现代物理-基础学科省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

当代物理-基础学科物理学-尤其是当代物理学已成为当代科学基础学科甚么是基础学科？语言学（语言，文学，外语等）数学（包含计算机及计算数学）绪论第1页当代物理学？

相对论

E=Mc2

量子论19：普朗克1932年：海德堡1933年:薛定谔、狄拉克1945年：泡利1954年:玻恩第2页物质反物质反物质是一个假想物质形式，在粒子物理学里，反物质是反粒子概念延伸，反物质是由反粒子组成

宏观物体都是由质子、中子和电子所组成。这些粒子因而被称为基本粒子，在30年代初，就有些人发觉了带正电电子，这是人们认识反物质第一步。到了50年代，伴随反质子和反中子发觉，人们开始明确地意识到，任何基本粒子都在自然界中有对应反粒子存在。

第3页量子力学：亚原子世界，或者一切事物中物理量都是量子化：原子能量、角动量、磁矩...。量子力学Photon,γ

E=hν第4页光学显微镜不能研究原子内部结构!量子力学：粒子含有波动性，波含有粒子性l=

h/p用电子显微镜大型电子正电子对撞机LEP是当前世界上最大电子显微镜l=h/p≈10-3fm=10-18m电子第5页隧穿几率不越可势穿垒可势穿垒越经典力学量子力学dEV0第6页物理学研究尺度第7页第8页Electrons(10-18m)Atomnucleusnucleonquark10-10m10-14m10-15m10-18m

微观结构

see原子原子核核子夸克第9页AfricanElephantHeight

~3.3mRabbit(Length)3x10-1mRedBloodCell7x10-6mby

10-5mVirus(Length)~9x10-7m~

10-7mCarbon-CarbonBondLength

~1.5x10-10mCrosssectionofhumanhair~8x10-5m~10-4mHousefly~7.5x10–3m~10–2m第10页107m

较大结构及尺度地球第11页太阳（Sun）日冕109mSun≈2x1030kg≈1057(核子)第12页1011m地球轨道第13页旋涡星系（SpiralGalaxy）1021m1011stars第14页galaxyclusterofgalaxies

1021m1022m1023m

super-clustermetagalaxyuniversem1024m1025m1026m

第15页组成物质基本粒子第16页作用力及传输子引力作用引力子（还未发觉）电磁作用光子（1905爱因坦）弱作用中间玻色子(CERN83)强作用胶子（DESY1979）质量生成HIGGS玻色子(？)第17页

物理学尺度从1026m到10-18m物质基本组成夸克和轻子及各种相互作用传输子第18页物理学与其它学科关系近代物理学化学生命科学材料科学近代力学天体与天文学地学金融、社会学电子技术计算机量子激光计算化学结构生物学细观力学纳米科技、材料量子计算机金融物理第19页物理学与其它学科关系

杨振宁：“近些年来物理学对化学和生命科学发展起了极主要作用”

物理学已改造了化学

--正在改变生命科学、材料科学--已进军电子学、金融、社会学

当代物理学吸收其它学科资源也将渗透和改变整个当代科学第20页1989年纳米科技ScanningProbeTechniques第21页物理学近十年一个新方向用科学语言阐述并研究社会科学中各种问题，使社会科学问题更靠近物理学交通流城市膨胀人迹系统社会网络几何学科学研究之经济回报金融物理第22页第二届“物理学在金融分析中应用”国际学术讨论会

ApplicationofPhysicsinFinancialAnalysis,UniversityofLiege,InstitutZoologiqueLiege,BelgiumJuly13-15,

Conference第一届“物理学在金融分析中应用”国际学术讨论会1999年7月爱尔兰都柏林三叶学院（TrinityCollege）

金融物理研究崛起

金融物理专题讨论国际会议频频召开

第23页经济物理国际高级研讨班及金融复杂性学术讨论会年9月合肥中国科技大学非线性科学中心主办第二届复杂性科学和经济物理学理论与应用国际学术会议（广西师范大学桂林.8.22-26）第24页当代物理学基础地位决定了它“多交叉学科性”界面古典物理学当代物理学第25页研究对象一、课程定位整个宇宙各层次尺寸（单位m）

1026│宇宙1020│银河系1012│日地距离106│地球半径100│人10-3│尘埃10-6│细胞、大分子、分子

10-10│原子10-15│原子核10-18│基本粒子课程定义：研究原子内部结构、性质及其运动规律物理学分支原子第26页二、原子物理学发展简史1、古人对物质结构探讨与认识国外

古希腊（B.C.400)德膜克利特：万物本原是原子

(atom)

和虚空。atom，希腊文原意就是“不可分割性”

亚里士多德：万物由水气火土（以太）组成；物质无限可分“吾爱吾师，吾更爱真理”；“法律是不受情欲影响理智”；主张学生德智体美全方面发展第27页中国，B.C.475--221年战国时期墨翟，墨经中，“端，体之无序而最前者也”

当连续递进分割过程，至先后次序将不复存在时，端将是最终分析结果公孙龙，‘一尺之棰，日取其半，万世不竭’五行说：物质由金、木、水、火、土组成

阴阳说：物质由阴、阳二气组成

直觉、猜测、思辨

第28页2、19世纪，建立了原子学说物质原子学说：全部化学元素都由原子组成热原子学说：利用原子运动解释热力学定律电原子学说：自然界存在带电原子

试验总结，认识到原子是物质结构一个层次

3、19世纪末—20世纪初，建立了严格原子物理理论—量子力学。重大发觉有：

第29页1869，周期表发觉，门捷列夫1885，氢原子光谱规律发觉，巴耳末1895，X射线发觉，伦琴1896，放射线发觉，贝克勒耳1897，电子发觉，汤姆逊1900，能量子概念建立，普朗克1911，原子核式结构建立，卢瑟福1913，玻尔量子理论建立，玻尔1925前后，量子力学建立，近代物理序幕原子物理新篇章对原子这一层次认识，从试验到理论取得比较完全认识。4、20世纪初至现在，对物质结构认识不停地深入，原子---原子核---基本粒子---夸克…,

分子是由原子组成第30页基本粒子指人们认知组成物质最小最基本单位。但在夸克理论提出后，人们认识到基本粒子也有复杂结构，故现在普通不提“基本粒子”这一说法。依据作用力不一样，粒子分为强子、轻子和传输子三大类。

基本粒子，即在不改变物质属性前提下最小体积物质。

原子是由原子核和电子组成。原子核由质子与中子组成（氢原子核只有一个质子）。

原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数

质子由两个上夸克和一个下夸克组成，带一个单位正电荷。

20世纪60年代，美国物理学家默里·盖尔曼和G.茨威格各自独立提出了中子、质子这一类强子是由更基本单元——夸克（quark）组成。全部中子都是由三个夸克组成，反中子则是由三个对应反夸克组成，比如质子，中子。质子由两个上夸克和一个下夸克组成，中子是由两个下夸克和一个上夸克组成。

第31页三、课程内容（章节介绍。。。。。。）四、课程特点1、新概念、原理较抽象，不够直观

2、重试验，理论由试验建立，不完全靠逻辑推理从理论推导出试验结果（光谱是研究原子内部结构与电子运动规律主要试验伎俩。）

第32页五、