大學物理緒論

1、1大學物理學大學物理學 緒論緒論曾應新Tel:mail: 2一、物理學的研究對象一、物理學的研究對象3什么是物理學？什么是物理學？物理學中的“物”是指物質(zhì)的結構和性質(zhì)，“理”則指物質(zhì)的運動與變化規(guī)律。因此，物理學是研究物質(zhì)結構、性質(zhì)和變化基本規(guī)律的科學。物理學的研究對象物理學的研究對象?空間尺度空間尺度:小到微不足道的亞核粒子，大到浩瀚的宇宙。 1027 m(約150億光年)(宇宙)1020 m(夸克)時間尺度時間尺度:早至宇宙的起源，晚至遙遠的將來。 0(靜止) - 3x108 m/s(光速)E E- -1515E E- -1212E E- -0909E E- -0

2、606E E- -03031 1m mE+03E+03E+06E+06E+09E+09E+12E+12E+15E+15E+18E+18E+21E+21E+24E+24E+27E+27最小最小 的細胞的細胞原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子DNADNA長度長度星系團星系團銀河系銀河系最近恒最近恒星的距離星的距離太陽系太陽系太陽太陽山山哈勃半徑哈勃半徑超星系團超星系團人人宇觀宇觀宏觀宏觀介觀介觀微觀微觀蟒蛇吞尾圖蟒蛇吞尾圖層次名稱層次名稱空間尺度數(shù)量級空間尺度數(shù)量級/m相關學科相關學科宇宙半徑宇宙半徑銀河星團銀河星團星系星系星球星球地球地球地球上的動植物地球上的動植物凝聚態(tài)物質(zhì)凝聚態(tài)物質(zhì)介觀物質(zhì)

3、介觀物質(zhì)氣體氣體液體液體固體固體等離子體等離子體巨大分子巨大分子分子分子原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子1026102310201071012107102105103106108106107109101010141015宇宙學宇宙學天文學天文學天體物理學天體物理學地質(zhì)學地質(zhì)學生物學、生物物理學生物學、生物物理學凝聚態(tài)物理學凝聚態(tài)物理學介觀物理學介觀物理學空氣動力學空氣動力學液體動力學液體動力學固體物理學固體物理學等離子體物理學等離子體物理學高分子化學、生物化學高分子化學、生物化學分子物理學、化學分子物理學、化學原子物理學原子物理學原子核物理學原子核物理學粒子物理學粒子物理學6二、物理學的歷

4、史二、物理學的歷史時期時期前前6.7世紀世紀1600年年地域地域中國、古希臘、阿拉伯中國、古希臘、阿拉伯人物人物亞里士多德，墨經(jīng)，阿基米德亞里士多德，墨經(jīng)，阿基米德成就成就基本測量技術，冶煉技術，杠桿原理，浮力基本測量技術，冶煉技術，杠桿原理，浮力定律，指南針發(fā)明，各種鏡的成像定律，指南針發(fā)明，各種鏡的成像主要主要特點特點1、開始以、開始以“自然自然”、“物質(zhì)物質(zhì)”為研究對象。為研究對象。2、處于對現(xiàn)象的直觀描述，經(jīng)驗的歸納總、處于對現(xiàn)象的直觀描述，經(jīng)驗的歸納總結和思辯性的假設猜測階段。結和思辯性的假設猜測階段。人文人文特征特征原始，自然，直觀，粗曠原始，自然，直觀，粗曠古代物理古代物理經(jīng)典物

5、理經(jīng)典物理時期時期16世紀世紀19世紀末世紀末地域地域歐洲歐洲代表代表人物人物牛頓，伽利略、法拉弟，麥克斯韋。牛頓，伽利略、法拉弟，麥克斯韋。主要主要成就成就日心說，萬有引力定律，牛頓三定律，能量轉(zhuǎn)換與日心說，萬有引力定律，牛頓三定律，能量轉(zhuǎn)換與守恒，熱力學定律，電磁場理論，波動光學，及由守恒，熱力學定律，電磁場理論，波動光學，及由這些理論引出的大量新技術這些理論引出的大量新技術主要主要特點特點1、時間、空間的絕對性。、時間、空間的絕對性。2、因果決定論：宇宙的規(guī)律是給定的，運動定律加、因果決定論：宇宙的規(guī)律是給定的，運動定律加上初始條件，既可確定未來，也可確定過去。上初始條件，既可確定未來，

