大學(xué)物理緒論

1、1大學(xué)物理學(xué)大學(xué)物理學(xué) 緒論緒論曾應(yīng)新Tel:mail: 2一、物理學(xué)的研究對(duì)象一、物理學(xué)的研究對(duì)象3什么是物理學(xué)？什么是物理學(xué)？物理學(xué)中的“物”是指物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，“理”則指物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)與變化規(guī)律。因此，物理學(xué)是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化基本規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)的研究對(duì)象物理學(xué)的研究對(duì)象?空間尺度空間尺度:小到微不足道的亞核粒子，大到浩瀚的宇宙。 1027 m(約150億光年)(宇宙)1020 m(夸克)時(shí)間尺度時(shí)間尺度:早至宇宙的起源，晚至遙遠(yuǎn)的將來(lái)。 0(靜止) - 3x108 m/s(光速)E E- -1515E E- -1212E E- -0909E E- -0

2、606E E- -03031 1m mE+03E+03E+06E+06E+09E+09E+12E+12E+15E+15E+18E+18E+21E+21E+24E+24E+27E+27最小最小 的細(xì)胞的細(xì)胞原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子DNADNA長(zhǎng)度長(zhǎng)度星系團(tuán)星系團(tuán)銀河系銀河系最近恒最近恒星的距離星的距離太陽(yáng)系太陽(yáng)系太陽(yáng)太陽(yáng)山山哈勃半徑哈勃半徑超星系團(tuán)超星系團(tuán)人人宇觀宇觀宏觀宏觀介觀介觀微觀微觀蟒蛇吞尾圖蟒蛇吞尾圖層次名稱層次名稱空間尺度數(shù)量級(jí)空間尺度數(shù)量級(jí)/m相關(guān)學(xué)科相關(guān)學(xué)科宇宙半徑宇宙半徑銀河星團(tuán)銀河星團(tuán)星系星系星球星球地球地球地球上的動(dòng)植物地球上的動(dòng)植物凝聚態(tài)物質(zhì)凝聚態(tài)物質(zhì)介觀物質(zhì)

3、介觀物質(zhì)氣體氣體液體液體固體固體等離子體等離子體巨大分子巨大分子分子分子原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子1026102310201071012107102105103106108106107109101010141015宇宙學(xué)宇宙學(xué)天文學(xué)天文學(xué)天體物理學(xué)天體物理學(xué)地質(zhì)學(xué)地質(zhì)學(xué)生物學(xué)、生物物理學(xué)生物學(xué)、生物物理學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)凝聚態(tài)物理學(xué)介觀物理學(xué)介觀物理學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)空氣動(dòng)力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)固體物理學(xué)固體物理學(xué)等離子體物理學(xué)等離子體物理學(xué)高分子化學(xué)、生物化學(xué)高分子化學(xué)、生物化學(xué)分子物理學(xué)、化學(xué)分子物理學(xué)、化學(xué)原子物理學(xué)原子物理學(xué)原子核物理學(xué)原子核物理學(xué)粒子物理學(xué)粒子物理學(xué)6二、物理學(xué)的歷

4、史二、物理學(xué)的歷史時(shí)期時(shí)期前前6.7世紀(jì)世紀(jì)1600年年地域地域中國(guó)、古希臘、阿拉伯中國(guó)、古希臘、阿拉伯人物人物亞里士多德，墨經(jīng)，阿基米德亞里士多德，墨經(jīng)，阿基米德成就成就基本測(cè)量技術(shù)，冶煉技術(shù)，杠桿原理，浮力基本測(cè)量技術(shù)，冶煉技術(shù)，杠桿原理，浮力定律，指南針發(fā)明，各種鏡的成像定律，指南針發(fā)明，各種鏡的成像主要主要特點(diǎn)特點(diǎn)1、開始以、開始以“自然自然”、“物質(zhì)物質(zhì)”為研究對(duì)象。為研究對(duì)象。2、處于對(duì)現(xiàn)象的直觀描述，經(jīng)驗(yàn)的歸納總、處于對(duì)現(xiàn)象的直觀描述，經(jīng)驗(yàn)的歸納總結(jié)和思辯性的假設(shè)猜測(cè)階段。結(jié)和思辯性的假設(shè)猜測(cè)階段。人文人文特征特征原始，自然，直觀，粗曠原始，自然，直觀，粗曠古代物理古代物理經(jīng)典物

