论述汽车发动机与热力学的关系
摘要：本文就汽车发动机原理、分类，以及如何提高发动机效率做了阐述。
关键词：热力学第一定律﹑ 热力学第二定律﹑ 热机
正文：动机即热机，大多人叫引擎。是一种把化学能转化为机械能的机器。其实，发动机是一整套动力输出设备，包括变速齿轮、引擎和传动轴等等，可见引擎是只是整个发动机的一个部分，但是却是整个发动机的核心部分，因此把引擎称为发动机也不为过。现在指的发动机即内燃机，常见的有汽油机和柴油机。汽车的主流发动机就是汽油机，也有少部分是柴油机。发动机的原理就是基于热力学的。首先，它遵循热力学第一定律：△E=Q+A. 即燃料被引燃后，内能增加，△E>0，气体前后温度变化不大放热Q<0,所以使得A>0。从而使得发动机向外输出机械能。继而他同样遵循热力学第二定律：即供热转换的方向性，并且，燃料燃烧产生的内能并没有完全转化为机械能。然后，从发动机的工作过程看，发动机工作的一个周期（四个冲程）即为热力学中的一个循环过程。
V 2 V 1 V 如图所示，由a 到d 四个过程分别表示发动机工作的四个冲程：（1）：绝热压缩a-b,空气和汽油的混合气从a(低压)到b(高压)状态。（2）：等体吸热b-c,压缩到体积V2时气缸内气体被火花塞点燃，混合气体由b 状态急速升温到c 状态，并且压强也急剧升高。（3）：绝热膨胀c-d,混合气体绝热膨胀，推动活塞对外做功，温度降低（部分热传递给汽缸），压强减小。（4）：等体放热d-a,即将废气从缸中排走，把热量带走。下一循环中，发动机又会吸入气体重复以上过程。通常用8个字概括便是：吸气、压缩、做功（燃烧）、排气。综合这些过程，运用热力学知识，在理想情况下（气体为理想气体、存在真正的绝热过程、机械之间无摩擦等）：
b-c 过程,气体吸热Q 1=M/
Cv(T 3-T 2) , d-a 过程,气体放热 Q 2=M/ Cv(T 4-T 1)
所以
=1–Q 2/Q1=1-(T 4-T 1)/(T 3-T 2) 又， a-b, c-d 均为绝热过程，有 T 4V 2 =T 3V 1 ;T 1V 2 =T 2V 1 （将上标γ-1别忘了
P
得=1-1/(V2/V1)
定义压缩比（V1/V2）= r
则= 1-ｒ
由上式可以知道，奥托循环的热效率取决于压缩比r。实际上，汽油内燃机的压缩比不超过7，不然的话，压缩比太高将导致油气混合物在绝热压缩过程中体积还未到b状态就会因温度升高过大而自行燃烧。所以，按压缩比为7，空气
=1.4来算的话，可得到发动机（汽油机）的理论热效率为55%。但是由于实际情况达不到理想状态，所以现实生活中，汽油机的热效率不到30%。
然而，热机的最大理论效率是卡诺循环效率，即热机按照卡诺循环进行工作，其理论效率为62.7% 但是，其条件在现实生活中也是比较可靠的，因为它由两个等温过程和两个绝热过程组成，况且，卡诺循环中要将冷凝温度减低到环境温度以下，这也是不经济的。将其做成汽油机或柴油机也存在很多问题比如工质的不同。但是有一类发动机也应用了卡诺循环——即斯特林发动机。斯特林发动机是独特的热热机，因为他们理论上的效率几乎等于理论最大效率，称为卡诺循环效率。斯特林发动机是通过气体受热膨胀、遇冷压缩而产生动力的。而且斯特林发动机是外燃机。优点为由于外燃机避免了传统内燃机的震爆做功问题，从而实现了高效率、低噪音、低污染和低运行成本。外燃机可以燃烧各种可燃气体，如：天然气、沼气、石油气、氢气、煤气等，也可燃烧柴油、液化石油气等液体燃料，还可以燃烧木材，以及利用太阳能等。只要热腔达到700℃，设备即可做功运行，环境温度越低，外燃机最大的优点是出力和效率不受海拔高度影响，非常适合于高海拔地区使用。然而其缺点：制造成本较高，工质密封技术较难，密封件的可靠性和寿命还存在问题，功率调节控制系统较复杂，机器较为笨重。我想这也是实际生活中难以利用卡诺循环来制造汽车发动机的原因。
但是，如何就目前状况进一步提高汽车发动机的效率，依然是一个很有讨论价值的。目前的主流汽油发动机的进气、压缩、做功、排气四个过程的行程应该是相等的，这是造成发动机热效率低的原因之一，就是能量得不到充分利用。因为，在发动机做功过程中，会产生大量的热量，同时汽油燃烧也会产生新的气体，所以此过程的能量应该是非常大的。但现在的发动机做功距离只于压缩距离相等，造成的能量的浪费：一是做功完成之后缸内气体压力过大，仍有部分能量没有利用；二是缸内压力过大使排气过程使用过多的能量；三是缸内温度过高，利于热量向外散发要。改善这一问题便要缩短进气、压缩的行程，延长做功距离。可以延迟吸气的开始时间以减少吸气行程，相比之下便增大了做功行程。
还有就是改进材料，减轻发动机质量；增加进气压力（可考虑使用可产生涡流的活塞），减小进气温度；减小摩擦等。
参考文献：（1）芶秉聪胡海云《大学物理》，国防工业出版社（2）张三慧《大学物理学》，清华大学出版社
（3）李茫雪《大学物理》，中国农业出版社
（4）百度搜索
1.质点运动学单元练习（一）答案 1．B 2．D 3．D 4．B 5．3.0m ；5.0m （提示：首先分析质点的运动规律，在t <2.0s 时质点沿x 轴正方向运动；在t =2.0s 时质点的速率为零；，在t >2.0s 时质点沿x 轴反方向运动；由位移和路程的定义可以求得答案。） 6．135m （提示：质点作变加速运动，可由加速度对时间t 的两次积分求得质点运动方程。） 7．解：（1）)()2(22 SI j t i t r -+= )(21m j i r += )(242m j i r -= )(3212m j i r r r -=-=? )/(32s m j i t r v -=??= （2）)(22SI j t i dt r d v -== )(2SI j dt v d a -== )/(422s m j i v -= )/(222--=s m j a 8．解： t A tdt A adt v t o t o ωω-=ωω-== ?? sin cos 2
