逆過(guò)程的特點(diǎn)有摩擦，過(guò)程進(jìn)行有一定速度體系內(nèi)部不均勻（有擾動(dòng)，渦流等現(xiàn)象）逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境留下痕跡如果與相同始終態(tài)的可逆過(guò)程相比較，產(chǎn)功小于可逆過(guò)程，耗功大于可逆過(guò)程。參考文獻(xiàn)1朱自強(qiáng)，徐汛編，化工熱力學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，19912JMSMITH美史密斯，化工熱力學(xué)導(dǎo)論，第三版，化學(xué)工業(yè)出版社，19823張聯(lián)科主編，化工熱力學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，19804JMSMITH美史密斯，化工熱力學(xué)導(dǎo)論習(xí)題解答，化學(xué)工業(yè)出版社，19865陳鐘秀顧飛燕編，化工熱力學(xué)例題與習(xí)題，化學(xué)工業(yè)出版社1998

簡(jiǎn)介：第二章剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)1剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)一剛體無(wú)形變。物體內(nèi)任意兩質(zhì)點(diǎn)距離保持不變。二平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)1平動(dòng)剛體內(nèi)任一給定直線在運(yùn)動(dòng)中其方位始終保持不變?；钊?、升降機(jī)等。特點(diǎn)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全一樣。2定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定義剛體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中都繞同一直線作圓周運(yùn)動(dòng)，此直線稱為轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸固定稱為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。三剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)各點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移、角速度、角加速度都相同?？捎媒橇窟M(jìn)行描述。剛體的運(yùn)動(dòng)均可視為平動(dòng)與定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的合成。四角速度矢量定義轉(zhuǎn)軸上的有向線段。RΩΘ大小線段長(zhǎng)短方向右手螺旋判定定軸轉(zhuǎn)動(dòng)Ω的方向可用正負(fù)表示方向。速度M2剛體的角動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一角動(dòng)量1質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量觀察地球繞日運(yùn)動(dòng)OΘRMVSINΘ恒量地球的角動(dòng)量定義LRMV大小和方向2剛體的角動(dòng)量各質(zhì)量元角動(dòng)量之和。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JLJΩ二轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能組成剛體各質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能之和。三轉(zhuǎn)動(dòng)慣量1定義若為連續(xù)分布2物理意義J→M轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的量度。單位KGM2質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)量MV角動(dòng)量JΩ例題P106例4RDM在圓盤(pán)上取一半徑為R的圓環(huán)RDJR2DMR2Σ2ΠRDR2ΠΣR3DRMR2幾種剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量見(jiàn)表41J與哪些因素有關(guān)決定轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的因素轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J∑MIRI2或J∫R2DM是物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的量度，它的大小由物體的質(zhì)量、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置三個(gè)因素來(lái)決定。請(qǐng)看下面的實(shí)例。O結(jié)論1剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是由質(zhì)量、質(zhì)量分布、轉(zhuǎn)軸位置三個(gè)因素決定的。2同一剛體對(duì)不同轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不同，凡是提到轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，必須指明它是對(duì)哪個(gè)軸的才有意義。一力矩1定義FRDMFDFRSINΘΘΘ定軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的方向可用正負(fù)號(hào)表示。若力不在垂直轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)，則如何2合力矩代數(shù)和。作用3力矩轉(zhuǎn)動(dòng)定律3內(nèi)力的力矩OZ取任意兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，分析力矩。R1R2F’12F’21DΘ1Θ2∵R1SINΘ1R2SINΘ2D∴MF’21R2SINΘ2－F’12R1SINΘ10所有的內(nèi)力成對(duì)出現(xiàn)，所以有例題有一大型水壩高110米，長(zhǎng)1000米，水深100米，求水作用在大壩上的力；及這個(gè)力通過(guò)大壩基點(diǎn)Q且與X軸平行的軸的力矩。思路力與力矩均是變量，要分部分求和。DFDAYHDF［P0ΡGH－Y］DAL力矩QYDMYDFX二轉(zhuǎn)動(dòng)定律導(dǎo)出思路牛頓第二定律。取質(zhì)點(diǎn)ΔMI，其將繞OZ軸作圓周運(yùn)動(dòng)。分析受力ΔMI0ZRIF’IFI切向同乘以RI法向力矩為零，內(nèi)力矩為零。三平行軸定理ZCC過(guò)質(zhì)心轉(zhuǎn)軸Z’DMJJCMD2例題一質(zhì)量為M20KG的物體A，用細(xì)繩跨過(guò)一滑輪B和一彈簧C相連接，如圖所示。已知彈簧的勁度系數(shù)K20NM，滑輪的半徑R01M，繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J003KGM2，設(shè)繩與滑輪之間不打滑，A與斜面間及滑輪轉(zhuǎn)軸處摩擦不計(jì)，繩輕且不可伸長(zhǎng)，斜面傾角為37，取重力加速度G10MS2，求A下滑的加速度A下滑的最大速率3A從靜止釋放（此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)）沿斜面下滑的最大距離。ΘMRJK分析這是一個(gè)由質(zhì)點(diǎn)、剛體和彈簧組成的系統(tǒng)。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)A由靜止釋放后，A沿斜面下滑，滑輪B同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧被拉長(zhǎng)。A開(kāi)始做邊加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)彈簧被拉到某一長(zhǎng)度時(shí)，作用在A上的合外力為零，作用在B上的合外力矩亦同時(shí)為零，此時(shí)A的速度最大，B的角速度最大。若此時(shí)A所處的位置為O，則物體A以O(shè)為平衡位置在斜面上做諧振動(dòng)。處理這類問(wèn)題常用的方法有兩種方法一應(yīng)用牛頓定律與轉(zhuǎn)動(dòng)定律。方法二應(yīng)用機(jī)械能守恒定律。分析滑塊受力選圓盤(pán)B為研究對(duì)象，受力如圖A就等于滑輪邊緣的切向加速度T2KX由以上四式解得當(dāng)X06M時(shí)，A0X0方向沿斜面向下X06M時(shí)，A0方向沿斜面向上由運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系知積分得當(dāng)A0時(shí)，X06MVVM12MS4定軸轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理一力矩的功力的功DWFDS直線運(yùn)動(dòng)力矩的功DWMDΘ定軸轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)出考慮力做功，見(jiàn)圖ΔMFRΘDΘΑDWFCOSΑDSFCOSΑRDΘFRSINΘDΘMDΘ外力矩的功。二動(dòng)能定理質(zhì)點(diǎn)W外W內(nèi)EK－EK0剛體導(dǎo)出W外力矩的功，僅在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)成立。例題如圖，求1桿處在水平位置的角加速度；2豎直位置的角速度，角加速度；3豎直位置質(zhì)心與端點(diǎn)的加速度。解1OP2重力矩做功Θ重力矩為0Α03豎直位置，只有法向加速度3角動(dòng)量定理角動(dòng)量守恒定律一角動(dòng)量定理力矩對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)動(dòng)量定理角動(dòng)量定理導(dǎo)出角動(dòng)量定理沖量矩二角動(dòng)量守恒定律若則即可得L、Ω均為恒量。L、Ω乘積為恒量。例題求人在盤(pán)上跑一周，人與盤(pán)相對(duì)地轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。解見(jiàn)圖Ω’Ω角動(dòng)量守恒JΩ－J’Ω’0人對(duì)臺(tái)的角速度人跑一周所需的時(shí)間人對(duì)地的角度車對(duì)地的角度1強(qiáng)相互作用短程力，它使原子核牢固的保持為一個(gè)整體，盡管質(zhì)子間存在很大的排斥作用。2電磁力長(zhǎng)程力，它使原子核與電子能聚集在一起形成原子。3弱相互作用短程力，能引起粒子間的某些過(guò)程，例如中子和原子的放射性衰變，以及其它粒子的衰變。4引力長(zhǎng)程力，在宇宙的構(gòu)造和演化過(guò)程中起主要作用。小常識(shí)自然界中的四種基本相互作用宏觀物體之間所能觀測(cè)到的，只有電磁力與引力。我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到物質(zhì)世界千變?nèi)f化的現(xiàn)象，歸根結(jié)底只通過(guò)這四種基本相互作用起作用。類型作用距離（M）強(qiáng)相互作用弱相互作用電磁相互作用引力相互作用11013102103810151018長(zhǎng)長(zhǎng)相對(duì)強(qiáng)度

