高二物理竞赛绪论 课件

一、物理学的研究对象

物理学是研究物质的基本结构，物质之间的相互作用以及它们的最基本的最普遍的运动规律。1.世界是物质的。+间断的物体与传递相互作用的场都是物质从9.1110-31KG电子---101030

KG的太阳系2物质之间存在相互作用引力相互作用电磁相互作用强相互作用

++电力102N引力10-34N凝聚力？强力104N！原子核强子之间（质子、中子及各种介子之间）。力程<10-15m。传递引力相互作用—引力子传递强相互作用—胶子注意:“基本粒子”都有其反粒子（如电子的反粒子就是正电子）。且传递相互作用力的都是其场粒子。

弱相互作用力---广泛存在于轻子与轻子之间，轻子与强子之间，强子与强子之间。；力程<10-17m.

传递电磁相互作用—光子传递弱相互作用—中间玻色子3运动是物质的固有属性自然界中没有不运动的物质，也没有没有物质的运动。

运动形式是多样的，如机械运动,电磁运动,热运动…..而物理学是研究最基本,最普遍的运动形式的4时间和空间是物质存在的形式两个转变:

人们从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对论时空观的转变。从时空的有限、无限哲学思辩到用科学的方法去研究。宇观宏观介观微观天体物理粒子物理--两大尖端科学紧密衔接空间尺度42个台阶研究范围--非常广泛

物质世界的时间尺度共计跨越了45个数量级150亿年(1018s)地球公转月球公转地球自转中子寿命百米跑10s介子寿命中间玻色子寿命宇宙年龄硬

射线周期10-27s宇宙年龄：130~200亿年地球年龄时间尺度横跨45个数量级硬

射线周期≈10-27s大爆炸地球速率范围0（静止）—3×108m/s（光速）所研究对象的尺度和速度不同，所利用的理论也不同。一.

物理学的研究方法伽利略对自由落体运动的研究伽利略（1564－1642）－意大利物理学家、天文学家提出假设速度与位移成正比假设一假设二速度与时间成正比数学推理实验验证理论预言经典物理大厦的奠基人－牛顿牛顿（1642-1727），英国物理学家，数学家，天文学家。《自然哲学的数学原理》发明微积分，发现二项式定理万有引力定律，经典力学三定律《光学》专著，阐述了光学研究的成果声学、热学、流体力学等方面提出命题应用修改理论实验检验理论预言▲

物理学是一门理论和实验高度结合的精确其研究方法可概括为：科学，观测、实验推测答案▲

对称性分析▲守恒量的利用▲简化模型的选取：质点，刚体，理想气体等。▲概念和方法的类比：静电场与稳恒流速场的类比，得出静电场的本质是有源无旋场。一些有用的方法，比如：▲量纲分析：检验公式是否正确，确定比例系数等。物理的直觉和想象力及洞察力也常常产生重大突破和发现.这些直觉、洞察力是建立在一定的物理素质基础之上的。物理学的思想和观点

如,从实际问题中抽象出合理的理想模型。从物理本质上提出和研究本专业问题如碳纳米管中的Fano共振现象，其实就是电子波之间的干涉。创新能力在工程技术中引入物理学的新成果物理素质的表现

重视提高科学素质深厚的科学素养是发明创造的基础*第一次工业革命（17～18世纪）：建立在牛顿力学和热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。

*第二次工业革命（19世纪）：建立在电磁理论发展的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现和应用。*第三次工业革命（20世纪）：建立在相对论和量子力学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。为什么要提高工科学生的科学（物理）素质？根本原因：物理学与工程技术的关系二.物理学与技术

2000年12月15-16日，在德国柏林召开的第三次世界物理学会大会上，指出：

物理学是我们认识世界的基础，是其他科学和绝大部分技术发展的直接的或不可缺少的基础，物理学曾经是、现在是、将来也是全球技术和经济发展的主要驱动力。每一次重要物理规律的发现都推动了整个自然科学和应用技术的伟大变革。▲历史上物理与技术的关系大致有两种模式：▲20世纪两种模式并存、交叉，但几乎所有重大新技术的创立，都是以物理学的发展为先导的。物理－技术－物理（典型例子：电磁学）技术－物理－技术（典型例子：热学）20世纪光学与光电子取得的辉煌成就激光器哈勃望远镜ICF（惯性约束核聚变）光通信光存储生物芯片光显示l895年底，伦琴发表了《论新的射线》的报告，并展示了他的妻子的手指骨x射线的照片。★方向性极好的强光束----准直、测距、切削、武器等。★相干性极好的光束-----精密测厚、测角，全息摄影等。激光的特点：单色性、方向性、相干性。5.4太瓦(TW,1012W)/46飞秒(fs,10-15s)级小型化超强超短激光装置光盘外形光存储激光手术粘视网膜用激光使脱落的视网膜再复位（目前已是常规的医学手术）皮肤处理用脉冲的染料激光（波长585nm）处理皮肤色素沉着处理前处理后▲激光焊接高能激光（能产生约5500oC的高温）把大块硬质材料焊接在一起神光Ⅱ装置的惯性约束聚变(ICF)靶场系统这是在靶室内十束激光同时聚向一个产生核聚变反应的小燃料样品上，引发核聚变。05090307010(nm)硅晶体表面的STM扫描图象纳米技术与材料神经细胞的STM扫描图象搬运单个原子镶嵌了48个Fe

原子的Cu

表面的扫描隧道显微镜照片。48个Fe

原子形成“电子围栏”，围栏中的电子形成驻波：美国F117隐形轰炸机机大学物理--物理学的初级阶段机械运动规律分子运动规律电磁运动规律光运动的规律高速领域的运动规律微观领域的运动规律相对论力学光学热学电磁学量子物理学一学年，112学时三、

大学物理学综述学习大学物理的意义1

学习和掌握物理学的基本规律和研究方法，

能够拓宽技术人员眼界，提高知识层次，发展后劲足。2培养抽象思维能力、自学能力、分析问题和解决问题的能力。3培养求是、创新的科学品质，点燃求知的火种。不仅仅是为后续课程服务、为专业服务，更是立足于提高自身科学素质，有益于终身学习和发展。要求:1、认真听讲，勤于思考,理解和掌握概念和原理:对概念、公式能理解其物理意义；对定理的证明，能自己独立演算出来。2、学习应用物理学的概念和原理分析解决问题：独立、按时完成布置的习题。3、学习方法上注重自学，仔细研究书上的例题，注意转换学习思路。参考书目（全学年用）▲《大学物理学》（一套五册），▲《普通物理学》（第五版，共三册）程守洙、江之永,高等教育出版社张三慧,清华大学出版社▲《物理学》（第四版,共三册）马文蔚,