2023年第一连续体力学（教学课件）.ppt

1 大学物理大学物理B2B2绪论课绪论课 2 典型的长度典型的长度 哈勃半径哈勃半径 地球半径地球半径 人的典型高度人的典型高度 书页的厚度书页的厚度 氢原子半径氢原子半径 质子有效半径质子有效半径 弱电统一的特征尺度弱电统一的特征尺度 普朗克长度普朗克长度 mmmmmmmm35181511406261010102.1105101108.1104.6103 典型的质量典型的质量 宇宙宇宙 银河系银河系 地球地球 人人 灰尘灰尘 烟草花叶病毒烟草花叶病毒 质子质子 电子电子 kgkgkgkgkgkgkgkg312713101244153101.9107.1103.2107.6100.6100.6102.2104 典型的时间典型的时间 宇宙年龄宇宙年龄 地球的年龄地球的年龄 人的平均寿命人的平均寿命 一天一天 典型的分子旋转周期典型的分子旋转周期 快速运动粒子穿越原快速运动粒子穿越原子核的时间子核的时间 普朗克时间普朗克时间 sssssss43241249171710103101106.8102103.11035 空 间 尺 度空 间 尺 度 距 离距 离（米）（米）1 02 7 哈 勃 半 径哈 勃 半 径（1 5 0 亿 光 年）亿 光 年）1 02 1 银 河 系银 河 系（1 0 万 光 年）万 光 年）1 01 2 太 阳 系太 阳 系（1 光 小 时）光 小 时）1 09 太 阳太 阳 1 人 人 1 0-3 D N A 长 度长 度 1 0-6 细 胞细 胞 1 0-1 0 原 子原 子 1 0-1 5 原 子 核原 子 核 1 0 1 0-1 7-1 7 e,z0,w,6 时间尺度时间尺度 时间时间（秒）（秒）1018 宇宙年龄宇宙年龄 1017 地球年龄地球年龄 1014 古人类古人类 1012 人类文明人类文明 1011 1010 人寿命人寿命 109 108 地球公转地球公转（年）（年）107 100 摆钟周期摆钟周期 10-2 电视扫描周期电视扫描周期 10-3 10-25 Z0粒子寿命粒子寿命7 时间尺度时间尺度:早至宇宙的起源，晚至遥远的将来。速率范围速率范围:0(静止)-3x108 m/s(光速)1026 m(约150亿光年)(宇宙)1020 m(夸克)空间尺度：小到微缺乏道的亚核粒子，到浩瀚的宇宙。空间尺度：小到微缺乏道的亚核粒子，到浩瀚的宇宙。物理学的研究对象：物理学的研究对象：8 E E-1515 E E-1212 E E-0909 E E-0606 E E-0303 1m1m E+03E+03 E+06E+06 E+09E+09 E+12E+12 E+15E+15 E+18E+18 E+21E+21 E+24E+24 E+27E+27 最小最小 的细胞的细胞 原子原子 原子核原子核 基本粒子基本粒子 DNADNA长度长度 星系团星系团 银河系银河系 最近恒最近恒 星的距离星的距离 太阳系太阳系 太阳太阳 山山 哈勃半径哈勃半径 超星系团超星系团 人人 蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次 宇观宇观 宏观宏观 介观介观 微观微观 9 物理学常数与数量级估计物理学常数与数量级估计 真空中的光速真空中的光速 普朗克常量普朗克常量 引力常量引力常量 2211/1067259.6kgNmGsmc/299792458sJh 3410636根本电荷电量根本电荷电量 ce1910601电子质量电子质量 kgme3110119mp=1836me mn=1839me 阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数 molNA/1002623玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数 kJk/103812310 开展独立思考和独立创新的一般能力，应开展独立思考和独立创新的一般能力，应 当始终放在首位，而不应当把知识放在首位。