簡(jiǎn)介：結(jié)構(gòu)工程專討報(bào)告自我介紹工材實(shí)驗(yàn)室劉冠廷20101027ABOUTME劉冠廷小鳳梨LITTLEPINEAPPLE19880531臺(tái)北市萬(wàn)華區(qū)柳州街基隆市中正區(qū)巴塞隆納研究方向希望研究材料抗腐蝕相關(guān)，興趣取向。長(zhǎng)期目標(biāo)任職公務(wù)員，有機(jī)會(huì)繼續(xù)進(jìn)修中期目標(biāo)具備國(guó)家考試能力，增加證照短期目標(biāo)完成分內(nèi)學(xué)業(yè)，培養(yǎng)興趣專長(zhǎng)工作經(jīng)驗(yàn)王耀高中數(shù)學(xué)櫃臺(tái)2006國(guó)中全科補(bǔ)習(xí)班解題老師20062010鬥牛士牛排鐵板手20052007國(guó)中英數(shù)理家教20072010學(xué)歷簡(jiǎn)介臺(tái)北市立老松國(guó)民小學(xué)臺(tái)北市立南門國(guó)民中學(xué)國(guó)立板橋高級(jí)中學(xué)國(guó)立臺(tái)灣海洋大學(xué)河工系興趣彩妝相關(guān)2009已考取彩妝師執(zhí)照檔車2008年已考取大型重型機(jī)車駕照電吉他學(xué)齡20082010樂(lè)器IBANEZJEM555樂(lè)風(fēng)FUNK、日搖空手道黑帶2段，國(guó)家C級(jí)教練資格國(guó)立臺(tái)灣海洋大學(xué)空手道代表隊(duì)公關(guān)活動(dòng)長(zhǎng)儀隊(duì)板橋高中儀隊(duì)特技組公關(guān)長(zhǎng)戰(zhàn)績(jī)眉毛縫6針、大小傷保險(xiǎn)理賠15000SHOWTIME

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簡(jiǎn)介：第六章萬(wàn)有引力與航天第六節(jié)經(jīng)典力學(xué)的局限性1物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)在經(jīng)典力學(xué)中，物體的質(zhì)量是不隨運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的。但是，按照20世紀(jì)初著名物理學(xué)家愛(ài)因斯坦建立的狹義相對(duì)論，質(zhì)量要隨物體運(yùn)動(dòng)速度的增大而增大。物體的質(zhì)量與運(yùn)動(dòng)速度的關(guān)系是，式中M0是物體靜止時(shí)的質(zhì)量，M是物體速度為V時(shí)的質(zhì)量，C是真空中的光速。可見(jiàn)，當(dāng)V＜＜C時(shí)，M≈M0；當(dāng)V趨近于C時(shí)，M趨近于無(wú)窮大。因此，當(dāng)物體的速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)完全適用；當(dāng)物體的速度接近光速時(shí)，經(jīng)典力學(xué)就不適用了。2經(jīng)典力學(xué)中速度疊加原理不再成立設(shè)河流中的水相對(duì)于河岸的速度為船相對(duì)于水的速度為則在經(jīng)典力學(xué)中，船相對(duì)于岸的速度為這似乎是天經(jīng)地義的。但是，這個(gè)關(guān)系式涉及兩個(gè)不同的慣性參考系，而速度總是與位移（空間長(zhǎng)度）及時(shí)間間隔的測(cè)量相聯(lián)系。相對(duì)論認(rèn)為，同一過(guò)程的位移和時(shí)間的測(cè)量在不同參考系中是不同的，因而上式不能成立。（矢量和）3兩種不同的時(shí)空觀本節(jié)教材在“科學(xué)漫步”欄目時(shí)間和空間是什么一文中提到了牛頓和愛(ài)因斯坦的兩種不同的時(shí)空觀。牛頓認(rèn)為空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，時(shí)間也是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，這是一種經(jīng)典時(shí)空觀。愛(ài)因斯坦則認(rèn)為在研究物體的高速運(yùn)動(dòng)（速度接近真空中的光速）時(shí)，物體的長(zhǎng)度即物體占有的空間，以及物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程，甚至還有生命過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，都與它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，空間與時(shí)間不再與物體及其運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)而獨(dú)立存在。這是一種嶄新的時(shí)空觀。4經(jīng)典力學(xué)難以解釋微觀粒子的運(yùn)動(dòng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，電子、質(zhì)子、中子等微觀粒子不僅具有粒子性，同時(shí)還具有波動(dòng)性，它們的運(yùn)動(dòng)在很多情況下不能用經(jīng)典力學(xué)來(lái)說(shuō)明。20世紀(jì)20年代量子力學(xué)的出現(xiàn)，才很好地揭示了微觀世界的基本規(guī)律。5強(qiáng)引力作用下出現(xiàn)的問(wèn)題牛頓的萬(wàn)有引力定律取得了巨大的成就，但在一些問(wèn)題上也遇到了困難。例如水星的公轉(zhuǎn)軌道在不斷旋進(jìn)（參見(jiàn)教材圖761），其實(shí)際觀察值要比經(jīng)典力學(xué)的預(yù)言值多。1915年，愛(ài)因斯坦創(chuàng)立的廣義相對(duì)論對(duì)此則能作出很好的解釋，同時(shí)還預(yù)言光線經(jīng)過(guò)大質(zhì)量星體附近時(shí)會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且已被觀測(cè)證實(shí)。另外，根據(jù)牛頓的理論，當(dāng)天體被壓縮成半徑幾乎為0的一個(gè)點(diǎn)時(shí)，引力趨于無(wú)窮大；而愛(ài)因斯坦的理論則認(rèn)為，引力趨于無(wú)窮大發(fā)生在半徑接近一個(gè)“引力半徑”的時(shí)候，這個(gè)引力半徑的值由天體的質(zhì)量決定。當(dāng)天體的實(shí)際半徑接近引力半徑時(shí)，由愛(ài)因斯坦和牛頓引力理論計(jì)算出的力的差異急劇增大，在強(qiáng)引力情況下牛頓引力理論不再適用。6經(jīng)典力學(xué)的適用范圍經(jīng)典力學(xué)有它的適用范圍只適用于低速運(yùn)動(dòng)，不適用于高速運(yùn)動(dòng)；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界；只適用于弱引力情況，不適用于強(qiáng)引力情況。對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)（速度接近真空中的光速），需要應(yīng)用愛(ài)因斯坦的相對(duì)論。當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于真空中的光速時(shí)，相對(duì)論物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別。對(duì)于微觀世界，需要應(yīng)用量子力學(xué)。當(dāng)普朗克常數(shù)可以忽略不計(jì)時(shí)，量子力學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的結(jié)論沒(méi)有區(qū)別。對(duì)于強(qiáng)引力情況，需要應(yīng)用愛(ài)因斯坦引力理論。當(dāng)天體的實(shí)際半徑遠(yuǎn)大于它們的引力半徑時(shí)，愛(ài)因斯坦引力理論和牛頓引力理論計(jì)算出的力的差異并不很大。7牛頓的科學(xué)方法本節(jié)教材在“科學(xué)足跡”欄目牛頓的科學(xué)生涯一文中總結(jié)了牛頓的科學(xué)方法，這些科學(xué)方法值得我們借鑒重視實(shí)驗(yàn)重視實(shí)驗(yàn)，從歸納入手，這是牛頓科學(xué)方法論的基礎(chǔ)。邏輯推論為了歸納成功，不僅需要大量的可靠資料與廣博的知識(shí)，而且要有清晰的邏輯頭腦。數(shù)學(xué)歸納事物之間的本質(zhì)聯(lián)系只有通過(guò)數(shù)學(xué)才能歸納為能夠測(cè)量、應(yīng)用和檢驗(yàn)的公式和定律。補(bǔ)充內(nèi)容1狹義相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)狹義相對(duì)論的整套理論是基于以下兩個(gè)基本假設(shè)之上的A愛(ài)因斯坦相對(duì)性原理在不同的參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。B光速不變?cè)碚婵罩械墓馑僭诓煌膮⒖枷抵卸际窍嗤摹?時(shí)間的相對(duì)性“鐘慢效應(yīng)”時(shí)間的相對(duì)性符合以下規(guī)律式中V是運(yùn)動(dòng)物體的速度，C是真空中的光速，△T’是運(yùn)動(dòng)體中的觀察者觀察到的時(shí)間間隔，△T是地面上的觀察者觀察到的時(shí)間間隔。由于＜1，所以△T＞△T’，即運(yùn)動(dòng)體中的觀察者觀察到的時(shí)間間隔變短了，從地面上觀察運(yùn)動(dòng)物體的時(shí)間變慢了。這就是所謂的“鐘慢效應(yīng)”。3空間的相對(duì)性“尺縮效應(yīng)”空間的相對(duì)性符合以下規(guī)律式中V是運(yùn)動(dòng)物體的速度，C是真空中的光速，L’是運(yùn)動(dòng)體中的觀察者測(cè)得的長(zhǎng)度，L是地面上的觀察者測(cè)得的長(zhǎng)度。＜1，所以L＜L’，即地面上的觀察者觀察到運(yùn)動(dòng)體的長(zhǎng)度變短了。這就是所謂的“尺縮效應(yīng)”。由于4相對(duì)論速度疊加公式相對(duì)論的速度疊加公式為5廣義相對(duì)論的兩個(gè)基本原理廣義相對(duì)論有以下兩條基本原理廣義相對(duì)性原理在任何參考系中（包括慣性參考系和非慣性參考系）物理規(guī)律都是相同的。等效原理一個(gè)均勻的引力場(chǎng)與一個(gè)做勻加速運(yùn)動(dòng)得到參考系是等效的。6關(guān)于量子力學(xué)20世紀(jì)20年代，海森堡、薛定諤、玻爾、玻恩、狄拉克等物理學(xué)家建立了量子力學(xué)。開(kāi)始，海森堡和薛定諤互相獨(dú)立地提出了數(shù)學(xué)表達(dá)形式不同的理論，后來(lái)薛定諤很快就證明了這兩種理論是完全等價(jià)的，是對(duì)同一事物的兩種描述方式。薛定諤的理論更接近德布羅意的物質(zhì)波的觀念，也常常稱為波動(dòng)力學(xué)。薛定諤力圖用數(shù)學(xué)形式來(lái)描述物質(zhì)的波粒二象性，他從麥克斯韋的光的電磁學(xué)說(shuō)得到啟發(fā)，認(rèn)為電子的德布羅意波也可以用類似于光波的方式來(lái)描述，于是寫(xiě)出了描述物質(zhì)波的方程，這就是著名的薛定諤方程。這個(gè)方程既描述了電子的物質(zhì)波的行為，又含有電子的粒子性的特征。量子力學(xué)出現(xiàn)以后，在說(shuō)明原子結(jié)構(gòu)方面迅速取得了巨大的成功，很快地被物理學(xué)家所接受?，F(xiàn)在它的應(yīng)用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出原子結(jié)構(gòu)的范圍，成為物理學(xué)家研究微觀世界的基本理論工具。本節(jié)知識(shí)的應(yīng)用主要涉及經(jīng)典力學(xué)的局限性，以及對(duì)相對(duì)論與量子力學(xué)的初步了解。例1相對(duì)論給出了物體在狀態(tài)下所遵循的規(guī)律，量子力學(xué)給出了世界所遵循的規(guī)律，愛(ài)因斯坦引力理論解決了作用下的相關(guān)問(wèn)題，而經(jīng)典力學(xué)只適用于，不適用于。