大學物理(合工大)1-1

大學物理力學篇主講：王春華為什么學習大學物理

我們已經(jīng)學了至少五年的物理了，還有的同學都經(jīng)過“八年抗戰(zhàn)”，選擇其他專業(yè)還得學物理！真是才出“虎穴”，又入“龍?zhí)丁卑?！這雖不是主流，但反映了部分同學認識不足，存在急功近利思想，對終身學習和應對復雜形勢不利。為什么？合法、合理1．物理學的研究內(nèi)容極其廣泛隨著時代的進步，科學的發(fā)展，物理學的內(nèi)涵也在不斷豐富，與其他學科呈相互交叉滲透趨勢，所以很難用幾句話講出它的全息定義。傳統(tǒng)的一維定義告訴我們，物理學是探討物質(zhì)結構和基本運動規(guī)律的學科，追求物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律。她研究的物質(zhì)大到天體，小到高能粒子（殊途同歸）；從看得見的書本、飛船到看不見的各種場、反物質(zhì)、暗物質(zhì)等。她研究的運動規(guī)律十分豐富（branch）。雖然物理學不能包羅萬象，包醫(yī)百病，如:生命科學但如此豐富的研究內(nèi)容，已足見其重要性。物理學是自然科學的重要組成部分，它的基礎性決定了它相對穩(wěn)定，影響深遠，可為終身學習打下基礎（專業(yè)課每10年淘汰1/3）；它的基礎性決定了它的必修性，是“知識鈣”；它的基礎性決定了它的非功利性；它的基礎性決定了它所培養(yǎng)的物理特色的思維方式對學生處理其他問題也具有指導作用：即透過現(xiàn)象看本質(zhì)、抓主要矛盾、做合理假設、建數(shù)學模型。真正做到“舉重若輕、事半功倍”。物理學是一門具有戰(zhàn)略意義的學科，只有學好了物理學，掌握了基本方法，才有可能成為戰(zhàn)略性人才。2．物理學是基礎學科一切皆有可能！戴維·格羅斯2004年諾貝爾物理學獎2005年2月23日，他在浙江大學說“：中國的大學應該應該更加注重基礎研究，基礎研究好比是一棵大樹干，應用研究是樹枝。沒有基礎研究，大樹將不復存在，但大樹不會在一夜之間長成，許多事要從青年人開始?！茖W的發(fā)展離不開交流…年輕人要把目標定高一點，要有野心，別怕挑戰(zhàn)權威，只有這樣才會有建樹。研究的對象十分廣泛------

宇觀、宏觀、微觀一、物理學的研究對象二、物理學的分類力學、熱學、電磁學、光學、原子物理學、核物理學微觀客體（電子、質(zhì)子、光子等）具有波粒二象性原子簇物理、凝聚態(tài)物理、天體物理、宇宙學物理按分支學科分類：按物質(zhì)形體大小分類：按物質(zhì)形態(tài)分類：實物粒子、場物質(zhì)粒子物理、核物理、原子物理、分子物理按物理常數(shù)c、h分類：相對論性量子論量子論h≠0相對論經(jīng)典理論h→0V≈CV≤C三、物理世界的認識(層次結構)◎空間尺度(相差1045－1046)1026m(約150億光年)(宇宙)－10－20m(夸克)目前物理學界公認“夸克”是組成物質(zhì)的最小單位.近來又有消息稱quark也可分…..認識的無止境.1018s:150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬射線周期)0(靜止)

-3x108m/s(光速)◎時間尺度(相差1045)◎速率范圍四、物質(zhì)間的相互作用1.電磁相互作用;2.引力相互作用;3.強相互作用;4.弱相互作用;五.物理學的研究方法提出命題修改理論推測答案理論預言實驗檢驗應用●演繹法－推理，演算●歸納法－假設，模型●定性和半定量直覺想象力洞察力“科學是一種方法。它教導我們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現(xiàn)在了解到了什么程度，如何對待疑問和不確定性，證據(jù)服從什么法則；如何思考事物，做出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象”?！猂.P費曼