5、理經(jīng)典物理時(shí)期時(shí)期16世紀(jì)世紀(jì)19世紀(jì)末世紀(jì)末地域地域歐洲歐洲代表代表人物人物牛頓，伽利略、法拉弟，麥克斯韋。牛頓，伽利略、法拉弟，麥克斯韋。主要主要成就成就日心說(shuō)，萬(wàn)有引力定律，牛頓三定律，能量轉(zhuǎn)換與日心說(shuō)，萬(wàn)有引力定律，牛頓三定律，能量轉(zhuǎn)換與守恒，熱力學(xué)定律，電磁場(chǎng)理論，波動(dòng)光學(xué)，及由守恒，熱力學(xué)定律，電磁場(chǎng)理論，波動(dòng)光學(xué)，及由這些理論引出的大量新技術(shù)這些理論引出的大量新技術(shù)主要主要特點(diǎn)特點(diǎn)1、時(shí)間、空間的絕對(duì)性。、時(shí)間、空間的絕對(duì)性。2、因果決定論：宇宙的規(guī)律是給定的，運(yùn)動(dòng)定律加、因果決定論：宇宙的規(guī)律是給定的，運(yùn)動(dòng)定律加上初始條件，既可確定未來(lái)，也可確定過(guò)去。上初始條件，既可確定未來(lái)，

6、也可確定過(guò)去。3、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和邏輯可以假設(shè)一個(gè)客觀存在。、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和邏輯可以假設(shè)一個(gè)客觀存在。人文人文特征特征嚴(yán)密、厚重、穩(wěn)定與和諧嚴(yán)密、厚重、穩(wěn)定與和諧91. “以太以太”不在不在相對(duì)論相對(duì)論2. 紫外災(zāi)難紫外災(zāi)難量子論量子論對(duì)自然規(guī)律的探索還遠(yuǎn)無(wú)止境，終極真理、無(wú)所對(duì)自然規(guī)律的探索還遠(yuǎn)無(wú)止境，終極真理、無(wú)所作為的觀念都是不正確的，物理理論總是在一定條件作為的觀念都是不正確的，物理理論總是在一定條件下成立。下成立。以經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電磁場(chǎng)理論和經(jīng)典以經(jīng)典力學(xué)、經(jīng)典電磁場(chǎng)理論和經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)為三大支柱的經(jīng)典物理大廈統(tǒng)計(jì)力學(xué)為三大支柱的經(jīng)典物理大廈已經(jīng)建成，而且基礎(chǔ)牢固，宏偉壯觀已經(jīng)建成，而且基礎(chǔ)牢固

7、，宏偉壯觀!現(xiàn)代物理現(xiàn)代物理時(shí)期時(shí)期19世紀(jì)末世紀(jì)末20世紀(jì)世紀(jì)50年代年代地域地域歐美及亞州歐美及亞州代表代表人物人物愛因斯坦、普朗克、玻爾愛因斯坦、普朗克、玻爾主要主要成就成就相對(duì)論，量子論，混沌論及其派生出來(lái)的各分支理相對(duì)論，量子論，混沌論及其派生出來(lái)的各分支理論，如核物理，凝聚態(tài)物理，非線性等以及由此而論，如核物理，凝聚態(tài)物理，非線性等以及由此而產(chǎn)生的大量高科技，激光，超導(dǎo)、航天等產(chǎn)生的大量高科技，激光，超導(dǎo)、航天等主要主要特點(diǎn)特點(diǎn)1、進(jìn)入微觀和高速領(lǐng)域。、進(jìn)入微觀和高速領(lǐng)域。2，研究范圍廣、發(fā)展速度快與其他學(xué)科互相滲透。，研究范圍廣、發(fā)展速度快與其他學(xué)科互相滲透。3、哲學(xué)思想的指導(dǎo)作

