大学物理第一章－1课件

普通物理学一.什么是物理学

物理学是研究物质世界最基本形态的科学

物理学研究的范围

——

物质世界的层次和数量级物理学(Physics)质子

10-15m空间尺度：物质结构物质相互作用物质运动规律微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological类星体

10

26m时间尺度：基本粒子寿命10-25s宇宙寿命1018s绪论E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+28最小的细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒星的距离太阳系太阳山哈勃半径超星系团人蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次●牛顿力学(Mechanics)

研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律●

电磁学(Electromagnetism)

研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律●

热力学(Thermodynamics)

研究物质热运动的统计规律及其宏观表现●

相对论(Relativity)

研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律●

量子力学(Quantummechanics)

研究微观物质运动现象以及基本运动规律二.物理学的五大基本理论物理学是一门最基本的科学;是最古老、但发展最快的科学;它提供最多、最基本的科学研究手段。

物理学是一切自然科学的基础

物理学派生出来的分支及交叉学科物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。

物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒子物理学原子核物理学原子分子物理学固体物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学三.物理学是构成自然科学的理论基础四.物理学与技术20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科●热机的发明和使用，提供了第一种模式：●

电气化的进程，提供了第二种模式：核能的利用激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术——物理——技术物理——技术——物理粒子散射实验X射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程●几乎所有的重大(高)新技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。●

当今物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。

——李政道量子力学能带理论人工设计材料五.物理学的方法和科学态度提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学

从新的观测事实或实验事实中提炼出来，或从已有原理中推演出来

建立模型；用已知原理对现象作定性解释，进行逻辑推理和数学演算

新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言

一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则

当一个理论与实验事实不符时，它就面临着被修改或被推翻

诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言：“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学，不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示，还因为它在发展、成长的过程中，形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。正因为如此，使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶，文明的瑰宝

有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；——这意味着他们从物理学中汲取了智能，转而在非物理领域里获得了成功。——反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。这就是物理智能的力量。难怪国外有专家十分尖锐地指出：没有物理修养的民族是愚蠢的民族!●

学习的观点：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解物理学中各个分支之间的相互联系。●

学习的关键：●学习的重点：●物理模型

●数学表述

●研究方法与适用条件勤于思考悟物穷理七.参考书：●《大学物理学》

张三慧主编清华大学出版社●《大学物理教程》

吴锡珑主编高等教育出版社

●《大学物理学习指导》张孝林主编科学出版社

●《工科物理习题集》

杂志:《大学物理》《工科物理》第一篇力学第一章

力和运动二、参考系和坐标系描述物质运动具有相对性用以标定物体的空间位置而设置的坐标系统物质运动具有绝对性参考系：坐标系：为描述物体的运动而选取的参考物体在同一参考系上建立不同的坐标系,对同一物体的运动规律和结果的描述完全相同.三、位置矢量（位矢）zyxo位矢:用有向线段表示记作:大小为：位矢的方向：P(x,y,z)运动方程：矢量形式参数形式轨道方程xozy四、运动学方程消去t讨论：1、比较位移和位矢联系：（1）都是矢量，满足（2）位移是位矢的增量区别：（1）位矢与参考点的选取有关，而位移与参考点无关（2）位矢与时刻对应，是瞬时量位移与时间对应，是过程量2、比较位移和路程何时大小相同？3、注意区别形象表示：ABoA’ABoA’数学上:物理意义上:为两矢量之差为两矢量之差的大小为两矢量大小之差2、瞬时速度质点在某一时刻所具有的速度速度的方向为轨道上质点所在处的切线方向。速度的矢量式：速度的三个坐标分量：ozyxAB速度的大小：3、速率在t时间内，质点所经过路程s对时间的变化率平均速率：瞬时速率：一般情况：当t0时：sBA瞬时加速度：当t0时，平均加速度的极限即为瞬时加速度。加速度的矢量式：加速度的大小：当t趋向零时，速度增量的极限方向加速度的方向：讨论:运动学的两类问题1、已知运动方程，求质点任意时刻的位置、速度以及加速度2、已知运动质点的速度函数（或加速度函数）以及初始条件求质点的运动方程注意：矢量积分可以化为标量积分（沿各方向分解）例1

已知质点的运动方程m求：

（1）轨道方程；（2）t=2秒时质点的位置、速度以及加速度；（3）什么时候位矢恰好与速度矢垂直？解：(1)消去时间参数（2）方向沿y轴的负方向（3）两矢量垂直例2、

设某一质点以初速度作直线运动，其加速度为。问：质点在停止前运动的路程有多长？解：两边积分：两边积分：例3、

路灯距地面高度为h，身高为l的人以速