第一講-大學物理緒論

教員張晚云歡迎大家進入物理世界

——大學物理學——緒論你知道嗎？你知道嗎？星云為什么具有盤形結構?

——大學物理學——緒論你知道嗎？你知道嗎？手機、鍵盤的按鍵的工作原理是什么?在地球上如何實現(xiàn)受控核聚變？

——大學物理學——緒論你知道嗎？你知道嗎？鏡頭顏色為什么發(fā)紫?

——大學物理學——緒論你知道嗎？你知道嗎？緒論

為什么學？學什么？如何學？

——大學物理學——緒論一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理Physics

來源于

——自然.研究內(nèi)容物質(zhì)的基本結構物質(zhì)世界的基本相互作用物質(zhì)世界最普遍的運動規(guī)律自然科學與工程技術的基礎

——大學物理學——緒論一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理

——大學物理學——緒論一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理Physics

來源于

——自然.研究內(nèi)容物質(zhì)的基本結構物質(zhì)世界的基本相互作用物質(zhì)世界最普遍的運動規(guī)律1、物理學是軍事高新技術的理論基礎

支撐高技術武器裝備發(fā)展的通用性基礎技術微電子技術自然科學與工程技術的基礎光電子技術計算機技術新材料技術新動力技術新能源與制造技術先進納米技術仿真技術

——大學物理學——緒論微電子和信息技術的物理基礎一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理1925年量子力學建立1926年Fermi-Dirac統(tǒng)計法提出1929年能帶理論提出并得到證實，從理論上解釋了導體、半導體、絕緣體的性質(zhì)和區(qū)別；

Fermi面概念及其可測量的提出1947年肖克萊、巴丁、布拉頓發(fā)明晶體管（獲1956年諾貝爾物理獎）1957年建立Fermi面編目1962年制成集成電路（IC）70年代末大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（VLIC）

——大學物理學——緒論一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理核技術的物理基礎1896年Becquerel發(fā)現(xiàn)鈾的天然放射性1905年Einstein創(chuàng)立狹義相對論，得1911年Rutherford

提出原子的有核模型1925年量子力學建立1932年建立原子核的質(zhì)子——中子模型1933年發(fā)現(xiàn)人工放射性1945年實現(xiàn)核裂變——原子彈1952年實現(xiàn)核聚變——氫彈1954年建立第一座核電站（安全、清潔、經(jīng)濟的能源）

——大學物理學——緒論2、物理學的發(fā)展是軍事高新技術發(fā)展的先導

一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理偵察監(jiān)視技術軍事高技術偽裝與隱身技術精確制導技術導航與定位技術通信技術信息戰(zhàn)技術航天技術指揮自動化技術新概念武器技術核生化武器技術

——大學物理學——緒論高能激光武器電磁炮高功率微波武器等離子體隱身技術

等離子體武器

例：一些正在發(fā)展的新概念武器一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理——受激輻射理論——康普頓效應——磁場與電流的相互作用——等離子體物理

無論是基礎性軍事高技術還是應用性軍事高技術，其中大部分或絕大部分都與物理學密切相關。

——大學物理學——緒論3、物理學是科學方法的典范物理學所采用的科學方法，常比在許多其它自然科學例：理想化方法中要簡明清晰得多。牛頓的理想實驗一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理理想模型（質(zhì)點、剛體…）理想實驗（伽利略、牛頓…）理想過程（準靜態(tài)、絕熱…）實質(zhì):簡化、純化，抓住主要矛盾，摒棄次要因素。

——大學物理學——緒論物理學所展示的處理問題、解決問題、尋找規(guī)律、建立理論的科學方法，是今后學習與工作的金鑰匙。例：1）分析綜合法：一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理牛頓在《光學》中：從結果到原因，從特殊原因到普遍原因，一直論證到最普遍的原因為止，這就是分析的方法；而綜合的方法則假定原因已經(jīng)找到，并已把他們立為原理，再用這些原理去解釋由他們發(fā)生的現(xiàn)象。

——大學物理學——緒論2)歸納與演繹相結合歸納演繹實驗規(guī)律實際問題4、物理學是科學思想的寶庫例：追求簡單、和諧、對稱的公理體系的思想；一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理物質(zhì)不滅、運動永恒的思想；時、空與物質(zhì)及其運動是不可分割的整體；……

物理書都充滿了復雜的數(shù)學公式?？墒撬枷爰袄砟?，而非公式，才是每一物理理論的開端。

－－愛因斯坦

《物理學的進化》

——大學物理學——緒論學習目的：一、為什么學大學物理一、為什么學大學物理1、獲得生活、學習、工作所需的知識和技能。2、開啟智慧，獲得科學思想、科學方法、科學態(tài)度和科學精神的熏陶和培養(yǎng)，形成指導性原理。課程定位：不僅僅是為后續(xù)課服務；不僅僅是為專業(yè)服務；立足于提高自身科學素質(zhì)，有益于終身學習和發(fā)展。

——大學物理學——緒論二、學什么二、學什么“物”——物質(zhì)世界“理”——普遍規(guī)律知識、方法、科學觀念載體1、學習比較系統(tǒng)與全面物理基礎知識