決不要把學習看成是任務，而應看成是一個令人羨慕的機會。為了你們自己的歡樂和今后你們工作所屬社會的利益，去學習……——A.愛因斯坦二、怎樣學好物理學以上是兩位著名物理學家的話，我希望它們能成為大家學習物理的座右銘。學習課程除了掌握基本知識外，更重要的是學習一種科學的思維方法。正如一個古老的故事所講的那樣，學生從老師那里得到的，應該是一個點石成金的法則，而不是一堆金子。美國火星探測其著陸系統(tǒng)總工程師李煒鈞28歲，牛頓提出萬有引力24歲，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論26歲，充分說明年輕是財富，是國家的將來，也是國家的現(xiàn)在。立足現(xiàn)在，好好學習，沒錯的。大學物理II內(nèi)容上學期：力學、相對論、熱力學和機械振動與波下學期：電磁學、光學和量子初步力學也叫經(jīng)典力學、牛頓力學。是以牛頓時空觀（伽利略坐標變化）為基礎的力學。我們這里主要研究宏觀物理的機械運動。機械運動：物體之間或同一物體各部分之間相對位置隨時間的變化。它是物質(zhì)的各種運動形態(tài)中最簡單，最普遍的一種。例如，地球的轉(zhuǎn)動、彈簧的伸長和壓縮等都是機械運動。而其他較復雜的運動形式，例如，熱運動、化學運動、電磁運動、生命現(xiàn)象中都含有位置的變化，但不能把它們簡單地歸結為機械運動。

§1-1參考系質(zhì)點1.質(zhì)點物體：具有大小、形狀、質(zhì)量和內(nèi)部結構的物質(zhì)形態(tài)。一般情況下，物體各部分的運動不相同，在運動的過程中大小、形狀可能改變，這使得運動問題變得復雜。某些情況下，物體的大小、形狀不起作用，或者起次要作用而可以忽略其影響——簡化為質(zhì)點模型。質(zhì)點：具有一定質(zhì)量沒有大小或形狀的理想物體?？梢宰鳛橘|(zhì)點處理的物體的條件：大小和形狀對運動沒有影響或影響可以忽略。研究地球公轉(zhuǎn)地球上各點的公轉(zhuǎn)速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影響，作為質(zhì)點處理。質(zhì)點研究地球自轉(zhuǎn)地球上各點的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形狀不能忽略，這時不能作質(zhì)點處理。質(zhì)點除車輪外，汽車各部分運動情況完全相同，車輪的運動是次要的，此時可把汽車作為質(zhì)點處理。研究汽車在平直道路上運動涉及轉(zhuǎn)動問題，汽車各部分運動情況不同，各個車輪受力差異很大，不能把汽車做質(zhì)點處理。研究汽車突然剎車“前傾”或轉(zhuǎn)彎質(zhì)點是從實際中抽象出的理想模型，研究質(zhì)點的運動是為了抓住事物的主要矛盾進行研究分析。2.參考系和坐標系靜止是相對的，運動是絕對的，地心學說被日心說取代，讓人們明白，判斷物體運動與否，首先要選擇統(tǒng)一的物體作參考。即使是太陽，在銀河系中其它恒星系統(tǒng)觀察，仍然運動著的。參考系和坐標系銀河系指南針參考系：描述物體運動時，被選作參考的物體，稱為參考系。要定量描述物體的位置與運動情況，就要運用數(shù)學手段，采用固定在參考系上的坐標系。常用的坐標系有直角坐標系(x,y,z)，極坐標系(,)，球坐標系(R,,

)，柱坐標系(R,,z)。xyzozR參考方向zoRxy參考系和坐標系3.空間和時間

空間反映了物質(zhì)的廣延性，與物體的體積和位置的變化聯(lián)系在一起。

時間反映物理事件的順序性和持續(xù)性，與物理事件的變化發(fā)展過程聯(lián)系在一起。各個時代有代表性的時空觀：

墨子：空間是一切不同位置的概括和抽象；時間是一切不同時刻的概括和抽象?？臻g和時間墨子

萊布尼茲：空間和時間是物質(zhì)上下左右的排列形式和先后久暫的持續(xù)形式，沒有具體的物質(zhì)和物質(zhì)的運動就沒有時空間和時間，強調(diào)與運動的聯(lián)系忽略客觀性。

牛頓：空間和時間是不依賴于物質(zhì)的獨立的客觀存在，強調(diào)時間空間的客觀性而忽略與運動的聯(lián)系。萊布尼茲牛頓

愛因斯坦：相對論時空觀，時間與空間客觀存在，與運動密不可分。物理理論指出,空間和時間都有下限：分別為普朗克長度