ch1 物质的基本性质概要1.ppt

三、势能 (1) 保守力的势能 保守力： 做功与路径无关 非保守力： 做功与路径有关 万有引力 静电力 摩擦力 磁场力 保守力做功与路径无关，根据功能原理，可定义一个仅由系统位置决定的能量—势能，其变化量可用保守力做功的多少来量度。 势能的定义： 零势能点： 无穷远点 有限远点 保守力做功只与路径的起点和终点的位置有关，与路径无关，所以保守力做功必定是空间位置的函数。 在某一确定的保守力场中，任取了一个标准点“a”，设有一个位置函数U (x、y、z ) （称为势能函数），在 1、2 两点有U (x1，y1，z1) = U (1) ，U ( x2，y2，z2) = U (2)，则： 1 2 a 从位置 1 到位置 2 此保守力做功为： 保守力场中， b 点代替 a 点作为标准点 在此标准点下，空间各点势能变为U’ ，则 U’ 与 U 的关系为 b 1 2 a x U (b) 是以 a 点为标准点时 b 点的势能。 说明 势能标准点（即零势能点）可以任意选取的。 View 世界以物质而存在。自然界中的物质形态各异、形式多样、由小至大、由大至小、有的瞬间消失，有的存活久远，处于一个层次性的、永恒的变化循环过程之中。 能量是物质运动和相互作用的产物。宏观上静止的物质，其内部分子、原子…仍剧烈运动，因而，任何物质都具有一定的内能。 第1章 物质的基本性质 主要内容 ： 物质的结构及形态，实物及场的基本性质，物质间的相互作用，物质的能量。 基本要求 ： 了解物质的结构层次；了解实物及场的基本性质；了解质能关系；理解能量守恒定律。 下列概念你记住了吗 ？ 1. 等离子体的两个基本特征是： 3. 物质按存在的空间尺度可分为： 系统 4. 现代物理学认为自然界只存在 四种相互作用。 5. 质子的静质为mp，当其被加速到0.5c时，其质量为静质量 倍；其总能量为 。 系统 系统 系统 系统。 2. 物质存在的基本形式： * * 人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘，物理学上对应天体物理学(宇观理论)；人们不断向小尺度开拓以探索物质的组成，物理学上对应粒子物理学(微观理论)。宇宙学、粒子物理的奇妙衔接。 * 任何物质都处于运动变化之中，只能以某一种固定的形态存在一定的时间，这个时间称为物质的存活寿命，寿命的结束意味这物质存在的形态发生了变化。存活寿命揭示了物质由起源到灭亡的演化过程 现代科学研究涉及的时间标度从寿命约为10-25 s 的 z0 粒子到137亿年的宇宙年龄（约1018 s ），跨越了大约43个数量级。 * 从宇宙大爆炸开始算起，当时宇宙温度极高，物质密度极大；大约在最初的 3min 后，宇宙温度降至 109K ，开始形成轻核；随着温度的逐渐降低，演化出天体星云，直至成为今天的宇宙。作为大爆炸的痕迹，至今在整个宇宙中还残留存在着温度约为 2.7K 的“微波背景辐射”，由此可推出宇宙的年龄大约为100 亿年。 * 据报道，这张珍贵的照片是美国宇航局科学家通过威尔金森各向异性微波探测器经过一年时间的观测获得的结果。照片中包含了许多令人震惊的信息，为支持宇宙大爆炸和宇宙膨胀理论提供了新的依据，同时为揭开暗能量之谜指引了道路。据有关人士估计，这项成果是近几年宇宙研究中最重大的发现之一。 * 他们之间的相互作用和相互转化形式多样，但都可以以能量作为量度。运动是物质的固有属性 * 有时能使分子的瞬时加速度达到 1015 m · s-2 ，但是由于一个加速到这样的分子将迅速跑出另一分子的作用范围，作用时间极为短暂，瞬时速度一般不会很大。 * 物态在一定条件下是可以相互转化的，影响物态的两个重要因素是温度和压强。 * 等离子体就是电离了的气体。并不是任何电离的气体都可以称为等离子体。 宇宙中的恒星、星云等内部温度极高，组成这些它们的原子处于电离状态，这些电离的“气体”与普通的气体有很大的不同，称为等离子体。 * 1876年，英国物理学家克鲁克斯研究了真空管中的放电现象，极有兴趣的指出，这种现象在物理学中呈现出一个新的领域，放电物质的形态类似于气体，但却具有极高的温度和良好的电磁性能，他认为，物质除了以固态、液态、气态的形式存在之外，真空放电管中的物质当属物质的第四态了。 在地球上，天然的等离子是非常少的，这是因为等离子体存在的条件和人类生存的条件是不相容的。然而，在茫茫的宇宙中几乎99%的物质都是等离子体，太阳和所有的恒星、星云几乎都是等离子体。 当然，在地球上，我们仍然能观察到与等离子体相关的某些自然现象，在夏季，当暴风雨来临之际，我