t A tdt A A vdt A x t o t o ω=ωω-=+=??cos sin 9．解：（1）设太阳光线对地转动的角速度为ω s rad /1027.73600 *62 /5-?=π= ω s m t h dt ds v /1094.1cos 3 2 -?=ωω== （2）当旗杆与投影等长时，4/π=ωt h s t 0.31008.144=?=ω π = 10．解： ky y v v t y y v t dv a -==== d d d d d d d -k =y v d v / d y ??+=- =-C v ky v v y ky 2 22 121, d d 已知y =y o ，v =v o 则2020 2 121ky v C --= )(22 22y y k v v o o -+=
《大学物理下》课程小论文基本要求 ①以宿舍为单位，一个宿舍写一篇，用word写并打印，1500字左右。最好原创。 ②打印稿必须排版工整，引文必须标明出处。参考文献3篇以上，参考文献要是公开发表的论文，不要书，不要网页内容。 中国知网上面有很多文献，从学校主页进入，点“图书馆”，查询相关数据库。 ③内容： 1、物理学电磁学及近代物理相关内容； 2、对物理学的认识，物理学是什么，有什么重大作用。生活中什么现象，什么设备，什么仪器用到了哪方面的物理知识； 3、物理学原理与工业革命或者与现代技术间的联系； 4、物理学导致的各种生活观念的变革； 5、3D技术的发展与展望； 6、干涉或衍射在精密仪器的应用； 7、自己某个问题独到的想法； 8、影视节目中体现出的物理学原理。（比如《变形金刚1、2、3》，《全面回忆》等。） 9、你认为电气工程专业应该多讲授哪些物理内容、为什么； 10、光通讯和无线网络搭建； 11、人性化智能家居、智能家电的搭建； 12、计算机模拟某个物理模型。 ④格式： 题目 专业，班级，宿舍成员姓名，学号 摘要： 关键词： 正文 参考文献：正式发表的文献（写清哪个杂志，第几页，什么时候出版的）， 正式发表的硕博士论文（写清哪个学校、机构的论文，论文题目，第几页）。 ⑤评分原则：平时分30分中的20分， 网上原文摘抄最高10分。 整篇论文，符合格式，内容要求。最低12分。 两篇文章完全一样的，宿舍成员最高14分。 电磁学的计算方法，论惯性，光的本性类的文章最高14分。 纯个人感受想法，个人观点，有一定事实依据，最低16分。 网上多个资料引用并有一定个人观点，摘要总结得当，参考文献引用丰富，18分。 提交小论文时间：2013年1月份的第一次大学物理课
大物作业答案
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本习题版权归物理与科学技术学院物理系所有，不得用于商业目的 《大学物理》作业 No.5 光的衍射 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、选择题： 1. 在如图所示的单缝夫琅禾费衍射装置中，设中央明纹的衍射角范围很小。若使单缝宽度a 变为原来的 23，同时使入射的单色光的波长λ 变为原来的3 / 4，则屏幕E 上单缝衍射条纹中央明纹的 宽度?x 将变为原来的 [ ] (A) 3 / 4倍 (B) 2 / 3倍 (C) 9 / 8倍 (D) 1 / 2倍 (E) 2倍 解：单缝衍射中央明纹两侧第一暗纹中心间距离为中央明纹线宽度： θtg 2f x =? 由第一暗纹中心条件： λθ=sin a 即 a λ θ= sin 当θ 小时，有 θθsin tg ≈ ∴ a f x λ 2≈? 已知题意：122 3 a a = ， 4/312λλ= ,可得 ()()1112 2 2 2 12212x a f a f x ?=???? ??= =?λλ ∴ a 、λ 改变后的中央明纹宽度(?x )2变为原来宽度(?x )1的1/2 故选D 2. 波长 λ=500nm(1nm=10- 9m)的单色光垂直照射到宽度a =0.25 mm 的单缝上，单缝后面 放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面上放置一屏幕，用以观测衍射条纹。今测得屏幕上中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离为d =12 mm ，则凸透镜的焦距f 为 [ ] (A) 2 m (B) 1 m (C) 0.5 m (D) 0.2 m (E) 0.1 m 解：由单缝衍射第一暗纹中心条件： λθ±=sin a 可得中央明纹线宽度a f x λ 2=? 而其余明纹线宽度a f x λ ='? 故中央明条纹一侧第三个暗条纹和另一侧第三个暗条纹之间的距离应是其余明纹线宽度 单缝 λa L E f O x y
