大学物理绪论-1.ppt

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1、欢迎大家学习欢迎大家学习大学物理学主讲教师：主讲教师：杨学栋杨学栋（教授）（教授）公共邮箱公共邮箱 密码密码 daxuewuli 参考书目参考书目大学物理学大学物理学（一套五册）张三慧主编（一套五册）张三慧主编 （清华大学出版社）（清华大学出版社）1999新概念物理教程新概念物理教程（上、下册）赵凯华，罗蔚茵（上、下册）赵凯华，罗蔚茵 （高等教育出版社）（高等教育出版社）1995普通物理学普通物理学（上、下册上、下册）程守洙）程守洙，江之永编江之永编 （高等教育出版社）（高等教育出版社）2006教材教材大学物理大学物理（上、下册）（上、下册）芶秉聪、胡海云主编芶秉聪、胡海云主编 （国防工业出版

2、社）（国防工业出版社）大学物理学大学物理学 绪绪 论论（一）物理学的研究对象和研究方法（一）物理学的研究对象和研究方法 物理学是研究物质的结构、相互作用物理学是研究物质的结构、相互作用和物质最基本、最普遍的运动形式及其相和物质最基本、最普遍的运动形式及其相互转化规律的科学互转化规律的科学。研究对象十分广泛研究对象十分广泛 空间尺度空间尺度（相差（相差 10451046）1026 m（约（约150亿光年）（宇宙）亿光年）（宇宙）10-20 m（夸克）夸克）时间尺度时间尺度（相差（相差1045）1018 s（150亿年）（宇宙年龄）亿年）（宇宙年龄）10-27 s（硬硬 射线周期）射线周期）速率范

3、围速率范围 0（静止）（静止）3 108 m/s（光速）光速）不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学研究不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学研究102510-2510-1510-2010-1010-511051015102010101021041061081010相对论物理相对论物理经典物理经典物理量子物理量子物理?人类人类活动活动尺度尺度 (cm)速度速度(cm/s)物质世界结构物质世界结构宏观物体宏观物体分分 子子原原 子子原子核原子核质子质子中子中子夸夸 克克 电电 子子（轻子）（轻子）场场 规范粒子规范粒子宇宇宙宙大大爆爆炸炸标标准准模模型型粒子物理标准模型粒子物理标准模型宇宇

4、宙宙费米子费米子粒子物理标准模型粒子物理标准模型微观物质基微观物质基本相互作用本相互作用粒子分类粒子分类:(62种种)强强(色色)电弱电弱电磁电磁弱弱Higgs 汤川汤川(尚未直接观测到尚未直接观测到 )规范玻色子规范玻色子(13种种)费米子费米子(48种种)Higgs粒子粒子(1种种,尚未发现尚未发现)粒粒子子物物理理标标准准模模型型引力引力规范玻色子规范玻色子 (13(13种种)强相互作用强相互作用电磁相互作用电磁相互作用弱相互作用弱相互作用引力相互作用引力相互作用胶子胶子(8(8种种)光子光子(1(1种种)W W Z Z0 0 粒子粒子(3(3种种)引力子引力子(未发现未发现)(1(1种

5、种)费米子费米子 (48(48种种)中微子中微子(e)中微子中微子()中微子中微子()第一代第一代第二代第二代第三代第三代电子电子(e-)子子(-)子子(-)上夸克上夸克(u)粲夸克粲夸克(c)顶夸克顶夸克(t)下夸克下夸克(d)奇异夸克奇异夸克(s)底夸克底夸克(b)代代轻轻 子子夸夸 克克总数总数包括它们的反粒子共12种每味3色 加反粒子共36种大爆炸宇宙标准模型大爆炸宇宙标准模型宇宙诞生宇宙诞生（150多亿年前）多亿年前）高温、高密状态高温、高密状态Planck时代时代10-24 s大统一时代大统一时代1023K强子时代强子时代轻子时代轻子时代核合成时代核合成时代光子脱耦光子脱耦1011

6、K 1011K 109K 4000K1m10-2010-1510-1010-5101510510101025 1020W+粒子粒子原子原子DNA人人山山地球地球太阳系太阳系星系星系星系团星系团原子核原子核微观微观介观介观宏观宏观宇观宇观天体物理天体物理粒子物理粒子物理两大尖端紧密衔接两大尖端紧密衔接物理学的研究方法物理学的研究方法物理学是一门理论与实验高度结合的精确科学，其物理学是一门理论与实验高度结合的精确科学，其研究方法可以概括为：研究方法可以概括为：提出命题提出命题推测答案推测答案理论预言理论预言实验检验实验检验修改理论修改理论应应 用用物理上的直觉、物理上的直觉、想象力、洞察力想象力、

7、洞察力也常常产生重大也常常产生重大突破和发现突破和发现从方法论上讲，从方法论上讲，物理学的研究方法可以分为：物理学的研究方法可以分为：演绎法演绎法：基本定律基本定律 推理、演算推理、演算 新理论新理论 归纳法归纳法：归纳实验或观测事实归纳实验或观测事实 假设、模型假设、模型 新理论新理论具体地说，物理学还有许多有特色的方法具体地说，物理学还有许多有特色的方法：u对称性分析对称性分析u守恒量的利用守恒量的利用u简化模型的选取简化模型的选取u概念和方法的类比概念和方法的类比u定性和半定量分析定性和半定量分析u量纲分析量纲分析(二二)物理学与技术物理学与技术 物理学基本规律渗透在自然科学的一切领域物

