工(14)醫(yī)用物理學(xué)緒論

1、大學(xué)物理C物理學(xué)物理學(xué) 是研究自然界中是研究自然界中物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)物質(zhì)基本結(jié)構(gòu) 及其及其基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)的科學(xué)研究的對象十分廣泛研究的對象十分廣泛 宇觀、宏觀、微觀宇觀、宏觀、微觀緒緒 論論一、學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義一、學(xué)習(xí)物理學(xué)的意義 大到天體星球，小到原子、分子；無論大到天體星球，小到原子、分子；無論是有生命的，還是無生命的物體，都要滿足是有生命的，還是無生命的物體，都要滿足物理學(xué)定律。物理學(xué)定律。物理學(xué)的研究對象：物質(zhì)物理學(xué)的研究對象：物質(zhì) 物質(zhì)是存在于我們周圍并能被我們所認(rèn)物質(zhì)是存在于我們周圍并能被我們所認(rèn)識(shí)的客觀實(shí)在。識(shí)的客觀實(shí)在。 實(shí)物粒子：宇觀、宏觀、微實(shí)物粒子：宇觀、宏觀

2、、微觀觀實(shí)物粒子和場實(shí)物粒子和場場：包括引力場、電磁場、分子力場和量子場場：包括引力場、電磁場、分子力場和量子場 物質(zhì)的物理運(yùn)動(dòng)具有粒子和波動(dòng)兩種圖象。宏觀物物質(zhì)的物理運(yùn)動(dòng)具有粒子和波動(dòng)兩種圖象。宏觀物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、天體的運(yùn)動(dòng)和分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)、天體的運(yùn)動(dòng)和分子的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)粒子圖象；而場運(yùn)動(dòng)則呈現(xiàn)波動(dòng)圖象。在微觀呈現(xiàn)粒子圖象；而場運(yùn)動(dòng)則呈現(xiàn)波動(dòng)圖象。在微觀領(lǐng)域，無論實(shí)物還是場都呈現(xiàn)波粒二象性。領(lǐng)域，無論實(shí)物還是場都呈現(xiàn)波粒二象性。物質(zhì)存在的最基本性質(zhì)就是運(yùn)動(dòng)物質(zhì)存在的最基本性質(zhì)就是運(yùn)動(dòng) 物質(zhì)間有四種基本相互作用，即引力相互作用、電物質(zhì)間有四種基本相互作用，即引力相互作用、電

3、磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用。引力相互磁相互作用、強(qiáng)相互作用和弱相互作用。引力相互作用支配著宇宙天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，強(qiáng)相互作用使原作用支配著宇宙天體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，強(qiáng)相互作用使原子核不會(huì)解體，弱相互作用引起粒子間的某些過程子核不會(huì)解體，弱相互作用引起粒子間的某些過程（如衰變等）。（如衰變等）。 物理學(xué)提供了物質(zhì)世界的最基本的規(guī)律，任何物理學(xué)提供了物質(zhì)世界的最基本的規(guī)律，任何自然科學(xué)都不能違反物理學(xué)的規(guī)律。自然科學(xué)都不能違反物理學(xué)的規(guī)律。 物理學(xué)為其他學(xué)科創(chuàng)立技術(shù)和原理。物理學(xué)為其他學(xué)科創(chuàng)立技術(shù)和原理。 物理學(xué)的每一進(jìn)展都帶來生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，物理學(xué)的每一進(jìn)展都帶來生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，而而重大新技術(shù)

4、的創(chuàng)立總是經(jīng)歷長期的物理醞釀重大新技術(shù)的創(chuàng)立總是經(jīng)歷長期的物理醞釀盧瑟福盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)( (1909) ) 核能利用核能利用( (40年后年后) )愛因斯坦受激輻射理論愛因斯坦受激輻射理論( (1917) ) 第一臺(tái)激光器第一臺(tái)激光器( (1960) )量子力學(xué)量子力學(xué), ,費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì)費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì), ,固體能帶理論固體能帶理論( (20年代年代) ) 晶體管誕生晶體管誕生( (1947),),集成電路集成電路( (1962),),大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路( (70年代后期年代后期) )。地位：地位：物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ), ,是帶頭科學(xué)。是帶頭

5、科學(xué)。力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)、核物理學(xué)力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)、核物理學(xué) 二、物理學(xué)的分類二、物理學(xué)的分類實(shí)物粒子、場物質(zhì)實(shí)物粒子、場物質(zhì)粒子物理、核物理、原子物理、分子物理粒子物理、核物理、原子物理、分子物理原子簇物理、凝聚態(tài)物理、天體物理、宇宙物理原子簇物理、凝聚態(tài)物理、天體物理、宇宙物理按按分支學(xué)科分支學(xué)科分類：分類：按按物質(zhì)形體大小物質(zhì)形體大小分類：分類：按按物質(zhì)形態(tài)物質(zhì)形態(tài)分類：分類：實(shí)物粒子：宇觀、宏觀、微實(shí)物粒子：宇觀、宏觀、微觀觀場：包括引力場、電磁場、分子力場和量子場場：包括引力場、電磁場、分子力場和量子場 按按物理常數(shù)物理常數(shù)c、h分類：分類：sJ

