工科物理教案

在任何行业中，走向成功的第一步，是对它产生兴趣！——W.奥斯特1第一章物理世界教学目的了解物理学的概貌引发对物理学的兴趣为今后学习做准备2研究物理学如同看一幅很大的画,近距离观察可以了解每一部分的细节,但还不够,你必须走到远处去观察整个画面,才能把握它的结构,更深入地理解它.------杨振宁3物理学的研究对象：

1、物质的基本结构及其相互作用2、物质最基本、最普遍的运动形态及相互转化规律物质、运动构成自然界的主体4第一节自然界的“运动”运动自然界中所发生的一切变化和过程科学理论描述相应运动的规律5自然界的运动：化学运动化学理论生命运动生命科学社会运动政治经济军事文化理论物理运动物理理论6第二节物理学理论一、物理运动：1、机械运动物体位置随时间的变化2、热运动大量粒子（事件）无规则的运动3、电磁运动场、路、电磁辐射的变化过程4、微观运动微观粒子的运动波粒二象性

7第二节物理学理论二、物理学的五大基本理论：1、经典力学（亦称牛顿力学）描述低速、宏观物体在惯性系中的机械运动规律的理论。位置随时间的变化891011121314物理学的五大基本理论2：统计理论与热力学微观理论宏观理论研究方法统计方法大量粒子（事件）整体服从的规律（统计规律）例：气体压强P温度T15场（电场磁场）路（电路、磁路）性质规律变化电场变化磁场电磁辐射规律物理学的五大基本理论3:3.电磁学（电动力学）16物理学的五大基本理论4：相对论狭义相对论研究宏观、高速物体在惯性系中的运动规律广义相对论非惯性系引力场等价于非惯性系引力理论17物理学的五大基本理论5：量子力学（波动力学）微观粒子具有波粒二象性18总结五大理论：经典力学（牛顿力学）电磁学相对论量子力学（波动力学）统计物理与热力学平动、转动周期性运动（振动.波动.光学19三、近代的研究进展1、物理学理论的统一物理学家最基本的追求—探究自然界的统一寻求支配宇宙万物的最基本的统一规律——五次大统一20三、近代的研究进展2、四种基本相互作用强相互作用电磁相互作用弱相互作用引力相互作用2122233、粒子物理的标准模型物质的结构层次物质分子原子核(+)电子(-)质子(+)中子(0)夸克(1810)(1911)(1932)(1964-1995)强子(质子、中子、介子、超子）轻子（电子、µ子、中微子)24每种基本粒子都具有固有自旋自旋整数(0、1)半整数(1/2、3/2)玻色子费米子轻子夸克标准模型所有物质均有两类费米子夸克和轻子组成，通过不同的玻色子（媒介）发生相互作用。254、夸克六种夸克上夸克(2/3)下夸克(-1/3e)奇异夸克(-1/3e)粲夸克(2/3e)底夸克(-1/3e)顶夸克(2/3e)特点:1)带分数电荷2)夸克禁闭——“渐近自由”现象2004年诺贝尔物理奖2627第三节物质的物理图像

从不同角度和需要出发把物质分类，冠以科学性、习惯性名称。1、线度（大小）宏观、微观、介观、宇观2、形态分子态、离子态、中子态、反物质、量子态3、存在形式实物（粒子）、场4、电性能导体、半导体、绝缘体、超导体……28一、按物质的线度10－2010－910－7110121026宇观介观（纳米技术）微观（波粒二象性）宏观（粒子性）量变到质变2930二、物质形态物质的结构层次物质分子原子核(+)电子(-)质子(+)中子(0)夸克(1810)(1911)(1932)(1964-1995)10－710－1010－1510－18<10-18311、分子态固态（相）：分子引力形状大小一定规则晶格排列有序性加外力形变小撤去外力恢复原状弹性体不能恢复塑性体液态（相）：流动性(引力）体积一定形状随容器变近程有序远程无序液晶（流动性的晶体）近程有序气态（相）：引力无一定形状、大小无序性32三相在一定条件下可相互转化相变水的相变图共存点称三相点332、等离子态中性原子T电离正离子电子（高温、高速）等离子态电中性电磁相互作用导电性流动性应用广泛34353、中子态（超固态）恒星辐射压力引力平衡压力塌缩……电子压进核与质子中和密度ρ＝1012Kg/cm3中子星塌缩黑洞引力光也不能射出T=1.3353s发射X射线（脉冲星）363738394、反物质狄拉克(1928)注意负能量对称性预见反粒子+E负电子-E正电子

安德森(1932.8.2)，在宇宙线中发现了正电子。随后:反质子、Σ负超子……400多种粒子都有反粒子。相对论中：设想：反粒子反核反物质反星球反宇宙？405、真空态狄拉克在预见反粒子时指出：原子中的电子能量分为两个区：正能区核外自由电子占据负能区内层电子占满414243真空态真空不是“虚空”，存在电磁场，引力场和光。就电子场而言：真空正能区中没有电子负能区充满电子真空是物质的一种形态，反映的是能量的最低态或称基态。446、量子态1）玻色－爱因斯坦凝聚态把不同状态的气态原子聚集到同一量子态上，这些同一量子态的超冷玻色子的集合，像个超级原子。2）费米凝聚态极低温下把不同量子态的费米子叠堆在一起。45三、按存在形式实物（粒子）由质量为m的物质粒子聚集而成物质性有力的作用具有能量、动量场弥漫空间以波动形式运动物质性力场作用机理交换粒子能量、动量46四、按电性能（电阻率ρ)超导体导体半导体绝缘体

ρ0<10-310-3<ρ<108>108

(TC)47第四节中华人民共和国法定计量单位法定计量单位SI单位SI基本单位(7个)SI辅助单位(2个)SI导出单位(有专门名称的