解析相對(duì)論給出了物體在高速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下所遵循的規(guī)律，量子力學(xué)給出了微觀世界所遵循的規(guī)律，愛(ài)因斯坦引力理論解決了強(qiáng)引力作用下的相關(guān)問(wèn)題，而經(jīng)典力學(xué)只適用于低速運(yùn)動(dòng)、宏觀世界和弱引力作用，不適用于高速運(yùn)動(dòng)、微觀世界和強(qiáng)引力作用。相對(duì)論和量子力學(xué)的出現(xiàn)，說(shuō)明人類對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)更加廣闊和深入，而不表示經(jīng)典力學(xué)失去了意義。歷史上的科學(xué)成就不會(huì)被新的科學(xué)成就所否定，而是作為某些條件下的特殊情形，被包括在新的科學(xué)成就之中。例2愛(ài)因斯坦與牛頓的時(shí)空觀有何不同對(duì)此你如何理解提示參閱本節(jié)教材“科學(xué)漫步”欄目時(shí)間和空間是什么一文。牛頓認(rèn)為空間是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，時(shí)間也是獨(dú)立于物體及其運(yùn)動(dòng)而存在的，這是一種經(jīng)典時(shí)空觀。愛(ài)因斯坦則認(rèn)為在研究物體的高速運(yùn)動(dòng)（速度接近真空中的光速）時(shí)，物體的長(zhǎng)度即物體占有的空間，以及物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程，甚至還有生命過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，都與它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，空間與時(shí)間不再與物體及其運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)而獨(dú)立存在。這是一種嶄新的時(shí)空觀。正如時(shí)間和空間是什么一文所說(shuō)，物理學(xué)的進(jìn)展表明，一些看似天真的問(wèn)題，其答案卻是驚天動(dòng)地的。人們對(duì)空間和時(shí)間概念的揚(yáng)棄與修正，推動(dòng)著物理學(xué)研究的深化，擴(kuò)展著人類的科學(xué)視野。牛頓的時(shí)空觀與我們的日常經(jīng)驗(yàn)十分吻合，但是光憑經(jīng)驗(yàn)去認(rèn)識(shí)世界是不行的，遇事要多問(wèn)幾個(gè)為什么，多進(jìn)行些深入的思考，你必將會(huì)有所發(fā)現(xiàn)，有所創(chuàng)造。例3地球以3104MS的速度繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，它的質(zhì)量增大到靜止質(zhì)量的多少倍如果物體的速度達(dá)到08CC為真空中的光速，它的質(zhì)量增大到靜止質(zhì)量的多少倍提示應(yīng)用狹義相對(duì)論質(zhì)量公式進(jìn)行計(jì)算。例4某列車的靜止時(shí)的長(zhǎng)度為100M。試問(wèn)1當(dāng)它以30MS的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)地面的觀察者來(lái)說(shuō)它的長(zhǎng)度是多少2假如列車做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到27108MS，對(duì)地面的觀察者來(lái)說(shuō)它的長(zhǎng)度又是多少提示應(yīng)用狹義相對(duì)論長(zhǎng)度公式進(jìn)行計(jì)算。例5Μ介子是一種基本粒子，質(zhì)量為電子的208倍，電荷為E和E，速度為09966C。它在靜止時(shí)的平均壽命為22106S。據(jù)報(bào)道，在一組高能物理實(shí)驗(yàn)中，測(cè)得它通過(guò)的平均距離為8KM左右，怎樣解釋這一現(xiàn)象提示由“鐘慢效應(yīng)”進(jìn)行解釋。例6兩束電子迎面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，每束電子相對(duì)地面的速度大小均為09C，試求相對(duì)于一束電子靜止的觀察者（即觀察者和該電子束以相同的速度運(yùn)動(dòng)）觀察到的另一束電子的速度。提示應(yīng)用相對(duì)論速度疊加公式進(jìn)行計(jì)算。

簡(jiǎn)介：新課標(biāo)人教版課件系列高中物理必修２76經(jīng)典力學(xué)局限性教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1知道牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍2了解經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用3知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，知道高速運(yùn)動(dòng)中必須考慮速度隨時(shí)過(guò)程與方法通過(guò)閱讀課文體會(huì)一切科學(xué)都有自己的局限性，新的理論會(huì)不斷完善和補(bǔ)充舊的理論，人類對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是無(wú)止境的情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)對(duì)牛頓力學(xué)適用范圍的討論，使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認(rèn)識(shí)知識(shí)的變化性和無(wú)窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神教學(xué)重點(diǎn)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍教學(xué)難點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)的物體，速度和質(zhì)量之間的關(guān)系教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)教具準(zhǔn)備錄像資料，多媒體課件1經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性1經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展過(guò)程及偉大成就二、經(jīng)典力學(xué)局限性1、不能解決高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（接近光速）2、不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象一、經(jīng)典時(shí)空觀（絕對(duì)時(shí)空觀）（1）同時(shí)的絕對(duì)性（2）時(shí)間間隔的絕對(duì)性（3）空間距離的絕對(duì)性超新星爆發(fā)的持續(xù)時(shí)間2經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀實(shí)際2年時(shí)間、長(zhǎng)度和質(zhì)量這三者都與參考系的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。2經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀二、相對(duì)論時(shí)空觀（1）同時(shí)是相對(duì)的（3）動(dòng)尺變短（4）運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大（1）不同慣性參考系，物理規(guī)律相同2、狹義相對(duì)論結(jié)論（2）動(dòng)鐘變慢時(shí)間、長(zhǎng)度和質(zhì)量這三者都與參考系的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。相對(duì)的絕對(duì)的（不變）絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，不變的相對(duì)的與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，相對(duì)的隨速度增加而增大經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀練習(xí)我們認(rèn)識(shí)物理這門學(xué)科，已經(jīng)有三年了，同學(xué)們，你有沒(méi)有意識(shí)到自己是幸運(yùn)的我們從一開(kāi)始就被直接帶入了這座宏偉壯麗的物理學(xué)大廈而這座大廈是由一大批杰出的物理學(xué)家前赴后繼、嘔心瀝血構(gòu)建而成的。今天，我們?cè)诹私馕锢韺W(xué)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，也結(jié)識(shí)幾個(gè)早就和我們所學(xué)的知識(shí)一同陪伴在我們身邊的物理學(xué)界的偉大人物。經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典物理學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)，熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)伽利略伽利略發(fā)現(xiàn)慣性定律、自由落體規(guī)律、力學(xué)相對(duì)性原理經(jīng)典力學(xué)第一次比較完整表述了慣性定律解決了完全彈性碰撞問(wèn)題發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律經(jīng)典力學(xué)牛頓創(chuàng)立了完整的經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)之父天地四方古往今來(lái)發(fā)生的一切現(xiàn)象都能夠用力學(xué)來(lái)描述阿爾伯特愛(ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論普朗克創(chuàng)立量子力學(xué)經(jīng)典物理對(duì)物理學(xué)思想和科學(xué)方法作了重點(diǎn)總結(jié)，它只適用于宏觀低速的物體；相對(duì)論和量子論則適用于微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)。因此，相對(duì)論和量子力學(xué)的建立并不是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的否定。