6、hsmc 341810626176. 6109979. 2vcvc h0經(jīng)典理論經(jīng)典理論相對論相對論h0量子論量子論相對論性相對論性量子論量子論空間尺度空間尺度( (相差相差10451046) )1026 m( (宇宙線度宇宙線度約約150億光年億光年) )1020 m( (夸克夸克) )時(shí)間尺度時(shí)間尺度( (相差相差1045) )1018s ( (宇宙年齡宇宙年齡150億年億年) )10-27s( (硬硬 射線周期射線周期) )速率范圍速率范圍0( (靜止靜止) ) - - 3 108 m/s( (光速光速) )三、物理世界的層次結(jié)構(gòu)三、物理世界的層次結(jié)構(gòu)物質(zhì)世界總圖象物質(zhì)世界總圖象人們不斷

7、向人們不斷向小尺度小尺度開拓，以探索物質(zhì)的組成開拓，以探索物質(zhì)的組成. . 物理學(xué)上對應(yīng)物理學(xué)上對應(yīng) 粒子物理學(xué)粒子物理學(xué) 目前物理學(xué)界公認(rèn)組成物質(zhì)的最小單元是目前物理學(xué)界公認(rèn)組成物質(zhì)的最小單元是夸克夸克 即認(rèn)為即認(rèn)為quark沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu). .人們不斷向人們不斷向大尺度大尺度追問追問, ,以探索宇宙的奧秘以探索宇宙的奧秘. . 物理學(xué)上對應(yīng)物理學(xué)上對應(yīng) 天體物天體物理學(xué)理學(xué)參考教材：楊兵初，參考教材：楊兵初，大學(xué)物理學(xué)大學(xué)物理學(xué) 程守洙，程守洙， 普通物理學(xué)普通物理學(xué)適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，選擇適合自己適應(yīng)大學(xué)的教學(xué)和學(xué)習(xí)方式，選擇適合自己的學(xué)習(xí)方法。的學(xué)習(xí)方法。增強(qiáng)自學(xué)能力。

8、增強(qiáng)自學(xué)能力。適當(dāng)做習(xí)題（認(rèn)真完成作業(yè)）。適當(dāng)做習(xí)題（認(rèn)真完成作業(yè)）。四、怎樣學(xué)好物理學(xué)四、怎樣學(xué)好物理學(xué)5掌握物理學(xué)的研究方法和思想。掌握物理學(xué)的研究方法和思想。培養(yǎng)物理素質(zhì)培養(yǎng)物理素質(zhì) 物理學(xué)的研究方法和思想，能開發(fā)我們的智物理學(xué)的研究方法和思想，能開發(fā)我們的智力、提高我們的能力、啟迪我們的創(chuàng)新思維。所力、提高我們的能力、啟迪我們的創(chuàng)新思維。所以在學(xué)好物理知識(shí)的同時(shí)，更應(yīng)掌握物理學(xué)的方以在學(xué)好物理知識(shí)的同時(shí)，更應(yīng)掌握物理學(xué)的方法和思想。法和思想。矢量代數(shù)的基本知識(shí)矢量代數(shù)的基本知識(shí)),( 321AAAA 大小大小232221AAAAA 2、矢量相等：、矢量相等： 大小相同，方向相同大小相同

9、，方向相同預(yù)備知識(shí)預(yù)備知識(shí)kAjAiAA321 1、矢量的幾種表示方式：、矢量的幾種表示方式： 幾何表示：幾何表示： 有向線段有向線段 解析表示：解析表示： 3、矢量的運(yùn)算法則：、矢量的運(yùn)算法則：(1) 加法加法 平行平行四邊形法則四邊形法則和和三角形法則三角形法則ABABCC(2) 數(shù)乘數(shù)乘 ACACACCA平平行行于于平平行行于于方方向向大大小小 0 0 BAC (3)矢量的分解矢量的分解在一個(gè)平面內(nèi)，若存在兩個(gè)不共線的矢量在一個(gè)平面內(nèi)，若存在兩個(gè)不共線的矢量 則平面內(nèi)的任一矢量可以分解為：則平面內(nèi)的任一矢量可以分解為：21ee 和和2211eAeAA 常用常用21ee 稱為正交分解稱為正

10、交分解(4)矢量的點(diǎn)積（標(biāo)量積）矢量的點(diǎn)積（標(biāo)量積）的夾角的夾角與與為為BAABBA cos BAABBA 方向的投影。方向的投影。在在為為為單位矢量，為單位矢量，若若BABAB BABA 特別注意：特別注意：02 AAA若若0 BA可能可能BABA 00CBA 大?。捍笮。?sinABC BA從從 矢量經(jīng)過小于矢量經(jīng)過小于180度的角轉(zhuǎn)到度的角轉(zhuǎn)到 矢矢AB量，右手螺旋前進(jìn)的方量，右手螺旋前進(jìn)的方向向.方向：方向：HDCDCH 又如：又如：C(5)矢量的叉積矢量的叉積 (矢量積）矢量積）0180 o矢積的性質(zhì)：矢積的性質(zhì)： 0 )( AACABACBAABBA 矢量與標(biāo)量不能相等矢量與標(biāo)量不能相等 ！4.正交坐標(biāo)系正交坐標(biāo)系一個(gè)坐標(biāo)系需要由基矢量組成的基，基矢量相一個(gè)坐標(biāo)系需要由基矢量組成的基，基矢量相互正交的坐標(biāo)系稱為正交坐標(biāo)系。直角坐標(biāo)系互正交的坐標(biāo)系稱為正交坐標(biāo)系。直角坐標(biāo)系是正交坐標(biāo)系，它的基為：是正交坐標(biāo)系，它的基為：jikikjkjikkjjiiikkjji ,10( (均為單位矢量