8、用明顯。開始警惕科技的負(fù)面、哲學(xué)思想的指導(dǎo)作用明顯。開始警惕科技的負(fù)面影響影響人文人文特征特征簡(jiǎn)練、開放、多樣性簡(jiǎn)練、開放、多樣性11三、物理學(xué)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)三、物理學(xué)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)12地地球球物物理理學(xué)學(xué)粒粒子子物物理理學(xué)學(xué)原原子子核核物物理理學(xué)學(xué)原原子子分分子子物物理理學(xué)學(xué)固固體體物物理理學(xué)學(xué)凝凝聚聚態(tài)態(tài)物物理理學(xué)學(xué)激激光光物物理理學(xué)學(xué)等等離離子子體體物物理理學(xué)學(xué)生生物物物物理理學(xué)學(xué)天天體體物物理理學(xué)學(xué)宇宇宙宙射射線線物物理理學(xué)學(xué)2、物理學(xué)派生出來(lái)的分支及交叉學(xué)科：物理學(xué)派生出來(lái)的分支及交叉學(xué)科：物理學(xué)物理學(xué)經(jīng)典物理經(jīng)典物理現(xiàn)代物理現(xiàn)代物理力學(xué)力學(xué)熱學(xué)熱學(xué)電磁學(xué)電磁學(xué)光學(xué)光學(xué)相對(duì)論相對(duì)

9、論量子論量子論非線性非線性1、13四、物理學(xué)研究的主要方法四、物理學(xué)研究的主要方法14現(xiàn)代物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確科學(xué)現(xiàn)代物理學(xué)是一門理論和實(shí)驗(yàn)高度結(jié)合的精確科學(xué)提提出出命命題題推推測(cè)測(cè)答答案案理理論論預(yù)預(yù)言言實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)驗(yàn)證證修修改改理理論論應(yīng)應(yīng)用用1. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象事實(shí)和得到數(shù)據(jù)；通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象事實(shí)和得到數(shù)據(jù)；2. 對(duì)現(xiàn)象作出解釋（理論）或提出預(yù)言（假說(shuō)）對(duì)現(xiàn)象作出解釋（理論）或提出預(yù)言（假說(shuō)）；3. 通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論和假說(shuō)，證明或是修改；通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論和假說(shuō)，證明或是修改；4.4. 再再用新理論預(yù)言新的現(xiàn)象。用新理論預(yù)言新的現(xiàn)象。15五、物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系五、物理學(xué)

10、與科學(xué)技術(shù)的關(guān)系16 任何新工藝、新技術(shù)都是建立在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)任何新工藝、新技術(shù)都是建立在對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的充分掌握的基礎(chǔ)上的，沒(méi)有基礎(chǔ)的積累，就不的充分掌握的基礎(chǔ)上的，沒(méi)有基礎(chǔ)的積累，就不會(huì)有新成果的出現(xiàn)。會(huì)有新成果的出現(xiàn)。發(fā)生在十八世紀(jì)的第一次技術(shù)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明發(fā)生在十八世紀(jì)的第一次技術(shù)革命以蒸汽機(jī)的發(fā)明與使用為標(biāo)志，導(dǎo)致了機(jī)械化大生產(chǎn)的出現(xiàn)。沒(méi)有經(jīng)典與使用為標(biāo)志，導(dǎo)致了機(jī)械化大生產(chǎn)的出現(xiàn)。沒(méi)有經(jīng)典力學(xué)和熱學(xué)的知識(shí)，要產(chǎn)生第一次技術(shù)革命是很難想象力學(xué)和熱學(xué)的知識(shí)，要產(chǎn)生第一次技術(shù)革命是很難想象的。當(dāng)然第一次技術(shù)革命反過(guò)來(lái)也促進(jìn)了經(jīng)典物理學(xué)的的。當(dāng)然第一次技術(shù)革命反過(guò)來(lái)也促進(jìn)了經(jīng)典物理學(xué)的發(fā)展。