RETURN檢測(cè)題有關(guān)科學(xué)家和涉及的事實(shí)，正確的說(shuō)法是A哥白尼創(chuàng)立了日心說(shuō)B伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律C惠更斯解決了彈性碰撞問(wèn)題D愛(ài)因斯坦提出了量子論AC檢測(cè)題一列火車以速度V相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)如果地面上的人測(cè)得，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁和后壁，以下說(shuō)法中正確的是A火車上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)前壁B火車上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)后壁C火車上的人測(cè)得，閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁和后壁D條件不足，無(wú)法確定A檢測(cè)題有三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在地面上，時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上，以速度VB和VC朝同一方向飛行，VB＜VC對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，則以下說(shuō)法中正確的是A時(shí)鐘A走得最慢B時(shí)鐘B走得最慢C時(shí)鐘C走得最慢D時(shí)鐘C走得最快C檢測(cè)題如果有一支靜止時(shí)長(zhǎng)30M的火箭，以光速的二分之一的速度從觀察者的身邊掠過(guò)，以下說(shuō)法中正確的是A地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)為30MB地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)小于30MC地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)大于30MD火箭上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)為30MBD檢測(cè)題有關(guān)物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系的說(shuō)法正確的是A物體的質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)B物體的質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)速度增大而增大C物體的質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)速度增大而減少D當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于零B按照狹義相對(duì)論，不僅“同時(shí)”是相對(duì)的，有時(shí)候，甚至事情的先后也都是相對(duì)的。舉一個(gè)例子，一節(jié)長(zhǎng)為10米的列車，A在車后部，B在車前部。當(dāng)列車以06C的高速度通過(guò)一個(gè)站臺(tái)的時(shí)候突然站臺(tái)上的人看到A先向B開(kāi)槍過(guò)了125毫微秒B又向A發(fā)射。因而站臺(tái)上的人作證這場(chǎng)槍?xiě)?zhàn)是由A挑起的。但是，車上的乘客卻提供相反的情況，他們說(shuō)，是B先開(kāi)槍，過(guò)了10毫微秒，A才動(dòng)手。事件是由B發(fā)動(dòng)的。到底是誰(shuí)先動(dòng)手呢沒(méi)有絕對(duì)的答案。在這個(gè)具體事件中，誰(shuí)先誰(shuí)后是有相對(duì)性的。在列車參考系中，B先A后，而在車站參考系中則是A先B后。選擇的參考系不同，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述就不同例如讓兩小球從同一高度同時(shí)自由下落。符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律RETURN

簡(jiǎn)介：高中物理新人教版必修２系列課件66經(jīng)典力學(xué)局限性教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1知道牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍2了解經(jīng)典力學(xué)在科學(xué)研究和生產(chǎn)技術(shù)中的廣泛應(yīng)用3知道質(zhì)量與速度的關(guān)系，知道高速運(yùn)動(dòng)中必須考慮速度隨時(shí)過(guò)程與方法通過(guò)閱讀課文體會(huì)一切科學(xué)都有自己的局限性，新的理論會(huì)不斷完善和補(bǔ)充舊的理論，人類對(duì)科學(xué)的認(rèn)識(shí)是無(wú)止境的情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過(guò)對(duì)牛頓力學(xué)適用范圍的討論，使學(xué)生知道物理中的結(jié)論和規(guī)律一般都有其適用范圍，認(rèn)識(shí)知識(shí)的變化性和無(wú)窮性，培養(yǎng)獻(xiàn)身于科學(xué)的時(shí)代精神教學(xué)重點(diǎn)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍教學(xué)難點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)的物體，速度和質(zhì)量之間的關(guān)系教學(xué)方法探究、講授、討論、練習(xí)1經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性1經(jīng)典力學(xué)的成就和局限性一、經(jīng)典力學(xué)的發(fā)展過(guò)程及偉大成就二、經(jīng)典力學(xué)局限性1、不能解決高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題（接近光速）2、不適用于微觀領(lǐng)域中物質(zhì)結(jié)構(gòu)和能量不連續(xù)的現(xiàn)象一、經(jīng)典時(shí)空觀（絕對(duì)時(shí)空觀）（1）同時(shí)的絕對(duì)性（2）時(shí)間間隔的絕對(duì)性（3）空間距離的絕對(duì)性超新星爆發(fā)的持續(xù)時(shí)間2經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀實(shí)際2年時(shí)間、長(zhǎng)度和質(zhì)量這三者都與參考系的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。2經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀二、相對(duì)論時(shí)空觀（1）同時(shí)是相對(duì)的（3）動(dòng)尺變短（4）運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量變大（1）不同慣性參考系，物理規(guī)律相同2、狹義相對(duì)論結(jié)論（2）動(dòng)鐘變慢時(shí)間、長(zhǎng)度和質(zhì)量這三者都與參考系的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。相對(duì)的絕對(duì)的（不變）絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，絕對(duì)的與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，不變的相對(duì)的與運(yùn)動(dòng)有關(guān)，相對(duì)的隨速度增加而增大經(jīng)典時(shí)空觀與相對(duì)論時(shí)空觀練習(xí)我們認(rèn)識(shí)物理這門學(xué)科，已經(jīng)有三年了，同學(xué)們，你有沒(méi)有意識(shí)到自己是幸運(yùn)的我們從一開(kāi)始就被直接帶入了這座宏偉壯麗的物理學(xué)大廈而這座大廈是由一大批杰出的物理學(xué)家前赴后繼、嘔心瀝血構(gòu)建而成的。今天，我們?cè)诹私馕锢韺W(xué)發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，也結(jié)識(shí)幾個(gè)早就和我們所學(xué)的知識(shí)一同陪伴在我們身邊的物理學(xué)界的偉大人物。經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典物理學(xué)體系經(jīng)典力學(xué)，熱學(xué)、聲學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)伽利略伽利略發(fā)現(xiàn)慣性定律、自由落體規(guī)律、力學(xué)相對(duì)性原理經(jīng)典力學(xué)第一次比較完整表述了慣性定律解決了完全彈性碰撞問(wèn)題發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律經(jīng)典力學(xué)牛頓創(chuàng)立了完整的經(jīng)典力學(xué)經(jīng)典力學(xué)之父天地四方古往今來(lái)發(fā)生的一切現(xiàn)象都能夠用力學(xué)來(lái)描述阿爾伯特愛(ài)因斯坦創(chuàng)立狹義相對(duì)論普朗克創(chuàng)立量子力學(xué)經(jīng)典物理對(duì)物理學(xué)思想和科學(xué)方法作了重點(diǎn)總結(jié)，它只適用于宏觀低速的物體；相對(duì)論和量子論則適用于微觀高速粒子的運(yùn)動(dòng)。因此，相對(duì)論和量子力學(xué)的建立并不是對(duì)經(jīng)典力學(xué)的否定。RETURN檢測(cè)題有關(guān)科學(xué)家和涉及的事實(shí)，正確的說(shuō)法是A哥白尼創(chuàng)立了日心說(shuō)B伽利略發(fā)現(xiàn)了行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律C惠更斯解決了彈性碰撞問(wèn)題D愛(ài)因斯坦提出了量子論AC檢測(cè)題一列火車以速度V相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)如果地面上的人測(cè)得，某光源發(fā)出的閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁和后壁，以下說(shuō)法中正確的是A火車上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)前壁B火車上的人測(cè)得，閃光先到達(dá)后壁C火車上的人測(cè)得，閃光同時(shí)到達(dá)車廂的前壁和后壁D條件不足，無(wú)法確定A檢測(cè)題有三個(gè)完全相同的時(shí)鐘，時(shí)鐘A放在地面上，時(shí)鐘B、C分別放在兩個(gè)火箭上，以速度VB和VC朝同一方向飛行，VB＜VC對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，則以下說(shuō)法中正確的是A時(shí)鐘A走得最慢B時(shí)鐘B走得最慢C時(shí)鐘C走得最慢D時(shí)鐘C走得最快C檢測(cè)題如果有一支靜止時(shí)長(zhǎng)30M的火箭，以光速的二分之一的速度從觀察者的身邊掠過(guò)，以下說(shuō)法中正確的是A地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)為30MB地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)小于30MC地面上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)大于30MD火箭上的觀察者測(cè)得的火箭長(zhǎng)為30MBD檢測(cè)題有關(guān)物體的質(zhì)量與速度的關(guān)系的說(shuō)法正確的是A物體的質(zhì)量與物體的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)B物體的質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)速度增大而增大C物體的質(zhì)量隨物體的運(yùn)動(dòng)速度增大而減少D當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，質(zhì)量趨于零B按照狹義相對(duì)論，不僅“同時(shí)”是相對(duì)的，有時(shí)候，甚至事情的先后也都是相對(duì)的。舉一個(gè)例子，一節(jié)長(zhǎng)為10米的列車，A在車后部，B在車前部。當(dāng)列車以06C的高速度通過(guò)一個(gè)站臺(tái)的時(shí)候突然站臺(tái)上的人看到A先向B開(kāi)槍過(guò)了125毫微秒B又向A發(fā)射。因而站臺(tái)上的人作證這場(chǎng)槍?xiě)?zhàn)是由A挑起的。但是，車上的乘客卻提供相反的情況，他們說(shuō)，是B先開(kāi)槍，過(guò)了10毫微秒，A才動(dòng)手。事件是由B發(fā)動(dòng)的。到底是誰(shuí)先動(dòng)手呢沒(méi)有絕對(duì)的答案。在這個(gè)具體事件中，誰(shuí)先誰(shuí)后是有相對(duì)性的。在列車參考系中，B先A后，而在車站參考系中則是A先B后。選擇的參考系不同，對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述就不同例如讓兩小球從同一高度同時(shí)自由下落。符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律不符合牛頓運(yùn)動(dòng)定律RETURN再見(jiàn)