力學：宏觀低速機械運動的基本規(guī)律電磁學：電磁現(xiàn)象及電磁輻射等規(guī)律

熱學：物質(zhì)熱運動的統(tǒng)計規(guī)律及其宏觀表現(xiàn)振動波動與波動光學：振動與波動的基本規(guī)律

相對論：宏觀高速機械運動規(guī)律以及時空本性量子力學：微觀粒子的基本運動規(guī)律

——大學物理學——緒論二、學什么二、學什么物理學的基本框架（一）經(jīng)典物理力學（實物粒子）電磁學（場）熱力學統(tǒng)計物理（多粒子體系）相對論力學量子力學量子統(tǒng)計物理相對論量子力學相對論量子場論？避免將物理規(guī)律視為一成不變的僵死教條，而應尋求發(fā)展和創(chuàng)新！

——大學物理學——緒論例：上世紀六十年代，宇稱守恒定律得到實驗證實。但無法解釋“

－

”難題。

和

粒子的質(zhì)量與電荷均相同，壽命也一樣。但它們衰變的產(chǎn)物卻不相同：或1956年，李政道、楊振寧：弱作用中宇稱可以不守恒。

（獲1957年諾貝爾物理學獎）

——大學物理學——緒論二、學什么二、學什么2、學習物理學中的科學方法

物理方法：觀察、實驗、邏輯推理、歸納演繹、統(tǒng)計、分析、綜合、類比、理想化、對稱性分析……形成指導性原理:*

簡單性原理：邏輯前提越簡單，普遍程度越高。*

對應原理：新理論應包容在一定條件下被證實是正確的舊理論，并在極限條件下過渡到舊理論。

……當前，是否運用物理學方法已經(jīng)成為一門學科是否成熟的標志之一。

——大學物理學——緒論二、學什么二、學什么3、學習先進的科學觀念，樹立科學世界觀。實踐（實驗）是檢驗真理（科學）的唯一標準.物理學中的唯物論：相對性原理，變革性原理，對應原理，互補原理……物理學中的辨證法:

物理學“美”的標準：簡單、和諧、統(tǒng)一、對稱。自然是和諧統(tǒng)一的整體，自然界的復雜性是由簡單規(guī)則演變而來。物理上真實的東西，一定是邏輯上簡單的東西。

——愛因斯坦

——大學物理學——緒論教學目標二、學什么二、學什么1、把傳授知識、方法、思想三者放在同等重要的地位，加強對科學思維方式、自學能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2、通過本課程的學習，不僅掌握必要的物理知識，還能提高科技素養(yǎng)。3、樹立正確的世界觀，培養(yǎng)崇高科學精神。

——大學物理學——緒論三、如何學三、如何學1.掌握正確的學習方法學習物理知識要注意整體性、發(fā)展性和遷移性。整體性形成物質(zhì)世界的整體物理圖象，注意掌握知識的結構和聯(lián)系。避免：只見樹木，不見森林。只得到一堆支離破碎的公式。

——大學物理學——緒論三、如何學三、如何學物理學的基本框架（二）

——大學物理學——緒論三、如何學三、如何學1.掌握正確的學習方法學習物理知識要注意整體性、發(fā)展性和遷移性。整體性形成物質(zhì)世界的整體物理圖象，注意掌握知識的結構和聯(lián)系。避免：只見樹木，不見森林。發(fā)展性不斷從新的角度審視和理解物理概念和規(guī)律，關注其內(nèi)涵的豐富，應用的擴展，相互關系的變化。只得到一堆支離破碎的公式。

——大學物理學——緒論三、如何學三、如何學[例]質(zhì)量初中：循環(huán)定義？前沿：質(zhì)量究竟是什么？是如何產(chǎn)生的？大學：高中：—慣性質(zhì)量—引力質(zhì)量？

——大學物理學——緒論三、如何學三、如何學遷移性注意提高應用物理知識理解、解決實際問題的能力

發(fā)展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應該始終放在首位，而不應當把獲得專業(yè)知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎理論，并且學會了獨立地思考和工作，他必定會找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節(jié)知識為其培養(yǎng)內(nèi)容的人來說，他一定會更好地適應進步與變化。

——阿爾伯特.愛因斯坦

——大學物理學——緒論三、如何學三、如何學

——大學物理學——緒論抓住基本問題（基本概念、基本規(guī)律、基本理論）a.

仔細觀察物理現(xiàn)象，深刻理解物理概念；b.

牢固掌握物理規(guī)律對文字描述：要逐字逐句的仔細推敲，深刻理解其內(nèi)涵。對數(shù)學表達式：結合物理模型搞清其來龍去脈及物理意義，c.

多做練習，深入理解并熟練應用所學基本理論。索末菲告誡海森堡：“要勤奮地去做練習，只有這樣，你才會發(fā)現(xiàn)，哪些你理解了，哪些你還沒有理解”。楊振寧：“我們那時所念的課，一般老師的課準備得很好，學生習題做得很多”。注意適用條件和單位。三、如何學三、如何學

——大學物理學——緒論業(yè)精于勤荒于嬉，行成于思毀于隨。

——韓愈Ihear,Iforget.Isee,Iremember.Ido,Iunderstand.Learningbydoing----MIT三、如何學三、如何學

——大學物理學——緒論國防科學技術大學《大學物理學》學習資源1.教材《大學物理學》（上、下）李承祖等主編2.參考教材《基礎物理學》（上、中、下）李承祖等主編3.輔助教材《大學物理學學習指導與習題全解》江遴漢等編4.演示實驗室5.網(wǎng)上學習系統(tǒng)提供電子課件、授課視頻,可網(wǎng)上提問與答疑，網(wǎng)上交流園地.三、如何學三、如何學

——大學物理學——緒論(1).上課認真聽