大学物理绪论

1、1大学物理学大学物理学 绪论绪论曾应新Tel:mail: 2一、物理学的研究对象一、物理学的研究对象3什么是物理学？什么是物理学？物理学中的“物”是指物质的结构和性质，“理”则指物质的运动与变化规律。因此，物理学是研究物质结构、性质和变化基本规律的科学。物理学的研究对象物理学的研究对象?空间尺度空间尺度:小到微不足道的亚核粒子，大到浩瀚的宇宙。 1027 m(约150亿光年)(宇宙)1020 m(夸克)时间尺度时间尺度:早至宇宙的起源，晚至遥远的将来。 0(静止) - 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宇观宇观宏观宏观介观介观微观微观蟒蛇吞尾图蟒蛇吞尾图层次名称层次名称空间尺度数量级空间尺度数量级/m相关学科相关学科宇宙半径宇宙半径银河星团银河星团星系星系星球星球地球地球地球上的动植物地球上的动植物凝聚态物质凝聚态物质介观物质

3、介观物质气体气体液体液体固体固体等离子体等离子体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宇宙学宇宙学天文学天文学天体物理学天体物理学地质学地质学生物学、生物物理学生物学、生物物理学凝聚态物理学凝聚态物理学介观物理学介观物理学空气动力学空气动力学液体动力学液体动力学固体物理学固体物理学等离子体物理学等离子体物理学高分子化学、生物化学高分子化学、生物化学分子物理学、化学分子物理学、化学原子物理学原子物理学原子核物理学原子核物理学粒子物理学粒子物理学6二、物理学的历

4、史二、物理学的历史时期时期前前6.7世纪世纪1600年年地域地域中国、古希腊、阿拉伯中国、古希腊、阿拉伯人物人物亚里士多德，墨经，阿基米德亚里士多德，墨经，阿基米德成就成就基本测量技术，冶炼技术，杠杆原理，浮力基本测量技术，冶炼技术，杠杆原理，浮力定律，指南针发明，各种镜的成像定律，指南针发明，各种镜的成像主要主要特点特点1、开始以、开始以“自然自然”、“物质物质”为研究对象。为研究对象。2、处于对现象的直观描述，经验的归纳总、处于对现象的直观描述，经验的归纳总结和思辩性的假设猜测阶段。结和思辩性的假设猜测阶段。人文人文特征特征原始，自然，直观，粗旷原始，自然，直观，粗旷古代物理古代物理经典物

5、理经典物理时期时期16世纪世纪19世纪末世纪末地域地域欧洲欧洲代表代表人物人物牛顿，伽利略、法拉弟，麦克斯韦。牛顿，伽利略、法拉弟，麦克斯韦。主要主要成就成就日心说，万有引力定律，牛顿三定律，能量转换与日心说，万有引力定律，牛顿三定律，能量转换与守恒，热力学定律，电磁场理论，波动光学，及由守恒，热力学定律，电磁场理论，波动光学，及由这些理论引出的大量新技术这些理论引出的大量新技术主要主要特点特点1、时间、空间的绝对性。、时间、空间的绝对性。2、因果决定论：宇宙的规律是给定的，运动定律加、因果决定论：宇宙的规律是给定的，运动定律加上初始条件，既可确定未来，也可确定过去。上初始条件，既可确定未来，

6、也可确定过去。3、根据经验和逻辑可以假设一个客观存在。、根据经验和逻辑可以假设一个客观存在。人文人文特征特征严密、厚重、稳定与和谐严密、厚重、稳定与和谐91. “以太以太”不在不在相对论相对论2. 紫外灾难紫外灾难量子论量子论对自然规律的探索还远无止境，终极真理、无所对自然规律的探索还远无止境，终极真理、无所作为的观念都是不正确的，物理理论总是在一定条件作为的观念都是不正确的，物理理论总是在一定条件下成立。下成立。以经典力学、经典电磁场理论和经典以经典力学、经典电磁场理论和经典统计力学为三大支柱的经典物理大厦统计力学为三大支柱的经典物理大厦已经建成，而且基础牢固，宏伟壮观已经建成，而且基础牢固

7、，宏伟壮观!现代物理现代物理时期时期19世纪末世纪末20世纪世纪50年代年代地域地域欧美及亚州欧美及亚州代表代表人物人物爱因斯坦、普朗克、玻尔爱因斯坦、普朗克、玻尔主要主要成就成就相对论，量子论，混沌论及其派生出来的各分支理相对论，量子论，混沌论及其派生出来的各分支理论，如核物理，凝聚态物理，非线性等以及由此而论，如核物理，凝聚态物理，非线性等以及由此而产生的大量高科技，激光，超导、航天等产生的大量高科技，激光，超导、航天等主要主要特点特点1、进入微观和高速领域。、进入微观和高速领域。2，研究范围广、发展速度快与其他学科互相渗透。，研究范围广、发展速度快与其他学科互相渗透。3、哲学思想的指导作