电磁感应在生活中的应用 摘要：电磁学已成为物理学的一个重要分支，是研究电磁运动基本规律的学科。电磁学理论的发展不仅是电工学、无线电电子学、电子计算机技术及其他新科学、新技术发展的理论依据，而且也与人们的日常生活和生产技术有着十分密切的关系。 关键词：电磁感应熔炼金属磁悬浮技术电磁炮 正文： 电磁感应是指因为磁通量变化产生感应电动势的现象。电磁感应现象的发现，是电磁学领域中最伟大的成就之一。它不仅揭示了电与磁之间的内在联系，而且为电与磁之间的相互转化奠定了实验基础，为人类获取巨大而廉价的电能开辟了道路，在实用上有重大意义。电磁感应现象的发现，标志着一场重大的工业和技术革命的到来。事实证明，电磁感应在电工、电子技术、电气化、自动化方面的广泛应用对推动社会生产力和科学技术的发展发挥了重要的作用。 熔炼金属 交流的磁场在金属内感应的涡流能产生热效应，这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点：加热效率高，达到50～90%；加热速度快；用不同频率的交流可得到不同的加热深度，这是因为涡流在金属内不是均匀分布的，越靠近金属表面层电流越强，频率越高这种现象越显著，称为“趋肤效应”。工业上把感应加热依频率分为四种：工频（50赫）；中频（0.5～8千赫）；超音频（20～60千赫）；高频（60～600千赫）。工频交流直接由配电变压器提供；中频交变电流由三相电动机带动中频发电机或用可控硅逆变器产生；超音频和高频交流由大功率电子管振荡器产生。 磁悬浮技术 随着航天事业的发展，模拟微重力环境下的空间悬浮技术已成为进行相关高科技研究的重要手段。目前的悬浮技术主要包括电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。电磁悬浮技术（electromagnetic levitation）简称EML技术。它的主要原理是利用高频电磁场在金属表面产生的涡流来实现对金属球的悬浮。 磁悬浮技术的系统，是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成，其中执行器
谈谈角动量守恒及其应用 摘要:角动量这一概念是经典物理学里面的重要组成部分，角动量的研究主要是对于物体的转动方面，并且可以延伸到量子力学、原子物理以及天体物理等方面。角动量这一概念范畴系统的介绍的力矩、角速度、角加速度的概念，并且统筹的联系到质点系、质心系、对称性等概念.本文主要对角动量守恒定律和其应用进行论述。对定律本身进行了简略的阐述，并就其守恒条件及其结论进行了定性分析。 正文: 大家也许小时候都有过一个疑问：人们走路的时候为什么要甩手呢？为什么如果走顺拐了会感觉特别别扭呢？一个常见的解释是，为了保持身体平衡。这种解释了和没解释没什么区别的答案是永远正确的，问题是甩手到底是怎么保持身体平衡的？ 原来这一切都是我们大学生所熟知的角动量以及动量守恒的原因，很神奇的是原来用动量守恒可以解决很复杂的问题,但是却用了最简单的方法。 1.角动量：角动量也称为动量矩，刚体的转动惯量和角速度的乘积叫做刚体转动的角动量，或动量矩，单位千克二次方米每秒，符号kgm2/s。角动量是描述物体转动状态的物理量。对于质点在有心力场中的运动，例如，天体的运动，原子中电子的运动等，角动量是非常重要的物理量。角动量反映不受外力作用或所受诸外力对某定点（或定轴）的合力矩始终等于零的质点和质点系围绕该点（或轴）运动的普遍规律。物理学的普遍定律之一。质点轨迹是平面曲线，且质点对力心的矢径在相等的时间内扫过相等的面积。如果把太阳看成力心，行星看成质点，则上述结论就是开普勒行星运动三定律之一,开普勒第二定律。一个不受外力或外界场作用的质点系，其质点之间相互作用的内力服从牛顿第三定律，因而质点系的内力对任一点的主矩为零，从而导出质点系的角动量守恒。W.泡利于1931年根据守恒定律推测自由中子衰变时有反中微子产生，1956年后为实验所证实。角动量是矢量，角动量 L=r×F=r×Fsin
班级___ ___学号____ ____姓名____ _____成绩______________ 一、选择题 1. m 与M 水平桌面间都是光滑接触，为维持m 与M 相对静止，则推动M 的水平力F 为：( B ) (A)(m +M )g ctg θ (B)(m +M )g tg θ (C)mg tg θ (D)Mg tg θ 2. 一质量为m 的质点，自半径为R 的光滑半球形碗口由静止下滑，质点在碗内某处的速率为v ，则质点对该处的压力数值为：( B ) (A)R mv 2 (B)R mv 232 (C)R mv 22 (D)R mv 252 3. 如图，作匀速圆周运动的物体，从A 运动到B 的过程中，物体所受合外力的冲量：( C ) (A) 大小为零 (B ) 大小不等于零，方向与v A 相同 (C) 大小不等于零，方向与v B 相同 (D) 大小不等于零，方向与物体在B 点所受合力相同 二、填空题 1. 已知m A =2kg ，m B =1kg ，m A 、m B 与桌面间的摩擦系数μ=0.5，(1)今用水平力F =10N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =_______0______，m A 的加速度a A =_____0_______. (2)今用水平力F =20N 推m B ，则m A 与m B 的摩擦力f =____5N____，m A 的加速度a A =_____1.7____. (g =10m/s 2) 2. 设有三个质量完全相同的物体，在某时刻t 它们的速度分别为v 1、v 2、v 3，并且v 1=v 2=v 3 ，v 1与v 2方向相反，v 3与v 1相垂直，设它们的质量全为m ，试问该时刻三物体组成的系统的总动量为_______m v 3________. 3.两质量分别为m 1、m 2的物体用一倔强系数为K 的轻弹簧相连放在光滑水平桌面上(如图)，当两物体相距为x 时，系统由静止释放，已知弹簧的自然长度为x 0，当两物体相距为x 0时，m 1的速度大小为 2 2 121 Km x m m m + . 4. 一弹簧变形量为x 时，其恢复力为F =2ax -3bx 2，现让该弹簧由x =0变形到x =L ，其弹力的功为： 2 3 aL bL - . 5. 如图，质量为m 的小球，拴于不可伸长的轻绳上，在光滑水平桌面上作匀速圆周运动，其半径为R ，角速度为ω，绳的另一端通过光 滑的竖直管用手拉住，如把绳向下拉R /2时角速度ω’为 F m A m B m M F θ A O B R v A v B x m 1 m 2 F m R