簡(jiǎn)介：電動(dòng)力學(xué)第7講第一章電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律515電磁場(chǎng)的能量和動(dòng)量教師姓名宗福建單位山東大學(xué)物理學(xué)院2014年9月28日山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建1山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建2上一講復(fù)習(xí)1、介質(zhì)的極化宏觀電偶極距分布用電極化強(qiáng)度矢量P描述，它等于物理小體積ΔV內(nèi)的總電偶極距與ΔV之比，式中PI為第I個(gè)分子的電偶極距，求和符號(hào)表示對(duì)ΔV內(nèi)所有分子求和。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建3上一講復(fù)習(xí)1、介質(zhì)的極化引入電位移矢量D定義為則，山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建4上一講復(fù)習(xí)2、介質(zhì)的極化實(shí)驗(yàn)指出，各種介質(zhì)材料有不同的電磁性能，D和E的關(guān)系也有多種形式。對(duì)于一般各向同性線性介質(zhì)，極化強(qiáng)度P和E之間有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建5上一講復(fù)習(xí)2、介質(zhì)的磁化介質(zhì)磁化后，出現(xiàn)宏觀磁偶極距分布，用磁化強(qiáng)度M表示，它定義為物理小體積ΔV內(nèi)的總磁偶極距與ΔV之比，山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建6上一講復(fù)習(xí)2、介質(zhì)的磁化引入磁場(chǎng)強(qiáng)度H，定義為則，山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建7上一講復(fù)習(xí)2、介質(zhì)的磁化實(shí)驗(yàn)指出，對(duì)于各向同性非鐵磁物質(zhì)，磁化強(qiáng)度M和H之間有簡(jiǎn)單的線性關(guān)系山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建8上一講復(fù)習(xí)3、介質(zhì)中的麥克斯韋方程組為介質(zhì)方程為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建9上一講復(fù)習(xí)積分形式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建10上一講復(fù)習(xí)4、法向分量的躍變山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建11上一講復(fù)習(xí)5、切向分量的躍變山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建12上一講復(fù)習(xí)矢量形式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建13上一講習(xí)題解答9證明均勻介質(zhì)內(nèi)部的體極化電荷密度總是等于體自由電荷密度的倍。證山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建14上一講習(xí)題解答9證明均勻介質(zhì)內(nèi)部的體極化電荷密度總是等于體自由電荷密度的倍。證山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建15上一講習(xí)題解答13、用邊值關(guān)系證明在絕緣介質(zhì)與導(dǎo)體的分界而上，在靜電情況下，導(dǎo)體外的電場(chǎng)線總是垂直于導(dǎo)體表面；在恒定電流情況下，導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)線總是平行于導(dǎo)體表面。證本講內(nèi)容場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律場(chǎng)的能量密度場(chǎng)的能流密度電磁能量的傳輸場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的動(dòng)量守恒定律場(chǎng)的動(dòng)量密度場(chǎng)的動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建16電磁場(chǎng)的能量和能流電磁場(chǎng)是一種物質(zhì)，它具有內(nèi)部運(yùn)動(dòng)。電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)和其他物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式相比有它特殊性的一面，但同時(shí)也有普遍性的一面，即電磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)和其他物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式之間能夠互相轉(zhuǎn)化。這種普遍性的反映是各種運(yùn)動(dòng)形式有共同的運(yùn)動(dòng)量度能量。我們對(duì)一種新的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的認(rèn)識(shí)是通過(guò)它和已知的運(yùn)動(dòng)形態(tài)的能量守恒定律來(lái)得到的。下面我們將通過(guò)電磁場(chǎng)和帶電物體相互作用過(guò)程中，電磁場(chǎng)的能量和帶電體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能互相轉(zhuǎn)化來(lái)求出電磁場(chǎng)的能量表達(dá)式。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建17場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式以天線輻射電磁波的過(guò)程為例在這過(guò)程中，電磁能量隨著電磁波的運(yùn)動(dòng)不斷地從天線傳向遠(yuǎn)方。在空間各點(diǎn)上，都可以接受到電磁波的能量，但是同一接收器在不同點(diǎn)上的接受功率是不同的，它與離天線的距離有關(guān)，而且也和方向有關(guān)。由此可見(jiàn)，能量是按一定方式分布于場(chǎng)內(nèi)的，而且由于場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)著，場(chǎng)能量不是固定的分布于空間中，而是隨著場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)而在空間中傳播。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建18場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式因此，我們需要引入兩個(gè)物理量來(lái)描述電磁場(chǎng)的能量（1）場(chǎng)的能量密度W，它是場(chǎng)內(nèi)單位體積的能量，是空間位置X和時(shí)間T的函數(shù)，WWXT；（2）場(chǎng)的能流密度S它描述能量在場(chǎng)內(nèi)的傳播。S在數(shù)值上等于單位時(shí)間垂直流過(guò)單位橫截面的能量，其方向代表能量傳輸方向。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建19場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式場(chǎng)和電荷相互作用時(shí)，能量就在場(chǎng)和電荷之間轉(zhuǎn)移。例如在接收電磁波的過(guò)程中，電磁場(chǎng)作用于接收天線的自由電荷上，引起天線上的電流，電磁波的一部分能量即轉(zhuǎn)化為接收系統(tǒng)上的電磁能量。由此，場(chǎng)和電荷之間，場(chǎng)的一區(qū)域與另一區(qū)域之間，都可能發(fā)生能量轉(zhuǎn)移。在轉(zhuǎn)移過(guò)程中總能量是守恒的。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建20場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式考慮空間某區(qū)域V，其界面為S。設(shè)V內(nèi)有電荷電流分布Ρ和J。能量守恒定律要求單位時(shí)間通過(guò)界面S流入V內(nèi)的能量等于場(chǎng)對(duì)V內(nèi)電荷作功的功率與V內(nèi)電磁場(chǎng)能量增加率之和。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建21場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式以F表示場(chǎng)對(duì)電荷作用力密度，V表示電荷運(yùn)動(dòng)速度，則場(chǎng)對(duì)電荷系統(tǒng)所作的功率為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建22V內(nèi)場(chǎng)的能量增加率為通過(guò)界面S的流入V內(nèi)的能量為場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式能量守恒的積分形式是山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建23相應(yīng)的微分形式為場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的一般形式若V包括整個(gè)空間，則通過(guò)無(wú)限遠(yuǎn)界面的能量應(yīng)為零。這時(shí)能量守恒式左邊的面積分為零，因而此式表示場(chǎng)對(duì)電荷所作的功率等于場(chǎng)的總能量減小率，因此場(chǎng)和電荷的總能量守恒。