6、也可確定過去。3、根據(jù)經(jīng)驗和邏輯可以假設一個客觀存在。、根據(jù)經(jīng)驗和邏輯可以假設一個客觀存在。人文人文特征特征嚴密、厚重、穩(wěn)定與和諧嚴密、厚重、穩(wěn)定與和諧91. “以太以太”不在不在相對論相對論2. 紫外災難紫外災難量子論量子論對自然規(guī)律的探索還遠無止境，終極真理、無所對自然規(guī)律的探索還遠無止境，終極真理、無所作為的觀念都是不正確的，物理理論總是在一定條件作為的觀念都是不正確的，物理理論總是在一定條件下成立。下成立。以經(jīng)典力學、經(jīng)典電磁場理論和經(jīng)典以經(jīng)典力學、經(jīng)典電磁場理論和經(jīng)典統(tǒng)計力學為三大支柱的經(jīng)典物理大廈統(tǒng)計力學為三大支柱的經(jīng)典物理大廈已經(jīng)建成，而且基礎牢固，宏偉壯觀已經(jīng)建成，而且基礎牢固

7、，宏偉壯觀!現(xiàn)代物理現(xiàn)代物理時期時期19世紀末世紀末20世紀世紀50年代年代地域地域歐美及亞州歐美及亞州代表代表人物人物愛因斯坦、普朗克、玻爾愛因斯坦、普朗克、玻爾主要主要成就成就相對論，量子論，混沌論及其派生出來的各分支理相對論，量子論，混沌論及其派生出來的各分支理論，如核物理，凝聚態(tài)物理，非線性等以及由此而論，如核物理，凝聚態(tài)物理，非線性等以及由此而產(chǎn)生的大量高科技，激光，超導、航天等產(chǎn)生的大量高科技，激光，超導、航天等主要主要特點特點1、進入微觀和高速領域。、進入微觀和高速領域。2，研究范圍廣、發(fā)展速度快與其他學科互相滲透。，研究范圍廣、發(fā)展速度快與其他學科互相滲透。3、哲學思想的指導作

8、用明顯。開始警惕科技的負面、哲學思想的指導作用明顯。開始警惕科技的負面影響影響人文人文特征特征簡練、開放、多樣性簡練、開放、多樣性11三、物理學的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢三、物理學的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢12地地球球物物理理學學粒粒子子物物理理學學原原子子核核物物理理學學原原子子分分子子物物理理學學固固體體物物理理學學凝凝聚聚態(tài)態(tài)物物理理學學激激光光物物理理學學等等離離子子體體物物理理學學生生物物物物理理學學天天體體物物理理學學宇宇宙宙射射線線物物理理學學2、物理學派生出來的分支及交叉學科：物理學派生出來的分支及交叉學科：物理學物理學經(jīng)典物理經(jīng)典物理現(xiàn)代物理現(xiàn)代物理力學力學熱學熱學電磁學電磁學光學光學相對論相對

9、論量子論量子論非線性非線性1、13四、物理學研究的主要方法四、物理學研究的主要方法14現(xiàn)代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學現(xiàn)代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學提提出出命命題題推推測測答答案案理理論論預預言言實實驗驗驗驗證證修修改改理理論論應應用用1. 通過實驗發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象事實和得到數(shù)據(jù)；通過實驗發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象事實和得到數(shù)據(jù)；2. 對現(xiàn)象作出解釋（理論）或提出預言（假說）對現(xiàn)象作出解釋（理論）或提出預言（假說）；3. 通過實驗檢驗理論和假說，證明或是修改；通過實驗檢驗理論和假說，證明或是修改；4.4. 再再用新理論預言新的現(xiàn)象。用新理論預言新的現(xiàn)象。15五、物理學與科學技術的關系五、物理學