九江学院 Jiu jiang university 课程小论文（设计）题目：机械振动 院系：******** 专业：机械设计制造及其自动化 姓名：陈冬 年级：****** 学号：***号 指导老师：**** *****年**月**号
机械振动： 机械振动在介质中的传播称为机械波（mechanical wave）。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波（例如光波）可以在真空中传播；机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波；机械波与电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。关键字：波源介质横波纵波 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。横波 物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，称作横波。在横波中，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷。
绳波是常见的横波。 纵波 物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，称作纵波。质点在纵波传播时来回振动，其中质点分布最密集的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部。 声波是常见的纵波。 波长 沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长，常用λ表示。在横波中，波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度；在纵波中，波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。 频率与周期 波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期，常用T 表示；介质中的质点每秒完成全振动的次数叫做波的频率，常用f 表示。频率是周期的倒数。 波速 波速为波长和频率的乘积（v=λf ），表示波在的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。 所以m k 1412.0+= λ ，则f=Hz k v )14(50+=λ (K=0,1,2,3,……) 例．一列横波沿x 轴传播，波速大于6m/s ，当位移x 1=3cm 处的 A 质点在x 轴上方最大位移处时，位于x 2=6cm 处的 B 质点恰好在平衡 位置，并且振动方向沿y 轴负方向，试求这列波的频率f. 解：
荷兰物理学家安德烈·吉姆(Andre Geim)曾经做过一个有关磁悬浮的著名实验，将一只活的青蛙悬浮在 空中的技术 迈纳斯效应—完全抗磁性 零电阻是超导体的一个基本特性，但超导体的完全抗磁性更为基本。是否 转变为超导态，必须综合这两种测量结果，才能予以确定。 如果将一超导体样品放入磁场中，由于样品的磁通量发生了变化，样品的 表面产生感生电流，这电流将在样品内部产生磁场，完全抵消掉内部的外磁场， 使超导体内部的磁场为零。根据公式和，由于超导体=－1，所以超导体具有完全抗磁性。 内部B=0，故 m 超导体与理想导体在抗磁性上是不同的。若在临界温度以上把超导样品放 入磁场中，这时样品处于正常态，样品中有磁场存在。当维持磁场不变而降低 温度，使其处于超导状态时，在超导体表面也产生电流，这电流在样品内部产 生的磁场抵消了原来的磁场，使导体内部的磁感应强度为零。超导体内部的磁 场总为零，这一现象称为迈纳斯效应。 超导体的抗磁性可用下面的动画来演示，小球是用超导态的材料制成的， 由于小球的抗磁性，小球被悬浮于空中，这就是所说的磁悬浮。 下图是小磁铁悬浮在Ba-La-Cu-O超导体圆片（浸在液氮中）上方的照片。
零电阻是超导体的一个基本特性，但超导体的完全抗磁性更为基本。是否转变为超导态，必须综合这两种测量结果，才能予以确定。 如果将一超导体样品放入磁场中，由于样品的磁通量发生了变化，样品的表面产生感生电流，这电流将在样品内部产生磁场，完全抵消掉内部的外磁场，使超导体内部的磁场为零。根据公式和，由于超导体内部B=0，故cm=－1，所以超导体具有完全抗磁性。 超导材料必须在一定的温度以下才会产生超导现象，这一温度称为临界温度。
关于半波损失的几个实验验证 姓名：班级：学号： 【摘要】在大学物理的波动光学部分，半波损失是一个重点内容。而进行干涉的相关计算研究时又不得不考虑半波损失的影响。于是本文通过菲涅尔公式分析了半波损失，也从几个比较经典的干涉实验来验证半波损失的存在。 【关键词】半波损失劳埃德镜实验劈尖干涉牛顿环 一．半波损失的基本概念 所谓“半波损失"，就是当光从折射率小的光疏介质射向折射率大的光密介质时，在入射点，反射光相对于入射光有相位突变π，即在入射点反射光与入射光的相位差为π，由于相位差π与光程差λ/2相对应，它相当于反射光多走了半个波长λ/2的光程，故这种相位突变π的现象叫做半波损失。半波损失仅存在于当光从光疏介质射向光密介质时的反射光中，折射光没有半波损失。当光从光密介质射向光疏介质时，反射光也没有半波损失。 实验和理论研究表明光从光疏介质射向光密介质时，在掠入射（入射角接近90度）或正入射（入射角为0度）的情况下，在两种介质界面处反射时相位发生π的突变。这一变化导致反射光的光程差附加了半个波长，称为半波损失。 二．反射光会发生半波损失的原因 反射光的相位跃变情况较为复杂，它有两个转折，一个是入射角θ1>θB(布儒斯特角)和θ1<θB时的情况跃变不同；另一个是折射率n1>n2和n1