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建24電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式由洛侖茲力密度公式得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建25電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式由MAXWELL方程組得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建26電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建27電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建28電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建29能流密度能量密度電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建30半徑為A，均勻帶電導(dǎo)體球Q所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建31總靜電能量為電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建32半徑為A，均勻帶電介質(zhì)球體電荷Q所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建33總靜電能量為電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建34總靜電能量為若取電子的經(jīng)典半徑RE使則，電磁能量的傳輸在電磁波情形中，能量在場(chǎng)中傳播的實(shí)質(zhì)，一般是容易理解的。但是在恒定電流或低頻交流電情況下，由于通常只需要解電路方程，不必直接研究電磁場(chǎng)量，人們往往忽視能量在場(chǎng)中傳播的實(shí)質(zhì)。事實(shí)上在這情形下電磁能量也是在場(chǎng)中傳輸?shù)?。在電路中，物理系統(tǒng)的能量包括導(dǎo)線內(nèi)部電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和導(dǎo)線周圍空間的電磁場(chǎng)能量。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建35電磁能量的傳輸一般金屬導(dǎo)體內(nèi)有N1023CM3對(duì)于1AMM2電流密度來(lái)說(shuō)，J106AM2電子電荷E161019C，把這些數(shù)值代入JNQV得V6105MS。由此可見(jiàn)，導(dǎo)體內(nèi)自由電子平均漂移速度是很小的，相應(yīng)的動(dòng)能也很小。而且，在恒定情況下，整個(gè)回路（包括負(fù)載電阻上），電流I都有相同的值，因此，電子運(yùn)動(dòng)的能量并不是供給負(fù)載上消耗的能量。在負(fù)載上以及在導(dǎo)線上消耗的功率完全是在場(chǎng)中傳輸?shù)?。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建36山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建37山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建38山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建39電磁場(chǎng)的動(dòng)量物質(zhì)都是在運(yùn)動(dòng)著，而又通過(guò)相互作用，使得運(yùn)動(dòng)形式發(fā)生轉(zhuǎn)化。關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)化，有兩條基本的守恒定律能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建40電磁場(chǎng)的動(dòng)量電磁場(chǎng)和帶電物質(zhì)之間有相互作用。場(chǎng)對(duì)帶電粒子施以作用力，粒子受力后，它的動(dòng)量發(fā)生變化，同時(shí)電磁場(chǎng)本身的狀態(tài)也發(fā)生相應(yīng)的改變。事實(shí)上，當(dāng)電磁波入射于物體上時(shí)，物體內(nèi)的帶電粒子受到電磁場(chǎng)的作用，使整個(gè)物體受到一定的總力。物體受力后，它的動(dòng)量會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)電磁波也被反射或吸收而改變了它的空間用動(dòng)狀態(tài)。在這相互作用過(guò)程中，入射電磁場(chǎng)的動(dòng)量轉(zhuǎn)移到物體上，同時(shí)電磁場(chǎng)的動(dòng)量亦發(fā)生相應(yīng)的改變。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建41電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度考慮空間某一區(qū)域其內(nèi)有一定電荷分布區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)和電荷之間由于相互作用而發(fā)生動(dòng)量轉(zhuǎn)移區(qū)域內(nèi)的場(chǎng)和區(qū)域外的場(chǎng)也通過(guò)界面發(fā)生動(dòng)量轉(zhuǎn)移由于動(dòng)量守恒，單位時(shí)間從區(qū)域外通過(guò)界面S傳入?yún)^(qū)域V內(nèi)的動(dòng)量應(yīng)等于V內(nèi)電荷的動(dòng)量變化率加上V內(nèi)電磁場(chǎng)的動(dòng)量變化率；山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建42電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建43電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度由于麥克斯韋方程組是電磁場(chǎng)的基本動(dòng)力學(xué)方程，由麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式應(yīng)該可以導(dǎo)出電磁場(chǎng)和電荷體系的動(dòng)量守恒定律。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建44電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建45電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建46電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建47電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建48電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建49電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建50電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建51電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建52電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建53光壓現(xiàn)象在一般光波和無(wú)線電波情形中，輻射壓強(qiáng)是不大的。例如太陽(yáng)輻射在地球表面上的能流密度為135103WM2，算出輻射壓強(qiáng)僅為106PA。但是近年制成的激光器能產(chǎn)生聚集的強(qiáng)光，可以在小面積上產(chǎn)生巨大的輻射壓力。在天文領(lǐng)域，光壓起著重要作用。光壓在星體內(nèi)部可以和萬(wàn)有引力相抗衡，從而對(duì)星體構(gòu)造和發(fā)展起著重要作用。在微觀領(lǐng)域，電磁場(chǎng)的動(dòng)量也表現(xiàn)得很明顯。帶有動(dòng)量K的光子與電子碰撞時(shí)服從能量和動(dòng)量守恒定律，正如其他粒子相互碰撞情形一樣。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建54本講總結(jié)能量守恒的積分形式是相應(yīng)的微分形式為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建55本講總結(jié)電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建56本講總結(jié)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建57電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度本講總結(jié)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建58電磁場(chǎng)的動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度第1章真空中的MAXWELL方程組11電荷和電場(chǎng)1庫(kù)侖定律2、定義電場(chǎng)強(qiáng)度EFQE3、靜電場(chǎng)的散度和旋度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建59第1章真空中的MAXWELL方程組12電流和磁場(chǎng)畢奧薩伐爾（BIOTSAVART）定律磁場(chǎng)的散度和旋度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建60第1章真空中的MAXWELL方程組真空中的靜電、靜磁場(chǎng)電磁感應(yīng)定律山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建61第1章真空中的MAXWELL方程組位移電流假設(shè)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建62第1章真空中的MAXWELL方程組13真空中的MAXWELL方程組山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建63第1章真空中的MAXWELL方程組14介質(zhì)中的MAXWELL方程組山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建64第1章真空中的MAXWELL方程組14介質(zhì)中的MAXWELL方程組山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建65第1章真空中的MAXWELL方程組15電磁場(chǎng)的能量和動(dòng)量能量守恒的積分形式是相應(yīng)的微分形式為電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建66第1章真空中的MAXWELL方程組15電磁場(chǎng)的能量和動(dòng)量動(dòng)量守恒的積分形式是相應(yīng)的微分形式為電磁場(chǎng)動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度表示式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建67第1章真空中的MAXWELL方程組1、直接給出庫(kù)侖定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，寫(xiě)明其中各個(gè)符號(hào)的物理意義。并推導(dǎo)出真空中靜電場(chǎng)散度和旋度的公式。2、直接給出畢奧薩伐爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，寫(xiě)明其中各個(gè)符號(hào)的物理意義，并推導(dǎo)出真空中靜磁場(chǎng)散度和旋度的公式。3、直接給出法拉第電磁感應(yīng)定律的積分形式和微分形式，寫(xiě)明其中各個(gè)符號(hào)的物理意義。