当始终放在首位，而不应当把知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的根底理论，如果一个人掌握了他的学科的根底理论，并且学会了独立思考与工作，他必定会找到自并且学会了独立思考与工作，他必定会找到自 己的道路。己的道路。爱因斯坦爱因斯坦 11 关于交作业及批改说明：关于交作业及批改说明：1.学完一章交一次作业：一个班分两个小组学完一章交一次作业：一个班分两个小组,115号号为一小组为一小组,1530号为一小组；两个小组轮换交作业号为一小组；两个小组轮换交作业.2.作业每次登记作业每次登记,作为平时成绩的依据作为平时成绩的依据.3.作业应按时完成作业应按时完成,过期不候过期不候;如遇特殊情况如遇特殊情况,需提需提 前说明、登记。前说明、登记。12 关于考试说明：关于考试说明：平时成绩平时成绩30%30%，期末卷面考试成绩，期末卷面考试成绩70%70%；期末考试；期末考试所有教学班级统一考试；平时成绩主要考察听课所有教学班级统一考试；平时成绩主要考察听课情况，缺课情况，作业完成情况。情况，缺课情况，作业完成情况。关于做题标准说明：关于做题标准说明：、换算单位、求、分析、公式、代数据、说明。、换算单位、求、分析、公式、代数据、说明。13 (1 1)课前预习课前预习.(2 2)认真听课认真听课，积极思考积极思考，参与讨论参与讨论，适当做笔适当做笔记记 (3 3)及时复习及时复习,多查阅资料多查阅资料。(4 4)按时独立完成作业按时独立完成作业。学习要求：学习要求：14 E-mail:liujunscau.edu Tel：13380055636。联系方式：刘军联系方式：刘军 大学物理课程公用信箱大学物理课程公用信箱 daxuewulikesina daxuewulikegmail 密码：密码：13380055636 15 第一章：连续第一章：连续体力体力学学 连续体力学又称连续介质力学，包括固体的弹性力学和流体力学。连续体的共同特点是其内部质点之间可以有相对运动。从宏观上看，连续体可以有形变或非均匀流动。处理连续体的方法是不再把它看成一个个离散的质点，而是取“质元，即有质量的体积元。在连续体力学中，力不再看成是作用在一个个离散的质点上，而看成是作用在质量元的外表上。本章液体的外表性质、液体的流动性质和黏滞性质，这些性质无疑对农业和生物学中是非常重要的。16 本章重点：本章重点：1 1、掌握静止流体内的根本概念及压强掌握静止流体内的根本概念及压强、外表张力外表张力。2 2、掌握拉普拉斯公式掌握拉普拉斯公式。3 3、掌握连续性原理和伯努力方程掌握连续性原理和伯努力方程。4 4、掌握粘滞定律掌握粘滞定律、泊肃叶公式和斯脱克斯公式泊肃叶公式和斯脱克斯公式。17 请你思考：请你思考：美国美国Kendall HavenKendall Haven 历史上历史上100100个最伟大的创造之一：螺旋。个最伟大的创造之一：螺旋。公元前公元前235235年由阿基米德年由阿基米德Archimedes)Archimedes)创造。创造。创造内容：螺旋是指环绕一中心柱或杆的任一斜面。创造内容：螺旋是指环绕一中心柱或杆的任一斜面。18 一、物质的根本性质：一、物质的根本性质：1、物质世界的结构层次：、物质世界的结构层次：宇观、宇观、宏观、介观、微观。宏观、介观、微观。2、物质存在的根本形式：实物粒子和场。、物质存在的根本形式：实物粒子和场。1物质的结构、组成。物质的结构、组成。2物质间的相互作用。物质间的相互作用。四种相互作用四种相互作用：引力相互作用，电磁相互作用，强 相互作用和弱相互作用。19 3、物质的四种形态：、物质的四种形态：1固体：晶体、非晶体、准晶体。固体：晶体、非晶体、准晶体。2液体。液体。3气体。气体。4等离子体。等离子体。4、物质的能量：、物质的能量：1能量守恒定律。能量守恒定律。2物质和能量。物质和能量。