1—4 一质点的运动学方程为2t x =，()2 1-=t y (S1)。试求： (1)质点的轨迹方程：(2) 在2=t s 时，质点的速度和加速度。 [解] (1) 由质点的运动方程 2t x = (1) ()2 1-=t y (2) 消去参数t ，可得质点的轨迹方程 21)y = (2) 由(1)、(2)对时间t 求一阶导数和二阶导数可得任一时刻质点的速度和加速度 t dt dx v x 2== ()12-==t dt dy v y 所以 ()221x y v v t t =+=+-v i j i j (3) 222==dt x d a x 222==dt y d a y 所以 22=+a i j (4) 把t =2s 代入式(3)、(4)，可得该时刻质点的速度和加速度。 42=+v i j 22=+a i j 1—6 质点的运动学方程为() 2 22t t =++r i j (S1)，试求：(1)质点的轨道方程；(2)t ＝2s 时质点的速度和加速度。 [解] (1) 由质点的运动方程，可得 2 2,2x t y t ==+ 消去参数t ，可得轨道方程 2124 y x =+ (2) 由速度、加速度定义式，有 d /d 22t t ==+v r i j 22d /d 2t ==a r j 将t=2s 代入上两式，得 24=+v i j ， 2=a j 1—10 在重力和空气阻力的作用下，某物体下落的加速度为Bv g a -=，g 为重力加速度，B 为与物体的质量、形状及媒质有关的常数。设t =0时物体的初速度为零。(1)试求物体的速度随时间变化的关系式；(2)当加速度为零时的速度(称为收尾速度)值为多大? [解] (1) 由dt dv a /=得 dt Bv g dv =-
大学物理实验小论文 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
大学物理实验小论文 班级姓名学号 摘要：主要介绍我在本次大学物理实验中获得的知识与体会。 关键词：认识体会数据处理总结 一、对大学物理实验的认识 大学物理实验是非常重要的基础课，其目的是培养我们掌握实验的基本理论、方法和技巧；培养我们严谨的思维能力和创新精神，特别是与现代科学技术发展相适应的综合能力；培养严肃认真的工作作风和科学态度。对于我们将来独立从事实际工作是十分有必要的。 二、大学物理实验中的体会 1、养成实验前预习的好习惯。 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,需要认真地预习,才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。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,正确的操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后写预习报告，包括目的,原理,仪器,操作步骤等。
2、上课时认真听老师做讲解，切记老师所讲的重点内容。 记下老师实验指导的内容有助于自己实验时避免犯错及实验报告的书写。 3、大学物理实验培养了我做事的耐心与细心。 课堂操作时需要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。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。对于数据的记录，则要求我们要有原始的数据记录，它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。 4、培养自己的动手能力。 现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验我都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。 三、大学物理实验数据处理 1、作图法 选取适当的自变量，通过作图可以找到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。 描绘图象的要求是：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，
U 2 I 2 大学物理实验报告答案大全（实验数据及思考题答案全包括） 伏安法测电阻 实验目的 (1) 利用伏安法测电阻。 (2) 验证欧姆定律。 (3) 学会间接测量量不确定度的计算；进一步掌握有效数字的概念。 实验方法原理 根据欧姆定律， R = U ，如测得 U 和 I 则可计算出 R 。值得注意的是，本实验待测电阻有两只， 一个阻值相对较大，一个较小，因此测量时必须采用安培表内接和外接两个方式，以减小测量误差。 实验装置 待测电阻两只，0～5mA 电流表 1 只，0－5V 电压表 1 只，0～50mA 电流表 1 只，0～10V 电压表一 只，滑线变阻器 1 只，DF1730SB3A 稳压源 1 台。 实验步骤 本实验为简单设计性实验，实验线路、数据记录表格和具体实验步骤应由学生自行设计。必要时，可提示学 生参照第 2 章中的第 2.4 一节的有关内容。分压电路是必须要使用的，并作具体提示。 (1) 根据相应的电路图对电阻进行测量，记录 U 值和 I 值。对每一个电阻测量 3 次。 (2) 计算各次测量结果。如多次测量值相差不大，可取其平均值作为测量结果。 (3) 如果同一电阻多次测量结果相差很大，应分析原因并重新测量。 数据处理 (1) 由 U = U max ? 1.5% ，得到 U 1 = 0.15V , U 2 = 0.075V ； (2) 由 I = I max ? 1.5% ，得到 I 1 = 0.075mA , I 2 = 0.75mA ； (3) 再由 u R = R ( 3V ) + ( 3I ) ，求得 u R 1 = 9 ? 101 &, u R 2 = 1& ； (4) 结果表示 R 1 = (2.92 ± 0.09) ?10 3 &, R 2 = (44 ± 1)& 光栅衍射 实验目的 (1) 了解分光计的原理和构造。 (2) 学会分光计的调节和使用方法。 (3) 观测汞灯在可见光范围内几条光谱线的波长 实验方法原理