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建68第1章真空中的MAXWELL方程組4、直接給出真空中麥可斯韋方程組的積分形式和微分形式，寫(xiě)明其中各個(gè)符號(hào)的物理意義。5、場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的積分形式和微分形式，電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表達(dá)式。6、場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的動(dòng)量守恒定律的積分形式和微分形式，動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度表達(dá)式。7、設(shè)想存在孤立磁荷磁單極子，試改寫(xiě)MAXWELL方程組，以包括磁荷密度ΡM和磁流密度JM的貢獻(xiàn)。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建69第1章真空中的MAXWELL方程組山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建70電動(dòng)力學(xué)課程考試辦法⑴閉卷筆試占70；⑵課堂學(xué)習(xí)占10；⑶課下作業(yè)占10；4小論文占10。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建71小論文要求1格式正確，具體格式要求同中文核心期刊正式論文；2內(nèi)容新穎、充實(shí)，經(jīng)過(guò)自己的獨(dú)立思考；3嚴(yán)禁從網(wǎng)絡(luò)上直接下載，嚴(yán)禁互相抄襲；4論文書(shū)寫(xiě)用時(shí)應(yīng)在10課時(shí)以上，字?jǐn)?shù)應(yīng)5K；510月份開(kāi)始安排宣講小論文62014年12月31日前網(wǎng)上提交小論文。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建72課下作業(yè)補(bǔ)充題1、場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的能量守恒定律的積分形式和微分形式，電磁場(chǎng)能量密度和能流密度表達(dá)式。2、場(chǎng)和電荷系統(tǒng)的動(dòng)量守恒定律的積分形式和微分形式，動(dòng)量密度和動(dòng)量流密度表達(dá)式。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建73

簡(jiǎn)介：電動(dòng)力學(xué)第3講第一章電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律111電荷和電場(chǎng)教師姓名宗福建單位山東大學(xué)微電子學(xué)院2016年9月13日上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建2上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建3上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建4上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建5上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建6上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建7上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建8上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建9上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建10上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建11上一講復(fù)習(xí)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建12上一講習(xí)題簡(jiǎn)答1、根據(jù)算符▽的微分性與矢量性，推導(dǎo)下列公式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建13上一講習(xí)題簡(jiǎn)答山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建14上一講習(xí)題簡(jiǎn)答山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建15上一講習(xí)題簡(jiǎn)答山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建16上一講習(xí)題簡(jiǎn)答山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建17上一講習(xí)題簡(jiǎn)答山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建18第一章電磁現(xiàn)象的普遍規(guī)律在本章中，我們把電磁現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)定律總結(jié)提高為電磁場(chǎng)的普遍規(guī)律。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建19我們先分析靜電場(chǎng)和靜磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)定律，再研究變動(dòng)情況下新的實(shí)驗(yàn)定律，由此總結(jié)出麥克斯韋方程組和洛侖茲公式。這些方程是宏觀電磁場(chǎng)論的理論基礎(chǔ)。在以后各章中將應(yīng)用它們來(lái)解決各種與電磁場(chǎng)有關(guān)的問(wèn)題。電荷與電場(chǎng)電荷電是物質(zhì)的一種基本屬性構(gòu)成物質(zhì)的許多基本粒子都帶有正電或負(fù)電，但其電荷都精確地等于基本電荷E，這表明自然界中的電荷都是以E的整數(shù)倍出現(xiàn)。電子的電荷E16X1019庫(kù)侖電子的質(zhì)量ME91X1031KG山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建20電荷與電場(chǎng)電荷若取電子的經(jīng)典半徑RE使則，RE28X1015M實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，在1019M范圍內(nèi)，電子仍然象一個(gè)點(diǎn)粒子。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建21太陽(yáng)系與氫原子對(duì)比太陽(yáng)系的主角是位居中心的太陽(yáng)，它是一顆光譜分類為G2V的主序星，擁有太陽(yáng)系內(nèi)已知質(zhì)量的999，并以萬(wàn)有引力主宰著太陽(yáng)系。氫原子的主角是位居中心的質(zhì)子，質(zhì)子電子的質(zhì)量比為1840，占?xì)湓觾?nèi)已知質(zhì)量的999，并以電磁引力主宰著氫原子。電子有自旋，地球有自轉(zhuǎn)。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建22太陽(yáng)系與氫原子對(duì)比太陽(yáng)半徑為7X105KM，太陽(yáng)系半徑（近日點(diǎn)）6X109KM，太陽(yáng)系與太陽(yáng)半徑比為104。1AU1天文單位距離15X108KM質(zhì)子半徑為15X1015M，氫原子的半徑為53X1011M，氫原子與質(zhì)子半徑比為35X104。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建23太陽(yáng)系與氫原子對(duì)比太陽(yáng)質(zhì)量1989X1030KG地球質(zhì)量5979X1024KG。質(zhì)量比33X105。相當(dāng)于原子量180相當(dāng)于原子序數(shù)為72HF73TA的原子。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建24鉿（HF）是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號(hào)是HF，它的原子序數(shù)是72，原子量17849，屬周期系ⅣB族。鉭（TA）是一種化學(xué)元素，它的化學(xué)符號(hào)是TA，它的原子序數(shù)是73，原子量18095，屬周期系ⅣB族。太陽(yáng)系與氫原子對(duì)比1HE氦1S22NE氖HE2S22P63AR氬NE3S23P64KR氪AR3D104S24P65XE氙KR4D105S25P66HF鉿XE4F145D26S26TA鉭XE4F145D36S2山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建25我們的宇宙恒星間平均距離1016M5光年銀河系半徑5X104光年1020M銀河系恒星數(shù)4X1012個(gè)星系間平均距離2X106光年距地球最近的河外星系仙女座100萬(wàn)光年人們所認(rèn)識(shí)的最外的星系1010光年星系總數(shù)1012個(gè)1024顆恒星，約1MOL太陽(yáng)系電荷與電場(chǎng)體電荷密度為了更簡(jiǎn)明地描述電荷在空間的分布，引入體電荷密度概念。假設(shè)電荷是致密連續(xù)分布時(shí)，可用積分的方法求出任意區(qū)域內(nèi)的總電荷。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建27電荷與電場(chǎng)點(diǎn)電荷的表示法在許多實(shí)際應(yīng)用中，電荷分布并非都采用連續(xù)性模型。當(dāng)帶電體的尺度與觀察尺度相比極其微小，以致于其形狀和大小的因素可以忽略不計(jì)的情況下，可以把帶電體抽象為點(diǎn)電荷。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建28電荷與電場(chǎng)點(diǎn)電荷的表示法山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建29電荷與電場(chǎng)點(diǎn)電荷的表示法山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建301電荷和電場(chǎng)1庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律是靜電現(xiàn)象的基本實(shí)驗(yàn)定律，它表達(dá)如下真空中靜止點(diǎn)電荷Q對(duì)另一個(gè)靜止點(diǎn)電荷的Q’作用力F為式中R為由Q到的Q’徑矢，Ε0真空電容率（真空介電常量）。