11、發(fā)展。技術(shù)技術(shù) 物理物理 技術(shù)技術(shù)17 十九世紀(jì)二十年代，以電機(jī)的發(fā)明和電力的使用為十九世紀(jì)二十年代，以電機(jī)的發(fā)明和電力的使用為標(biāo)志，產(chǎn)生了第二次技術(shù)革命，開始了電氣化時(shí)代。沒(méi)標(biāo)志，產(chǎn)生了第二次技術(shù)革命，開始了電氣化時(shí)代。沒(méi)有電、磁學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，產(chǎn)生大規(guī)模的電氣化是有電、磁學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，產(chǎn)生大規(guī)模的電氣化是不可想象的。正是麥克斯韋建立了電磁理論，預(yù)言了電不可想象的。正是麥克斯韋建立了電磁理論，預(yù)言了電磁波的存在，然后得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，才發(fā)展起了無(wú)線電技磁波的存在，然后得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，才發(fā)展起了無(wú)線電技術(shù)，才有現(xiàn)在的衛(wèi)星通信，移動(dòng)通訊等。術(shù)，才有現(xiàn)在的衛(wèi)星通信，移動(dòng)通訊等。 物理物理 技術(shù)

12、技術(shù) 物理物理18 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)核能的利用核能的利用層析成像技術(shù)層析成像技術(shù)( (CT)CT)X射線的發(fā)現(xiàn)射線的發(fā)現(xiàn)激光器的產(chǎn)生激光器的產(chǎn)生受激輻射理論受激輻射理論超導(dǎo)電子技術(shù)超導(dǎo)電子技術(shù)低溫超導(dǎo)微觀理論低溫超導(dǎo)微觀理論2020世紀(jì)，物理學(xué)被公認(rèn)為科學(xué)技術(shù)發(fā)展中最世紀(jì)，物理學(xué)被公認(rèn)為科學(xué)技術(shù)發(fā)展中最重要的帶頭學(xué)科重要的帶頭學(xué)科: :19物理學(xué)在其他自然科學(xué)及高新技術(shù)中的應(yīng)用：物理學(xué)在其他自然科學(xué)及高新技術(shù)中的應(yīng)用：生命科學(xué)生命科學(xué)二十一世紀(jì)的通訊與交通二十一世紀(jì)的通訊與交通國(guó)防現(xiàn)代化國(guó)防現(xiàn)代化二十一世紀(jì)的計(jì)算機(jī)二十一世紀(jì)的計(jì)算機(jī)20六、大學(xué)物理與中學(xué)物理的區(qū)別六、大學(xué)物理與中學(xué)物理

13、的區(qū)別211.1. 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容 中學(xué)物理研究特殊性問(wèn)題中學(xué)物理研究特殊性問(wèn)題 大學(xué)物理研究一般性問(wèn)題大學(xué)物理研究一般性問(wèn)題2.2. 數(shù)學(xué)工具數(shù)學(xué)工具 中學(xué)物理以初等數(shù)學(xué)和幾何學(xué)為工具中學(xué)物理以初等數(shù)學(xué)和幾何學(xué)為工具 大學(xué)物理以高等數(shù)學(xué)為工具大學(xué)物理以高等數(shù)學(xué)為工具3.3. 學(xué)習(xí)方式學(xué)習(xí)方式 中學(xué)物理講授內(nèi)容和知識(shí)的消化全部在課內(nèi)進(jìn)行中學(xué)物理講授內(nèi)容和知識(shí)的消化全部在課內(nèi)進(jìn)行 大學(xué)物理課上以講授知識(shí)為主，課下自已消化理大學(xué)物理課上以講授知識(shí)為主，課下自已消化理 解。所以，大學(xué)課堂，教學(xué)內(nèi)容多，進(jìn)解。所以，大學(xué)課堂，教學(xué)內(nèi)容多，進(jìn) 行速度快，作業(yè)數(shù)量少而精。行速度快，作業(yè)數(shù)量少而精。22學(xué)習(xí)內(nèi)容學(xué)習(xí)內(nèi)容n1.力學(xué)（力學(xué)（21學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第一、二、三、四章第一、二、三、四章n2.機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波（機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波（9學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第五、六章第五、六章n3.電磁學(xué)（電磁學(xué)（26學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)）第九、十、十一、十二章第九、十、十一、十二章大學(xué)物理學(xué)