2008－2009学年第二学期 大学物理（A1）小论文要求及推荐题目 为了培养学生的科学素质，大学物理课程设置了学生小论文必做项目。 要求：（1）论文要与本学期所学的大学物理课程内容相关。大学物理教研室提供以下可供学生参考的论文题目方向。具体论文题目由学生自己选定，最好来源于自己对实际生活中遇到的物理现象的思考。 （2）小论文占期末大学物理课程总评成绩5%，不交论文者，该部分分数计为0分。要求学生在教师指导下独立完成论文，严禁抄袭，对不合格的论文退回重做。 （3）字数限制在1500-3000字之间。应包涵以下几部分：标题、作者（姓名班级学号）、摘要（150字内）、论文正文、主要参考文献（约3-5篇）。另附3篇范文，均摘自《物理与工程》杂志的“大学生园地”，可做为参考。 参考题目： 1.惯性质量与引力质量相等的实验验证。 2.谈谈伽利略的相对性原理。 3.惯性系与非惯性系中物理学规律之间联系的讨论。 4. 生活中的惯性力，科里奥利力，举例说明自然界中的科里奥利效应。 5. 谈谈角动量守恒及其应用。 6. 质心参照系的利用。 7. 论述“嫦娥一号”奔月的主要过程及其其中的物理学原理。 8. 谈谈刚体中的打击中心问题。 9. 谈谈冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能。 10. 论述汽车发动机与热力学的关系。 11. 论述燃煤电厂效率提高的发展趋势。 12. 热力学第一定律及其思考。 13. 热力学第二定律及其思考。 14. 举例说明永动机是不可能制成的。
15. 从热力学第二定律的角度论述生命活动的本质。 16. 谈谈日常生活中的混沌现象。 17. 举例说明乐器中的物理学。 18. 谈谈共振的应用及其危害。 19. 谈谈阻尼振动的应用及其危害。 20. 举例说明多普勒效应及其应用。 21. 杨氏双缝干涉实验的结果及其思考。 22. 谈谈等厚干涉及其应用。 23. 谈谈偏振光的产生及其应用。 24. 全息照相在光学工程中的应用。 25.物理与新技术（与自己的专业相结合，比如：“物理与航天技术”、“物理与光学技 术”、“物理与发动机”、“物理与生命活动”等）。 大学物理教研室2009.02.27
《大学物理》课后作业题 专业班级： 姓名： 学号： 作业要求：题目可打印，答案要求手写，该课程考试时交作业。 第一章 质点力学 1、质点的运动函数为： 5 4;22 +==t y t x ， 式中的量均采用SI 单位制。求：（1）质点运动的轨道方程；（2）s 11=t 和s 22=t 时，质点的位置、速度和加速度。 1、用消元法 t=x/2 轨迹方程为 y=x2+5 2、运动的合成 x 方向上的速度为x'=2， y 方向上的速度为y'=8t+5 将t 带入分别求出x 和y 方向上的速度 然后合成 x 方向上的加速度为x''=0 y 方向上的加速度为y''=8 所以加速度为8 2、如图所示，把质量为m 的小球悬挂在以恒加速度水平运动的小车上，悬线与竖直方向的夹角为θ，求小车的加速度和绳的张力。 绳子的拉力F ，将其水平和竖直正交分解为 Fsinα 和 Fcosα 竖直：Fcosα=mg 水平：Fsinα=ma a=gtanα 方向水平向右 3、一质量为0.10kg 的质点由静止开始运动，运动函数为j i 23 53 += t r （SI 单位） 求在t=0到t=2s 时间内，作用在该质点上的合力所做的功。 质点的速度就是 V ＝dr / dt ＝5* t^2 i ＋0 j 即质点是做直线运动，在 t ＝0时速度为V0＝0；在 t ＝2秒时，速度为 V1＝5*2^2＝20 m/s 由动能定理得所求合力做的功是 W 合＝（m*V1^2 / 2）－（m*V0^2 / 2）＝ m*V1^2 / 2＝0.1*20^2 / 2＝20 焦耳 第二章 刚体力学 T 1
1、在图示系统中，滑轮可视为半径为R、质量为m0的匀质圆盘。设绳与滑轮之间无滑动， 水平面光滑，并且m1=50kg，m2=200kg，m0=15kg，R=0.10m，求物体的加速度及绳中的张力。 解将体系隔离为 1 m， m， 2 m三个部分，对 1 m和 2 m分别列牛顿方程，有 a m T g m 2 2 2 = - a m T 1 1 = β2 1 22 1 MR R T R T= - 因滑轮与绳子间无滑动，则有运动学条件 R aβ = 联立求解由以上四式，可得 R M m m g m ? ? ? ? ? + + = 2 1 2 1 2 β 由此得物体的加速度和绳中的张力为 2 2 1 262 .7 15 5.0 200 50 81 .9 200 2 1 - ? = ? + + ? = + + = =s m M m m g m R aβ N a m T381 62 .7 50 1 1 = ? = =N a g m T438 ) 62 .7 81 .9( 200 ) ( 2 2 = - ? = - = 第四章静止电荷的电场 1、如图所示：一半径为R的半圆环上均匀分布电 荷Q（>0）,求环心处的电场强度。 解：由上述分析，点O的电场强度 由几何关系θd d R l=，统一积分变量后，有 y x O