10、與科學技術的關系16 任何新工藝、新技術都是建立在對基礎知識任何新工藝、新技術都是建立在對基礎知識的充分掌握的基礎上的，沒有基礎的積累，就不的充分掌握的基礎上的，沒有基礎的積累，就不會有新成果的出現(xiàn)。會有新成果的出現(xiàn)。發(fā)生在十八世紀的第一次技術革命以蒸汽機的發(fā)明發(fā)生在十八世紀的第一次技術革命以蒸汽機的發(fā)明與使用為標志，導致了機械化大生產(chǎn)的出現(xiàn)。沒有經(jīng)典與使用為標志，導致了機械化大生產(chǎn)的出現(xiàn)。沒有經(jīng)典力學和熱學的知識，要產(chǎn)生第一次技術革命是很難想象力學和熱學的知識，要產(chǎn)生第一次技術革命是很難想象的。當然第一次技術革命反過來也促進了經(jīng)典物理學的的。當然第一次技術革命反過來也促進了經(jīng)典物理學的發(fā)展。

11、發(fā)展。技術技術 物理物理 技術技術17 十九世紀二十年代，以電機的發(fā)明和電力的使用為十九世紀二十年代，以電機的發(fā)明和電力的使用為標志，產(chǎn)生了第二次技術革命，開始了電氣化時代。沒標志，產(chǎn)生了第二次技術革命，開始了電氣化時代。沒有電、磁學理論和實驗為基礎，產(chǎn)生大規(guī)模的電氣化是有電、磁學理論和實驗為基礎，產(chǎn)生大規(guī)模的電氣化是不可想象的。正是麥克斯韋建立了電磁理論，預言了電不可想象的。正是麥克斯韋建立了電磁理論，預言了電磁波的存在，然后得到實驗驗證，才發(fā)展起了無線電技磁波的存在，然后得到實驗驗證，才發(fā)展起了無線電技術，才有現(xiàn)在的衛(wèi)星通信，移動通訊等。術，才有現(xiàn)在的衛(wèi)星通信，移動通訊等。 物理物理 技術

12、技術 物理物理18 粒子散射實驗粒子散射實驗核能的利用核能的利用層析成像技術層析成像技術( (CT)CT)X射線的發(fā)現(xiàn)射線的發(fā)現(xiàn)激光器的產(chǎn)生激光器的產(chǎn)生受激輻射理論受激輻射理論超導電子技術超導電子技術低溫超導微觀理論低溫超導微觀理論2020世紀，物理學被公認為科學技術發(fā)展中最世紀，物理學被公認為科學技術發(fā)展中最重要的帶頭學科重要的帶頭學科: :19物理學在其他自然科學及高新技術中的應用：物理學在其他自然科學及高新技術中的應用：生命科學生命科學二十一世紀的通訊與交通二十一世紀的通訊與交通國防現(xiàn)代化國防現(xiàn)代化二十一世紀的計算機二十一世紀的計算機20六、大學物理與中學物理的區(qū)別六、大學物理與中學物理

13、的區(qū)別211.1. 教學內(nèi)容教學內(nèi)容 中學物理研究特殊性問題中學物理研究特殊性問題 大學物理研究一般性問題大學物理研究一般性問題2.2. 數(shù)學工具數(shù)學工具 中學物理以初等數(shù)學和幾何學為工具中學物理以初等數(shù)學和幾何學為工具 大學物理以高等數(shù)學為工具大學物理以高等數(shù)學為工具3.3. 學習方式學習方式 中學物理講授內(nèi)容和知識的消化全部在課內(nèi)進行中學物理講授內(nèi)容和知識的消化全部在課內(nèi)進行 大學物理課上以講授知識為主，課下自已消化理大學物理課上以講授知識為主，課下自已消化理 解。所以，大學課堂，教學內(nèi)容多，進解。所以，大學課堂，教學內(nèi)容多，進 行速度快，作業(yè)數(shù)量少而精。行速度快，作業(yè)數(shù)量少而精。22學習內(nèi)容學習內(nèi)容n1.力學（力學（21學時）學時）第一、二、三、四章第一、二、三、四章n2.機械振動和機械波（機械振動和機械波（9學時）學時）第五、六章第五、六章n3.電磁學（電磁學（26學時）學時）第九、十、十一、十二章第九、十、十一、十二章大學物理學