2CmE20 二、静止流体内的二、静止流体内的压强压强：1、静止流体内一点的压强：静止流体内一点的压强：应力：应力：sfTS0lim压强：静止流体内部应力的大小压强：静止流体内部应力的大小 sfPS0lim流体静压力垂直器壁流体静压力垂直器壁 单位：单位：SI “帕帕 “Pa 21 2 2、静止流体内压强分布、静止流体内压强分布:掌握掌握 (1)(1)等高的地方压强等高的地方压强相等相等 A B PA PB SSB C SSPB PC 0SPsPBABAPP 静止流体中所有等高的地方压强相都等静止流体中所有等高的地方压强相都等(2)(2)高度相差高度相差h h的两点间压强差为的两点间压强差为 gh0SPSghSPCBghPPBC0PhPghPP022 3 3、帕斯卡帕斯卡原理：原理：作用在密闭容器中流体作用在密闭容器中流体 上的压强等值地传到流体各处和器壁上。上的压强等值地传到流体各处和器壁上。hABfsPSfP 应用：夜压机应用：夜压机 p 2PS1PS12SS12PSPS23 4、阿基米得原理：物体在流体中所受的浮力等于该物、阿基米得原理：物体在流体中所受的浮力等于该物 体排开同体积流体的重量。体排开同体积流体的重量。dsh面元面元dsds受力受力 sghdf d应用：比重计应用：比重计 dVgf24 h/gh)l(PsPFsinddd0NglhlhPhlghPFF820500103.760sin2160sind)(d。P58:1-6练习题练习题:水坝长水坝长1.0km，水深，水深5.0m，坡度角，坡度角60，求水对坝身的总压力。，求水对坝身的总压力。解解:25 小小 结结 1.1.静止流体内压强分布静止流体内压强分布 掌握掌握。ghPPBC26 诺诺 贝贝 尔尔 瑞典著名化学家阿尔弗里德瑞典著名化学家阿尔弗里德.伯恩纳德伯恩纳德.诺贝尔诺贝尔Alfred Alfred Bernhard NobelBernhard Nobel(1833(1833-1896)1896)，一生致力于化学方面的研究和化一生致力于化学方面的研究和化 学工业的开展学工业的开展.1895.1895年年1111月，诺贝月，诺贝 尔在其签署的遗嘱中表示：将遗尔在其签署的遗嘱中表示：将遗 产作为设立诺贝尔奖金的基金，产作为设立诺贝尔奖金的基金，每年用基金的利息，奖励那些对每年用基金的利息，奖励那些对 人类文化科学事业做出巨大重大人类文化科学事业做出巨大重大 奉献的人。奉献的人。物物 理理 学学 史史 介介 绍：绍：27 当时诺贝尔的遗产约有三千三百万瑞典克朗。当时诺贝尔的遗产约有三千三百万瑞典克朗。诺贝尔奖奖项包括物理、化学、生理或医学、文学诺贝尔奖奖项包括物理、化学、生理或医学、文学 及和平奖项，及和平奖项，1901年首次颁发，诺贝尔在遗嘱年首次颁发，诺贝尔在遗嘱 中表示，获奖人不分国籍、种族、宗教信仰和意识中表示，获奖人不分国籍、种族、宗教信仰和意识 形态影响，只看其对世界科学文化事业开展的奉献；形态影响，只看其对世界科学文化事业开展的奉献；奖励包括金质奖章、证书和奖金支票。诺贝尔经济奖励包括金质奖章、证书和奖金支票。诺贝尔经济 学奖并非诺贝尔遗嘱中提到的五大奖项之一，它是学奖并非诺贝尔遗嘱中提到的五大奖项之一，它是 由瑞典银行在由瑞典银行在1968年为纪念诺贝尔而增设的，其评年为纪念诺贝尔而增设的，其评 选标准与其它奖项是相同的，选标准与其它奖项是相同的，1969年第一次颁奖。年第一次颁奖。简简 介介 28 诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖 诺贝尔奖章诺贝尔奖章 29 作业：作业：P P5858页页 练习题练习题:第第1-6题。题。注意：做题要标准，注重分析和逻辑。注意：做题要标准，注重分析和逻辑。预习：液体的外表张力预习：液体的外表张力,毛细现象毛细现象 30 一、流体的外表张力一、流体的外表张力:重点重点 1、液体的外表现象：由液体与其它物质存在接触界面而产、液体的外表现象：由液体与其它物质存在接触界面而产 生的生的 有关现象。有关现象。2、外表层：液面下厚度等于分子力作用半径的一薄层液体。、外表层：液面下厚度等于分子力作用半径的一薄层液体。3、外表能：外表层中所有分子高出液体内局部子的那局部、外表能：外表层中所有分子高