第九章 真空中的静电场 一、选择题 ⒈ C ； ⒉B ；⒊ C ； ⒋ B ； ⒌ B ； 6.C ； 7.E ； 8.A,D ； 9.B ；10. B,D 二、填空题 ⒈ 2 3 08qb R πε，缺口。 ⒉ 0 q ε，< ; ⒊ 半径为R 的均匀带电球面（或带电导体球）; ⒋ 12 21 E E h h ε--； 2.21?10-12C/m 3; ⒌ 100N/C ；-8.85×10-9C/m 2 ; ⒍ -135V ； 45V ; ⒎ 006q Q R πε；0；006q Q R πε- ；006q Q R πε ； ⒏ 1 2 22 04() q x R πε+； 32 22 04() qx x R πε+ ； 2 R ；432.5 V/m ; 9.有源场；无旋场 (注意不能答作“保守场”，保守场是针对保守力做功讲的)。 三、 问答题 1. 答： 电场强度0E F q =r r 是从力的角度对电场分布进行的描述，它给出了一个矢量场分布的图像；而电势V =W /q 是从能量和功的角度对电场分布进行的描述，它给出了一个标量场分布的图像。 空间任意一点的电场强度和该点的电势之间并没有一对一的关系。二者的关系是： "0"p d grad ,d d P V E V V E l n =-=-=??r r r 。即空间任一点的场强和该点附近电势的空间变化率相联 系；空间任一点的电势和该点到电势零点的整个空间的场强分布相联系。 由于电场强度是矢量，利用场叠加原理计算时，应先将各电荷元产生的电场按方向进行分解，最后再合成，即： d d d d ;x y z E E i E j E k =++r r r r ， d ,d ,d x x y y z z E E E E E E ===??? 而电势是标量可以直接叠加，即：V dV =?。但用这种方法求电势时，应注意电势零点的选择。
共振的应用及其危害 一共振的概念 任何物体产生振动后，由于其本身的构成、大小、形状等物理特性，原先以多种频率开始的振动，渐渐会固定在某一频率上振动，这个频率叫该物体的固有频率。当人们从外界再给这个物体加上一个振动(称为驱动)时，这时物体的振动频率等于驱动力的频率，而与物体的固有频率无关，这时称为强迫振动。但如果驱动力的频率与该物体的固有频率正好相同，物体振动的振幅达到最大，这种现象叫共振。 物体的振幅与驱动力的关系图如下： （物体的振幅与驱动力频率关系图） 因此我们可以知道，驱动力的频率与固有频率一样，从而产生了共振现象，可能导致巨大危害，在我们生活的方方面面共振影响也十分巨大。
二共振的应用 随着近代科学的发展，共振应用于越来越多的领域。在建筑工地，建筑工人在浇灌混凝土的墙壁或地板时，为了提高质量，总是一面灌混凝土，一面用振荡器进行震荡，使混凝土之间由于振荡的作用而变得更紧密、更结实。此外，粉碎机、测振仪、电振泵、测速仪等，也都是利用共振现象进行工作的。 共振现象也可以说是一种宇宙间最普遍和最频繁的自然现象之一，所以在某种程度上甚至可以这么说，是共振产生了宇宙和世间万物，没有共振就没有世界。从宇宙大爆炸到微观世界的“共振体”，从人类说话交谈到虫鸣鸟吟，都是共振的魔力。还有一些研究表明，宇宙中的紫外线射向地球时，是臭氧层的振动频率与紫外线产生共振，从而吸收了大部分的紫外线，保护了地球；叶绿素与某些可见光共振才能吸收阳光，产生光合作用；甚至连色彩的产生也是因为各色光线与物体的共振所赐。 在日常的生产生活中，共振也是我们的好帮手，人类利用共振现象的能量特征，发明了不少实用的东西。 “共振筛”是利用共振现象最典型的例子之一。它是把筛子用四个弹簧支撑起来，并在筛子上装上偏心轮，偏心轮在皮带的带动下转动，是筛子受到周期驱动力的作用，做受迫振动。调整偏心轮的转速，可使驱动力的频率接近筛子的固有频率，筛子发生共振，获得较大振幅，提高筛子的效率。
济南大学 大学物理大作业答案完整版
第1章 质点运动学 §1.3 用直角坐标表示位移、速度和加速度 一．选择题和填空题 1. (B) 2. (B) 3. 8 m 10 m 4. ()[] t t A t ωβωωωββsin 2cos e 22 +-- ()ωπ/122 1 +n (n = 0, 1, 2,…) 5. h 1v /(h 1-h 2) 二．计算题 1解: (1) 5.0/-==??t x v m/s (2) v = d x /d t = 9t - 6t 2 v (2) =-6 m/s (3) S = |x (1.5)-x (1)| + |x (2)-x (1.5)| = 2.25 m 2解： =a d v /d t 4=t ， d v 4=t d t ? ?=v v 0 0d 4d t t t v=2t 2 v=dx/dt=2t 2 t t x t x x d 2d 0 20 ?? = x 2=t 3 /3+x 0 (SI) §1.5 圆周运动的角量描述 角量与线量的关系 一．选择题和填空题 1. (D) 2. (C) 3. 16R t 2 4rad /s 2 4. -c (b -ct )2/R 二．计算题 1. 解： ct b t S +==d /d v c t a t ==d /d v ()R ct b a n /2 += 根据题意： a t = a n 即 ()R ct b c /2 += 解得 c b c R t -=
