序言 物理学：研究物质及其运动规律的科学

1、序言 物理学：研究物质及其运动规律的科学物理是什么？ 一.洞天察地，万物之理物理学概述 物理学(Physics) 是研究物质结构及其相互作用和运动规律的一门自然科学。英文 physics来源于希腊文，原义是自然。自然哲学物理学亚里士多德(前384前322)伽利略(1564年1642年)牛顿(1643年1727年)爱因斯坦(1879年1955年)萌芽自然哲学的数学原理经典物理学现代物理学伽利略.伽利雷(Galileo Galilei, 1564年2月15日-1642年1月8日)。意大利数学家、物理学家、天文学家，科学革命的先驱。伽利略发明了摆针和温度计，在科学上为人类作出过巨大贡献，是近代实验科

2、学的奠基人之一。艾萨克.牛顿(1643年1月4日-1727年3月31日)爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有自然哲学的数学原理、光学。创立了力学理论，是经典力学的奠基人，被誉为力学之父。 16-17世纪，伽利略和牛顿等人在前人工作的基础上创立了系统性的力学理论，建立了实验观测和理论分析计算相结合的现代研究方式。物理学的发展十九世纪末形成三种较为成熟的重大理论:1.经典力学(宏观低速) 2.热力学与经典统计物理学3.电磁学二十世纪初形成两种比较成熟的重大理论:1、量子力学(微观)2、狭义相对论(高速)新分支近代物理的理论基础是一门自然科学 起始于伽利略和牛顿时代

3、，经过三个多世纪的发展，已成为一门有众多分支的、令人尊敬和热爱的基础科学。是关于“万物之理”的学问是一门实验科学，也是一门崇尚理性、重视逻辑推理的科学。 研究物质存在的基本形式，以及它们的性质和运动规律；还研究物质的内部结构在不同层次上认识物质的各种组成部分及其相互作用、运动和转化的规律。判天地之美 析万物之理 庄子物质世界的空间尺度上下四方曰宇古往今来曰宙原子核分子病毒染色体人类山地球太阳太阳系物质世界的空间尺度远到宇宙深处，近至咫尺之间，面对广袤苍穹之浩瀚、基本粒子之精微（图0-2），物理学定量地研究物质的存在形式、基本性质以及运动和转化规律。物理学不仅要探索物质的深层次结构，还要在不同层

4、次上认识物质的组成部分及其相互作用。因此，说物理学是关于“万物之理”的学问并不为过。物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、遵循逻辑推理的理论科学。由于物质世界纷繁复杂，有限的实验和观察难以完全揭示其背后的本质规律和内在联系。因此，在依赖先进的科学装置的同时，物理学的发展也必须借助于强有力的数学工具和大型计算技术，以及深刻的洞察力和丰富的想象力。今天，物理学中的基本概念和理论、实验方法和手段，已经越来越广泛地应用于其他学科，极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了生产力的发展和人类文明的进步。10-15m10-4m10-7m10-10m100m103m107m109

5、m1013m使隐秘成可见，变未知为可知“我心目中的物理学”用米表示的空间尺度夸克 10-19 m类星体 10 26 m空间尺度超子寿命 10-15 s宇宙年龄 10 26 s时间尺度物理学通过定量的实验和严谨的逻辑分析， 不断地揭示出自然界的客观规律和各种现象的内在联系。日出日落斗转星移 二.观察现象，揭示本质物理学研究的特点其中有的和直觉吻合，也有很多与直觉不尽相同，需要通过严密的实验和思考，才能透过表象看到本质它们为什么不会掉下来？古人曾凭直觉认为地球是宇宙的中心日心说古人曾凭直觉认为运动需要力来维持16、17世 纪，哥白尼、第谷和开普勒牛顿运动定律伽利略理想斜面实验、笛卡尔19世纪初，人

6、们已经知道电流能产生磁场法拉第电磁感应定律磁应该也能生电吧？在物理学习中，我们不但要掌握具体的知识，而且要学习和体会这些科学方法，并努力运用它们解决各种实际问题。地心说日心说现代宇宙观重物比轻物下落快统治了两千多年重物轻物下落一样快伽利略：逻辑推理牛顿定律的权威相对论和量子力学的创立19 世纪末 20 世纪初，当人们发现权威的牛顿学说不适用于 微观和高速情况时三.学以致知，客观理性物理学背后的科学精神学以致知的探索精神实事求是的客观精神理性分析的精神 物理学的发展，推动了工业、农业和信息技术等方面的进步，引发了一次次的产业革命，改变了人类的生产和 生活方式。四.揭示自然，造福人类物理学的应用电

