高校大学物理绪论课件

大学物理学论绪“探索未知”《大学物理学》绪论(一)物理学的研究对象(二)物理学的研究方法(三)物理学与技术(四)为什么要学习物理学(五)关于学习方法(一)物理学的研究对象

物理学是研究物质、能量和它们的相互作用的学科。第23届国际纯粹物理与应用物理联合会（IUPAP）大会（99.3.16—21）通过的“决议五”中十分精辟地指出：

▲

空间尺度（相差1045—1046）

1026m（约150亿光年）（宇宙）—10－20m（夸克）

▲

时间尺度（相差1045）

1018s（宇宙年龄150亿年）—10-27s（硬

射线周期）

▲

速率范围

0（静止）—

3╳108m/s（光速）物理学的研究对象（十分广泛）不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学研究：宇宙的起源成了粒子物理学的研究对象(二)物理学的研究方法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其研究方法可概括为：科学，观测、实验推测答案（2）实验：在人工控制条件下，发生的某些运动现象，进行观察研究。实验的特点是人为地创造一个环境把复杂条件简化，突出主要矛盾，排除或减少次要因素的作用，可使同一现象反复出现，进行多次观察研究。科学研究的基本方法:（1）观察:就现象在自然界的本来情况进行实地观测和研究。观察,实验,抽象,假说观察和实验只是感性认识，还需要上升到理性认识。完成感性认识向理性认识飞跃的基本手段是对大量实验数据和感性认识进行综合归纳分析，通过去粗取精，去伪存真的抽象（通常以理想模型为依托）和概括而得出规律。例如：质点、刚体、理想气体等。显然，抽象和减少因素是密切相关的，抽象的过程就伴随着减少因素。（3）抽象：就是根据问题的性质和内容，抓住主要因素，忽略次要因素，建立与实际研究对象相近的理想物体（模型），取代实际对象来进行研究，从而获得模型在给定条件下的基本运动规律。（4）假说：是以理想模型为依托的探索性“理论”或“理论”初型，是创造性思维。例如：物质结构的分子原子假说，（层子模型）夸克模型，狭义相对论。理想模型和假说是在一定观察和实验基础上提出来的。不断修正、完善后，如能反映客观规律和解释现象，便上升为定律或理论。在科学的立论发展中，假说或理想模型起着理论母体的作用，在一定意义上说没有假说或理想模型就没有物理学乃至整个自然科学。

▲对称性分析

▲守恒量的利用

▲简化模型的选取

▲概念和方法的类比

从方法论上讲，物理学的研究方法可分为：▲演绎法：▲归纳法：

基本定律→推理、演算→新理论归纳实验、观测事实→假设、模型→新理论具体地说，物理学还有许多有特色的方法，▲定性和半定量分析▲量纲分析▲能量分析

……比如：微结构物理，物理学在不断发展

▲经典物理也在发展：波动光学→信息光学牛顿力学的决定性→内在随机性

……▲前沿：粒子物理，混沌学，高温超导，光子学，……(三)物理学与技术第三次世界物理学会大会（2000.12.15-16Berlin,Germany）决议指出：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。▲历史上物理与技术的关系大致有两种模式：技术－物理－技术(以第一次工业革命为标志)▲20世纪两种模式并存、交叉，物理－技术－物理(以电气化进程为标志)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。★被誉为第二次工业革命的整个信息技术的发生、发展，其硬件部分几乎都以物理学成果为基础：例如：爱因斯坦受激辐射理论（1917）★（物理）第一台激光器诞生（1960）（技术）现代光学（物理）量子力学费米—狄拉克统计固体能带理论（20年代）（物理）晶体管诞生(1947)集成电路(1962)大规模集成电路（70年代后期）（技术）微结构物理（物理）1831年发现电机原理

1882年生产出发电机1862年发现内燃机原理

1876年生产出内燃机1925年发现雷达原理

1935年制造出雷达1938年发现核裂变

1945年造出原子弹1948年发现半导体

1954年生产出半导体收音机科学与技术是辩证统一的整体，科学中有技术，如物理学有实验技术；技术中也有科学，如杠杆、滑车等也有力学。技术产生科学，如射电望远镜的发明与使用，产生了射电天文学；科学也产生技术，著名例证，如下所示：原子操纵写出的“100”和“中国”我国利用原子操纵技术成功地写入了直径为0.6nm的信息点阵，比国外小一个数量级。点阵信息存储密度达1014bit/cm2直径为1.3nm的信息点阵2002年中国科学院推出“龙芯”一号CPU芯片，结束了我国信息产业无芯的历史。杨振宁、李政道由于发现宇称不守恒，获1957年诺贝尔物理学奖物理学与物理学人才在获诺贝尔奖的7位华人、美藉华人、英籍华人中，其中有6位获诺贝尔物理学奖，他们是杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、崔琦、高锟。丁肇中：祖藉中国山东省日照由于发现J粒子，获1976年诺贝尔物理学奖。获奖年龄：40岁。2013年2月18日丁肇中团队宣布发现暗物质候选体存在证据朱棣文：激光冷却和捕获原子的研究获1997年诺贝尔物理学奖。获奖年龄：49岁。朱棣文（1948-）:

美籍华裔物理学家。他出生于密苏里州圣路易斯，获加州大学伯克利分校物理学博士，1983年起任美国电话电报公司贝尔实验室量子电子学研究部主任，他是量子光学的权威。朱棣文是激光制冷和捕捉气体原子方法的创立者。他于1985年利用互相垂直的三对激光束，在其交会区域中使原子受到六束驻波场的作用而形成对原子运动的粘滞性约束，称为“光学粘胶”。利用“光学粘胶”能有效地将微量气体束缚在一定空间，为进一步冷却原子更接近绝对零度奠定了坚实的基础。崔琦：1939年出生于中国河南宝丰县。由于在分数量子霍尔效应量子现象的研究获1998年诺贝尔物理学奖。高锟:1933年出生于中国上海。由于在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”作出了突破性成就获得了2009年诺贝尔物理学奖。(四)为什么要学习物理学▲打好学习其它学科的基础▲提高科学素质和能力,以适应高新技术和市场经济的发展(转产,转行)★学习物理对提高科学素质有重要作用：（1）培养辩证唯物主义的世界观（2）学会掌握科学的方法（3）培养科学思维能力、发展智力（4）培养探索与创新精神★现代工程技术人员必须具备良好的科学素质工程技术人员良好的物理素质表现为：*在工程技术问题面前，能够从物理本质上提出问题和作出判断；要重视提高科学素质，不要把物理课当专业课来对待！（分析问题）（不断创新）（解决问题）*注意物理学的发展，不断探索如何把物理学的新成果引入到工程技术中。*能够把物理学的思想、观点、规律和方法运用到工程技术的实际中；物理教育是培养学生科学素质最有效的手段，它在培养学生科学观念、探索精神和创新精神、科学思维能力和智力、科学的方法、科学精神和科学作风等方面别无替代。

对于广大科系的大学生来说，物理教育主要是基础的物理思想、物理方法教育。很多著名学者也曾指出物理学作为基础学科的重要，必须重视。孟昭英院士，清华电子系前系主任：

机械、电子、材料…等技术学科好比一棵大树的枝叶、花果，物理学好比这棵大树的根茎和树干。没有壮实的根茎和树干，就不可能有茂盛的枝叶和花果。

（1982年在清华大学新教师大会上的讲话）周光召院士，中国科学院前院长、清华大学理学院前院长：

“两弹一星”汇集了很多学科、很多专业的技术人员。…后来发现各个技术部门的主要负责人很多都是学物理出身的。…物理知识当然是很多技术的基础，但更重要的是学物理教会了人怎么去思考，教会了人科学的方法。

（1987年清华大学物理系新生大会上的讲话）陈佳洱院士、赵凯华教授、王殖东教授：大学里的物理课绝不仅仅是物理知识的教育,更不是主要为专业课服务的。我们认为,物理学是整个自然科学和现代工程技术的基础;对于任何专业,大学基础物理课的目的,都是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、概念和物理图像,其历史、现状和前沿等方面,从整体上有个全面的了解;这是一门培养和提高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。（摘自“面向21世纪,急待重建我国的工科物理教育”

1999）沈学础、甘子钊、贺贤土、杨国桢、朱邦芬、杨福家、郑厚植、李家明、匡定波、葛墨林、陶瑞宝、邢定钰院士等：基础科学教育，特别是数理科学的教育与人才培养，对于一个国家的科技、经济与社会的可持续发展具有重要的意义，这是一项长期的、基础性的投资，更是国家利益和国家发展的需要。….物理学曾经是，现在是，将来也依然是支撑所有科学技术的基础科学。

(五)关于学习方法(1)物理学是一门概念性很强的学科，必需重视对物理现象、物理过程的分析和思考（判断、想象、抽象、综合、概括…），着重建立正确的物理图象，正确地理解概念和弄清物理机理。重视素质和能力的培养，特别是创新意识的培养。要勤于思考,悟物穷理，不断建立自己的物理图象。“书山有路勤为径，学海无涯悟作舟。”▲严守课堂纪律（不迟到，不随便说话）。(3)高质量地完成习题，不要贪多，而要求精。摈弃“题海战术”。(2)重视预习和复习，主动培养自学能力,适应大学讲课方式（讲思路、讲背景、讲重点难点、讲应用）。(4)要想学好物理学必须有牢固的高等数学基础。（5）注重：矢量性、相对性、瞬时性（与中学的区别）。各部分教学时间安排力学：16学时振动和波：10学时热学：12学时电磁学：30学时光学：16学时近代物理：6学时答疑（值班）1、时间—单周一、三，双周二、四下午3：30~4：402、地点—基204期末成绩70%+平时成绩30%教研室自编了“大学物理习题集”内容：1、习题（选自考试题库二版）2、独立作业购买事宜：1、“…习题集”（6元/本）2、地点—基204（物理系）3、方式—以自然班为单位（学习委员负责）1、字体安装与设置如果您对PPT模板中的字体风格不满意，可进行批量替换，一次性更改各页面字体。在“开始”选项卡中，点击“替换”按钮右侧