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建31COULOMBSLAWCOULOMBSLAWCOULOMBSINVERSESQUARELAWISALAWOFPHYSICSDESCRIBINGTHEELECTROSTATICINTERACTIONBETWEENELECTRICALLYGEDPARTICLESTHELAWWASFIRSTPUBLISHEDIN1784BYFRENCHPHYSICISTLESAUGUSTINDECOULOMBWASESSENTIALTOTHEDEVELOPMENTOFTHETHEYOFELECTROMAGISMITISANALOGOUSTOISAACNEWTONSINVERSESQUARELAWOFUNIVERSALGRAVITATIONCOULOMBSLAWCANBEUSEDTODERIVEGAUSSSLAWVICEVERSATHELAWHASBEENTESTEDHEAVILYALLOBSERVATIONSHAVEUPHELDTHELAWSPRINCIPLECOULOMBSLAWCOULOMBSLAWSTATESTHATTHEMAGNITUDEOFTHEELECTROSTATICFCEOFINTERACTIONBETWEENTWOPOINTGESISDIRECTLYPROPTIONALTOTHESCALARMULTIPLICATIONOFTHEMAGNITUDESOFGESINVERSELYPROPTIONALTOTHESQUAREOFTHEDISTANCEBETWEENTHEMTHEFCEISALONGTHESTRAIGHTLINEJOININGTHEMIFTHETWOGESHAVETHESAMESIGNTHEELECTROSTATICFCEBETWEENTHEMISREPULSIVEIFTHEYHAVEDIFFERENTSIGNSTHEFCEBETWEENTHEMISATTRACTIVE1電荷和電場(chǎng)庫(kù)侖定律只是從現(xiàn)象上給出兩電荷之間作用力的大小和方向，它并沒(méi)有解決這作用力的物理本質(zhì)問(wèn)題。對(duì)庫(kù)侖定律可以有不同的物理解釋。一種觀點(diǎn)認(rèn)為兩電荷之間作用力是直接的超距作用，即一個(gè)電荷把作用力直接施加于另一電荷上；另一種觀點(diǎn)是相互作用通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳遞的，而不是直接的超距作用。實(shí)踐證明通過(guò)場(chǎng)來(lái)傳遞相互作用的觀點(diǎn)是正確的。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建34山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建35它的方向沿試探電荷受力的方向，大小與試探點(diǎn)電荷無(wú)關(guān)。給定Q，它僅是空間點(diǎn)函數(shù)，因而靜電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)。電荷周圍空間存在電場(chǎng)即任何電荷都在自己周圍空間激發(fā)電場(chǎng)。1電荷和電場(chǎng)假設(shè)一個(gè)電荷周圍的空間存在著一種特殊的物質(zhì)，稱為電場(chǎng)。另一電荷處于該電場(chǎng)內(nèi)，就受到電場(chǎng)的作用力。對(duì)電荷有作用力是電場(chǎng)特征性質(zhì)，我們就利用這性質(zhì)來(lái)描述該點(diǎn)上的電場(chǎng)。用一個(gè)單位試驗(yàn)電荷在場(chǎng)中所受的力來(lái)定義電荷所在點(diǎn)X上的電場(chǎng)強(qiáng)度EX。電荷Q’在電場(chǎng)E中所受的力F為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建361電荷和電場(chǎng)一個(gè)靜止點(diǎn)電荷Q所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建371電荷和電場(chǎng)由實(shí)驗(yàn)知道，電場(chǎng)具有疊加性，即多個(gè)電荷所激發(fā)的電場(chǎng)等于每個(gè)電荷所激發(fā)的電場(chǎng)的矢量和。設(shè)第I個(gè)電荷QI到P點(diǎn)的距離為RI則P點(diǎn)上的總電場(chǎng)強(qiáng)度E為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建381電荷和電場(chǎng)在許多實(shí)際情況下可以把電荷看作連續(xù)分布于某一區(qū)域內(nèi)。在V內(nèi)某點(diǎn)X上取一個(gè)體積元DV，在DV內(nèi)所含的電荷DQ等于該點(diǎn)上的電荷密度ΡX乘以體積DV山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建391電荷和電場(chǎng)設(shè)由源點(diǎn)X’到場(chǎng)點(diǎn)X的距離為R則P點(diǎn)上的電場(chǎng)強(qiáng)度E為式中積分遍及電荷分布區(qū)域。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建401電荷和電場(chǎng)在許多實(shí)際情況下可以把電荷看作連續(xù)分布于某一區(qū)域內(nèi)。設(shè)電荷連續(xù)分布于區(qū)域V內(nèi)。在V內(nèi)某點(diǎn)X上取一個(gè)體積元DV，在DV內(nèi)所含的電荷DQ等于該點(diǎn)上的電荷密度ΡX乘以體積DV山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建411電荷和電場(chǎng)對(duì)于線電荷及面電荷分布情況山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建42哈米頓HAMILTON算子山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建43哈米頓HAMILTON算子山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建44ΔX的性質(zhì)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建45ΔX的性質(zhì)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建46ΔX的性質(zhì)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建47ΔX的性質(zhì)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建48ΔX的性質(zhì)山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建49電場(chǎng)的散度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建50電場(chǎng)的散度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建51電場(chǎng)的散度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建52高斯定理山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建53GAUSSSLAWINPHYSICSGAUSSSLAWALSOKNOWNASGAUSSSFLUXTHEEMISALAWRELATINGTHEDISTRIBUTIONOFELECTRICGETOTHERESULTINGELECTRICFIELDTHELAWWASFMULATEDBYCARLFRIEDRICHGAUSSIN1835BUTWASNOTPUBLISHEDUNTIL1867GAUSSSLAWGAUSSSLAWSTATESTHATTHEELECTRICFLUXTHROUGHANYCLOSEDSURFACEISEQUALTO1ΕTIMESTHEELECTRICGEENCLOSEDWITHINTHATCLOSEDSURFACE電場(chǎng)的旋度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建56靜電場(chǎng)的散度和旋度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建57例題例電荷Q均勻分布于半徑為A的球內(nèi)，求各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，并由此直接計(jì)算電場(chǎng)的散度。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建58例題解作半徑為R的球（與電荷球體同心）由對(duì)稱性，在球面上各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度有相同的數(shù)值E，并沿徑向。當(dāng)RA時(shí)，球面所圍的總電荷位Q，由高斯定理得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建59例題寫(xiě)成矢量式得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建60例題若RA，則球面所圍電荷為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建61例題應(yīng)用高斯定理得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建62例題應(yīng)用高斯定理得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建63例題現(xiàn)在計(jì)算電場(chǎng)的散度。當(dāng)RA時(shí)，在這區(qū)域R≠0，由直接計(jì)算可得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建64例題當(dāng)RA時(shí)，由直接計(jì)算可得山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建65例題由這個(gè)例子我們看出散度概念的局域性質(zhì)。雖然對(duì)于任一個(gè)包圍著電荷的曲面都有電通量，但是散度只存在于有電荷分布的區(qū)域內(nèi)，在沒(méi)有電荷分布的空間中電場(chǎng)的散度為零。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建66點(diǎn)電荷的場(chǎng)一個(gè)靜止點(diǎn)電荷Q所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建67線電荷的場(chǎng)線電荷Λ所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建68面電荷的場(chǎng)面電荷Σ所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建69體電荷的場(chǎng)體電荷Ρ所激發(fā)的電場(chǎng)強(qiáng)度為山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建70本講總結(jié)1庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律是靜電現(xiàn)象的基本實(shí)驗(yàn)定律，它表達(dá)如下真空中靜止點(diǎn)電荷Q對(duì)另一個(gè)靜止點(diǎn)電荷的Q‘作用力F為式中R為由Q到的Q徑矢，Ε0真空電容率（真空介電常量）。山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建71本講總結(jié)2、靜電場(chǎng)的散度和旋度山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建72QQ帳號(hào)QQ群79215290QQ976659867請(qǐng)同學(xué)們將個(gè)人頭像發(fā)送到976659867以“學(xué)號(hào)姓名”為文件名山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建73作業(yè)教材第34頁(yè)習(xí)題56補(bǔ)充題直接給出庫(kù)侖定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，寫(xiě)明其中各個(gè)符號(hào)的物理意義。并推導(dǎo)出真空中靜電場(chǎng)的下列公式山東大學(xué)物理學(xué)院宗福建74謝謝

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