8、用明显。开始警惕科技的负面、哲学思想的指导作用明显。开始警惕科技的负面影响影响人文人文特征特征简练、开放、多样性简练、开放、多样性11三、物理学的现状和发展趋势三、物理学的现状和发展趋势12地地球球物物理理学学粒粒子子物物理理学学原原子子核核物物理理学学原原子子分分子子物物理理学学固固体体物物理理学学凝凝聚聚态态物物理理学学激激光光物物理理学学等等离离子子体体物物理理学学生生物物物物理理学学天天体体物物理理学学宇宇宙宙射射线线物物理理学学2、物理学派生出来的分支及交叉学科：物理学派生出来的分支及交叉学科：物理学物理学经典物理经典物理现代物理现代物理力学力学热学热学电磁学电磁学光学光学相对论相对

9、论量子论量子论非线性非线性1、13四、物理学研究的主要方法四、物理学研究的主要方法14现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学提提出出命命题题推推测测答答案案理理论论预预言言实实验验验验证证修修改改理理论论应应用用1. 通过实验发现现象事实和得到数据；通过实验发现现象事实和得到数据；2. 对现象作出解释（理论）或提出预言（假说）对现象作出解释（理论）或提出预言（假说）；3. 通过实验检验理论和假说，证明或是修改；通过实验检验理论和假说，证明或是修改；4.4. 再再用新理论预言新的现象。用新理论预言新的现象。15五、物理学与科学技术的关系五、物理学

10、与科学技术的关系16 任何新工艺、新技术都是建立在对基础知识任何新工艺、新技术都是建立在对基础知识的充分掌握的基础上的，没有基础的积累，就不的充分掌握的基础上的，没有基础的积累，就不会有新成果的出现。会有新成果的出现。发生在十八世纪的第一次技术革命以蒸汽机的发明发生在十八世纪的第一次技术革命以蒸汽机的发明与使用为标志，导致了机械化大生产的出现。没有经典与使用为标志，导致了机械化大生产的出现。没有经典力学和热学的知识，要产生第一次技术革命是很难想象力学和热学的知识，要产生第一次技术革命是很难想象的。当然第一次技术革命反过来也促进了经典物理学的的。当然第一次技术革命反过来也促进了经典物理学的发展。

11、发展。技术技术 物理物理 技术技术17 十九世纪二十年代，以电机的发明和电力的使用为十九世纪二十年代，以电机的发明和电力的使用为标志，产生了第二次技术革命，开始了电气化时代。没标志，产生了第二次技术革命，开始了电气化时代。没有电、磁学理论和实验为基础，产生大规模的电气化是有电、磁学理论和实验为基础，产生大规模的电气化是不可想象的。正是麦克斯韦建立了电磁理论，预言了电不可想象的。正是麦克斯韦建立了电磁理论，预言了电磁波的存在，然后得到实验验证，才发展起了无线电技磁波的存在，然后得到实验验证，才发展起了无线电技术，才有现在的卫星通信，移动通讯等。术，才有现在的卫星通信，移动通讯等。 物理物理 技术

12、技术 物理物理18 粒子散射实验粒子散射实验核能的利用核能的利用层析成像技术层析成像技术( (CT)CT)X射线的发现射线的发现激光器的产生激光器的产生受激辐射理论受激辐射理论超导电子技术超导电子技术低温超导微观理论低温超导微观理论2020世纪，物理学被公认为科学技术发展中最世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科重要的带头学科: :19物理学在其他自然科学及高新技术中的应用：物理学在其他自然科学及高新技术中的应用：生命科学生命科学二十一世纪的通讯与交通二十一世纪的通讯与交通国防现代化国防现代化二十一世纪的计算机二十一世纪的计算机20六、大学物理与中学物理的区别六、大学物理与中学物理

13、的区别211.1. 教学内容教学内容 中学物理研究特殊性问题中学物理研究特殊性问题 大学物理研究一般性问题大学物理研究一般性问题2.2. 数学工具数学工具 中学物理以初等数学和几何学为工具中学物理以初等数学和几何学为工具 大学物理以高等数学为工具大学物理以高等数学为工具3.3. 学习方式学习方式 中学物理讲授内容和知识的消化全部在课内进行中学物理讲授内容和知识的消化全部在课内进行 大学物理课上以讲授知识为主，课下自已消化理大学物理课上以讲授知识为主，课下自已消化理 解。所以，大学课堂，教学内容多，进解。所以，大学课堂，教学内容多，进 行速度快，作业数量少而精。行速度快，作业数量少而精。22学习内容学习内容n1.力学（力学（21学时）学时）第一、二、三、四章第一、二、三、四章n2.机械振动和机械波（机械振动和机械波（9学时）学时）第五、六章第五、六章n3.电磁学（电磁学（26学时）学时）第九、十、十一、十二章第九、十、十一、十二章大学物理学