7、磁学和半导体发展患肿瘤的病人在接受放射治疗CT机原子弹爆炸氢弹爆炸英国物理学家、被授予 “开尔文勋爵” 的J. J. 汤姆孙在“新春献词”的演说中，踌 躇满志地宣告：“科学大厦已经基本建成后辈物理学家 只需做一些零碎的修补工作就行了。” 物理学上两朵乌云黑体辐射与“紫外灾难”量子力学“以太”漂移相对论著名法国物理学 家、诺贝尔奖得主德布罗意在物理学的未来一文中说: “我们的知识越是发展，自然就越是以其多种表现证明 它拥有无尽的财富，甚至在很先进的科学领域，如物理学， 我们也没有理由认为我们已经耗尽了自然财富，或者 认为我们已经接近完整地掌握了自然界的全部财富。” 五.前景广阔，充满挑战物理学的

8、未来困扰物理学的难题夸克为什么不能单独存在？如何将描述 微观世界运动的量子力学和描述引力的广义相对论结合起 来，以解释宇宙的起源和演化？能否像用麦克斯韦理论统 一描述电和磁一样， 用某一理论统一描述自然界的四种基 本相互作用（弱力、强力、电磁力和引力）？如何制造可以方便使用的超导材料？如何开 发更为清洁的能源？如何进一步提升计算机的性能？普朗克居里夫人爱因斯坦六.高中物理教材简介运用较多的数学知识高中所有数学知识(函数、三角、图像、解析几何、数列等).定性分析和定量计算结合，定量计算为主.抽象思维、数理逻辑推理能力要求高物理定理推导、数学证明(需要几何、函数等数学知识)高中物理一看就懂 一听就

9、会 一做就错 一考就傻六.如何学好物理？1、目标明确，树立信心；2、认真听讲，做好笔记；3、独立思考，多问多悟；4、重视观察，动手实验；5、备好错题，做好总结。目标明确，树立信心认真听讲，做好笔记【要课前预习】 通过课前的阅读，了解知识重、难点和疑点，以便上课时有目的地听讲，提高学习效率。通过课前预习，还可以培养自学能力和自学习惯。【抓课堂效率】“堂上一分钟，堂下十分钟”这一话充分说明了课堂的重要性。1、要动脑：积极思考跟上老师的思路，不能自搞一套，否则就等于是完全自学了，注意学习老师分析问题、解决问题的思路和方法。2、要动手：动手记上适当笔记（记重点和疑点，尤其是疑点），利用课余时间问老师、

10、问同学直到弄懂为止。必须有笔记本，课后先整理笔记（复习），再完成作业！3、要动口：动口回答老师提出的问题，不敢开口自己的问题就不能被老师发现，问题也就难以得到解决。独立思考，多问多悟学物理不做题是不行的，独立解题，理解概念和物理规律，同时也把握了公式的条件、掌握了公式的运用（1）独立做题：切忌边看答案边做题（2）做题时候要多思考（3）遇到不会的题目做标记，过段时间再做一做。（4）题目不论难易都要尽量画图，有的画草图就可以了，有的要画精确图。有了图我们对物理情景才会一目了然。（5）多问多悟：向老师或同学问不懂的知识点、不会的题目、解题方法等，然后务必再自我反思总结。重视观察，动手实验 物理是一门

11、以实验为基础的自然科学，要学好物理必须重视实验。同时实验对学生在高考中是否能拿高分起到至关重要的作用。所以对于每一个实验，有条件情况下要亲自做一做。要弄懂实验目的、原理，熟悉实验器材；特别注重基本的实验方法，能对实验的误差原因进行分析。特别要重视课本上的实验，也包括每一个学生实验，重视实验涉及的原理、方法。在近年的物理高考实验中，我们已经感受到高考实验不再是简单地照抄课本上的实验，而是利用教材中涉及的实验原理、方法去处理新的问题。备好错题，做好总结 必须有“错题本”，记下考试、练习过程中的易错题（特别的心得体会可以一并记下来），记下老师讲的重点题型。甚至好的解题方法、好的例题等等都要记下来。课后还要整理错题本，重做错题，一方面是为了“消化好”，另一方面还要对笔记作好补充。自己在作业中发现的好题、好的解法也要记在笔记本上，因此也可以叫做“好题本”。以后要经常看，经常练，要能做到爱不释手，一直保存。 注意：整理错题并不是简单的把所有错题都整理在错题本上，要筛选。比如，选