8、理学基本规律渗透在自然科学的一切领域,应用应用于生产技术的各个部门于生产技术的各个部门,是许多自然科学的基础是许多自然科学的基础,也是也是工程技术特别是高新技术的基础工程技术特别是高新技术的基础.历史上物理与技术的关系大致有两种模式历史上物理与技术的关系大致有两种模式:技术技术 物理物理 技术技术 (以第一次工业革命为标志)物理物理 技术技术 物理物理 (以电气化进程为标志)本世纪两种模式并存、交叉，但几乎所有重大的新本世纪两种模式并存、交叉，但几乎所有重大的新技术的创立，都是以物理学的发展为先导的技术的创立，都是以物理学的发展为先导的。例如：爱因斯坦受激辐射理论（1917）第一台激光器诞生（

9、1960）现代光学（物理）（物理）（技术）（技术）（物理）（物理）被誉为第二次工业革命的整个信息技术的发生、发展，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：其硬件部分几乎都以物理学成果为基础：晶体管诞生（1947）集成电路（1962）大规模集成电路（70年代后期）量子力学费米-狄拉克统计固体能带理论（20年代）微结构物 理（物理）（物理）（技术）（技术）（物理）（物理）物理等基础科学与工程技术的关系可以形象地物理等基础科学与工程技术的关系可以形象地 用用“知识之树知识之树”表示表示：生生物物物物理理化化学学物理自然法则应应用用数数学学定定性性的的和和定

10、定量量的的人人类类理理解解 美美学学土土木木工工程程医医 学学机机械械工工程程电电气气工工程程结构学结构学机械控制机械控制 热热 力学力学流流 体体化学工程化学工程生物化学工程生物化学工程放射学放射学应用生物学应用生物学土力学土力学建筑学建筑学机械原理机械原理核能核能电学电学电力机械电力机械人类利益化化 工工航航 空空 学学知知识识之之树树(三三)为什么要学习物理学为什么要学习物理学?打好学习其它学科的基础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提高科学素质和能力，以适应高新技术和市场经济的 发发展（转产、转行）展（转产、转行）学习物理对提高科学素质有重要作用学习

11、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）培养辩证唯物主义的世界观（2）学会掌握科学的方法）学会掌握科学的方法（3）培养科学思维能力、发展智力）培养科学思维能力、发展智力（4）培养探索与创新精神）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：现代工程技术人员必须具备良好的科学素质：现代工业技术的工程师类型：现代工业技术的工程师类型：工程科学家型工程科学家型：善于从战略思想上把当代科学成就和工善于从战略思想上把当代科学成就和工程技术联系起来，出概念、出思想。程技术联系起来，出概念、出思想。革新发明家型革新发明家型：能创造性的运用当代科技知识建造工能创造性的运用当

12、代科技知识建造工程系统，发明新方法、创造新产品。程系统，发明新方法、创造新产品。现场工程专家型现场工程专家型：在现场从事建造、操作和维护复杂设在现场从事建造、操作和维护复杂设备和工程系统的正常工作。备和工程系统的正常工作。管理规划专家型管理规划专家型：在领导或管理部门工作，但活动仍以在领导或管理部门工作，但活动仍以技术技术 为背景。为背景。特点是：（特点是：（1）往往涉及边缘科学，知识面广；）往往涉及边缘科学，知识面广；（2）对新技术、新方向有敏锐的鉴察识别力；）对新技术、新方向有敏锐的鉴察识别力；（3）对方针政策有深刻理解。）对方针政策有深刻理解。工程技术人员良好的物理素质表现在工程技术人员

13、良好的物理素质表现在：在工程技术问题面前，能够从物理本质上提出问题和在工程技术问题面前，能够从物理本质上提出问题和做出判断；做出判断；-（分析问题）（分析问题）能够把物理学的思想、观点、规律和方法运用到工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；程技术的实际中；-（解决问题）（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。引入到工程技术中。-（不断创新）（不断创新）要重视提高科学素质，不要把物理课当专业课来对待！要重视提高科学素质，不要把物理课当专业课来对待！(四四)关于学习方法和学风的要求关于学习方法

14、和学风的要求 反对应试观点，重视素质和能力的培养，特别是创新反对应试观点，重视素质和能力的培养，特别是创新意识的培养。意识的培养。重视预习复习，主动培养自学能力，重视预习复习，主动培养自学能力，适应适应“粗粗线条线条”的讲课方式。的讲课方式。学会记笔记（记思路、要点和有特色的内容）。学会记笔记（记思路、要点和有特色的内容）。高质量地及时完成作业，高质量地及时完成作业，摒弃摒弃“题海战术题海战术”。严守课堂纪律。严守课堂纪律。要勤于思考，悟物穷理，不断建立自己的物理图像。要勤于思考，悟物穷理，不断建立自己的物理图像。结束语结束语 发展独立思考和独立创新的一般能力，发展独立思考和独立创新的一般能力，应当始终放在首位应当始终放在首位,而不应当把知识放在首而不应当把知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考与工作，他必定论，并且学会了独立思考与工作，他必定会找到自己的道路。而且比起那些主要以会找到自己的道路。而且比起那些主要以获取细节知识为训练内容的人来，他一定获取细节知识为训练内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。会更好地适应进步和变化。爱因斯坦爱因斯坦