§1.6 不同参考系中的速度和加速度变换定理简介 一．选择题和填空题 1. (C) 2. (B) 3. (A) 4.0321=++v v v 二．计算题 1.解：选取如图所示的坐标系，以V 表示质点的对地速度，其x 、y 方向投影为： u gy u V x x +=+=αcos 2v ， αsin 2gy V y y = =v 当y =h 时，V 的大小为： () 2cos 2222 2 2αgh u gh u y x ++= +=V V V V 的方向与x 轴夹角为γ， u gh gh x y +==--ααγcos 2sin 2tg tg 1 1 V V 第2章 牛顿定律 §2.3 牛顿运动定律的应用 一．选择题和填空题 1. (C) 2. (C) 3. (E) 4. l/cos 2 θ 5. θcos /mg θ θ cos sin gl 二．计算题 1. 解：质量为M 的物块作圆周运动的向心力，由它与平台间的摩擦力f 和质量为m 的物块 对它的拉力F 的合力提供．当M 物块有离心趋势时，f 和F 的方向相同，而当M 物块有 向心运动趋势时，二者的方向相反．因M 物块相对于转台静止，故有 F + f max =M r max ω2 2分 F － f max =M r min ω2 2分 m 物块是静止的，因而 F = m g 1分 又 f max =μs M g 1分 故 2.372 max =+= ωμM Mg mg r s mm 2分 4.122 min =-=ωμM Mg mg r s mm 2分 γ v
在实施过程中，要掌握“三自”原则，最好是学生自己构思和选题，自己查阅资料、设计和研究，自己撰写。以自己现有的知识，通过自己观测，从目前的学习、生活、社会活动中选择自己喜欢的或自己以往留意并感兴趣的问题作为研究题目和对象，通过网络、图书馆、向人当面请教等方式，制定出实施方案，通过自己的考察、努力获得自己的成果。在此基础上也可与教师、同学讨论、交流，最后写出“小论文”。教师要发挥指导作用，实施过程中要注意科学性，即选题和成果的科学意义，技术方法的合理，研究方法的正确，分析推论的依据。要注意难易程度要适宜，即在可操作性上给予建议指导，也要注意些实用性。主要注意其先进性和新颖性，即提倡思想和方法的创新。强调创新能力、创新意识的开发和培养，不要太注意成果的大小，因为物理教师毕竟不是结业指导导师，也不是专业课的专业教师。主要目的是创新学习氛围和风气的形成，体现物理学科教学中的研究性学习。 一、要求 “小论文”的重点应放在物理原理的阐述上，突出主题，不要过多地叙述具体的工程技术细节。文中要有自己的观点、见解或体会，不能机械地抄袭参考资料。 “小论文”字迹要清晰、工整。一定要装订好，附上封面。封面上写明标题、作者姓名、班级、学号，也可注明指导教师的姓名。“小论文”参考格式是：题目作者摘要(约100字) 关键词(2—3个)，正文(2000-3000字) ，参考文献。 二、参考题目 ?万有引力与航空技术 ?浅谈惯性力 ?帆船逆风前行的物理原理 ?浅论大气旋转力 ?生活中的摩擦 ?飞船变轨的物理原理 ?牛顿 ?爱因斯坦 ?莱特兄弟 ?惯性与参照系
?惯性质量与引力质量 ?相对性原理 ?潮汐原理及周期 ?潮汐能的利用 ?风能及其应用 ?引力与黑洞 ?保守力与势能 ?能量和物质 ?能量守恒和宇宙大爆炸 ?核能与核电技术 ?核聚变原理及应用 ?超声波在有机废水处理中的应用 ?超声波无损检测原理及应用 ?声纳技术原理及应用 ?信息与熵 ?振动与波动的研究方法 ?振动与工程技术 ?谈谈冰箱的工作原理及如何实现冰箱节能。 ?谈谈空调的工作原理。 ?论述汽车发动机与热力学的关系。 ?静电现象及其应用 ?论述燃煤电厂效率提高的发展趋势。 ?热力学第一定律及其思考。 ?热力学第二定律及其思考。 ?从热力学第二定律的角度论述生命活动的本质。?信息与熵 ?生命与熵 ?举例说明乐器中的物理学。。
大学物理实验小论文 令狐文艳 班级姓名学号 摘要：主要介绍我在本次大学物理实验中获得的知识与体会。关键词：认识体会数据处理总结 一、对大学物理实验的认识 大学物理实验是非常重要的基础课，其目的是培养我们掌握实验的基本理论、方法和技巧；培养我们严谨的思维能力和创新精神，特别是与现代科学技术发展相适应的综合能力；培养严肃认真的工作作风和科学态度。对于我们将来独立从事实际工作是十分有必要的。 二、大学物理实验中的体会 1、养成实验前预习的好习惯。 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,需要认真地预习,才能在课上更好的学习，收获的更多、掌握的更多。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,正确的操作步骤,特别是要注意那些可能对仪器造成损坏的事项。然后写预习报告，包括目的,原理,仪器,操作步骤等。
2、上课时认真听老师做讲解，切记老师所讲的重点内容。 记下老师实验指导的内容有助于自己实验时避免犯错及实验报告的书写。 3、大学物理实验培养了我做事的耐心与细心。 课堂操作时需要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。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。对于数据的记录，则要求我们要有原始的数据记录，它是记载物理实验全部操作过程的基础性资料。 4、培养自己的动手能力。 现在，大学生的动手能力越来越被人们重视，大学物理实验正好为我们提供了这一平台。每个实验我都亲自去做，不放弃每次锻炼的机会。 三、大学物理实验数据处理 1、作图法 选取适当的自变量，通过作图可以找到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。 描绘图象的要求是：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，