大學(xué)物理電子教案課件

1、山東交通學(xué)院物理教研室大學(xué)物理電子教案您將一點一點地掀開物質(zhì)世界的神奇面紗緒 論一、物質(zhì)世界 研究的對象十分廣泛 宇觀、宏觀、微觀物理學(xué)是研究自然界中物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)及基本運動規(guī)律的科學(xué)。是自然科學(xué)的基礎(chǔ)?？臻g尺度(跨度10451046)1026 m(約150億光年)(宇宙)1020 m(夸克) 時間尺度(跨度1045)1018s 150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬 射線周期) 速率范圍0(靜止) - 3108 m/s(光速) 物質(zhì)世界總圖象 人們從自己向小尺度追問,以探索物質(zhì)的組成 目前物理學(xué)界公認(rèn)組成物質(zhì)的最小單元是夸克 即認(rèn)為quark沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)但近來有消息稱:quark 也可一分

2、為二 說明認(rèn)識無止境物質(zhì)之間的基本相互作用 :電磁相互作用 強相互作用弱相互作用 引力相互作用粒子物理學(xué) 人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘 宇宙是怎樣運動的呢？進行絕熱膨脹 宇宙半徑增大 宇宙密度降低 溫度降低宇宙有限又無邊!有中心?無中心?天體物理學(xué)遠離宇宙有多大？人們就好象坐在一個逐漸膨脹的氣球表面，相互遠離。粒子、原子、分子、星球、星系漸次產(chǎn)生和形成。二、關(guān)于兩個前沿的基本理論粒子物理學(xué)(微觀理論) 揭示物質(zhì)的組成天體物理學(xué)(宇觀理論)探索宇宙起源和發(fā)展天體物理理論和粒子物理理論已成為密不可分的姊妹學(xué)科“大爆炸理論” 從遙遠的過去宇宙產(chǎn)生于大爆炸，絕熱膨脹至今。我們生活在這樣的世界

3、中。人們從自己開始，通過各種實驗手段(比如，加速器)把物質(zhì)打開，探索內(nèi)部的由來。標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型給出的宇宙生成發(fā)展人類通過實驗認(rèn)識物質(zhì)組成的歷程依靠高能粒子加速器的發(fā)展三、物理學(xué)使人們深入認(rèn)識世界每種粒子對應(yīng)一種場；場有不同能量狀態(tài)。光子電磁場電子電子場n e p 相應(yīng)的場均處于基態(tài)真空p e相應(yīng)的場處于激發(fā)態(tài)出現(xiàn)相應(yīng)的粒子場與粒子是統(tǒng)一體的兩種表現(xiàn)形式物質(zhì)存在的基本形式 粒子和場基本相互作用 粒子是場的激發(fā)態(tài)形式，因此粒子間的相互作用來自場之間的相互作用。場之間的相互作用是粒子轉(zhuǎn)化的原因。物質(zhì)的凝聚狀態(tài)凝聚態(tài)(固、液)；氣態(tài)；等離子體；致密態(tài)。恒星晚年 白矮星、中子星、黑洞。地球表面物質(zhì)的密度最

4、大是白矮星的密度是中子星的脈沖星的密度是黑洞的密度是四、物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)物理學(xué)為其他學(xué)科創(chuàng)立技術(shù)和原理重大新技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立總是經(jīng)歷長期的物理醞釀1947年，巴丁布拉頓和肖克萊發(fā)明晶體管，標(biāo)志信息時代開始。1962年發(fā)明了集成電路。70年代后期出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路。1925-1926年建立了量子力學(xué)1926年 提出費米狄拉克統(tǒng)計方法、泡利不相容原理。1927年 建立布拉赫波的理論1928年 索末菲提出能帶的猜想1929年 派爾斯提出禁代、空穴的概念，貝特提出費米面的概念。盧瑟福 a 粒子散射實驗(1909) 核能利用(40年代以后)愛因斯坦受激輻射理論(1917)(物理) 第一臺激光器(1960

5、)(技術(shù))信息技術(shù)的發(fā)生和發(fā)展的硬件部分(技術(shù)) 以物理學(xué)成果為基礎(chǔ)(物理) 物理學(xué)的思想和觀點 如 建理想化模型從物理本質(zhì)上提出和研究本專業(yè)問題創(chuàng)新能力在工程技術(shù)中引入物理學(xué)的新成果物理素質(zhì)的表現(xiàn)如：掃描隧道顯微鏡 (STM)的發(fā)明 70年代 羅伯特.楊 制成場發(fā)射顯微鏡1981年 賓尼和羅雷爾 應(yīng)用隧道效應(yīng) 改進了場發(fā)射顯微鏡 S T M經(jīng)典量子隧道效應(yīng)導(dǎo)體表面 自由電子探針 表面電流表面結(jié)構(gòu)獅子的能量必須滿足才能越過高墻按經(jīng)典的觀點：量子：同樣用勢能表示獅子可能穿過勢壘到左方實際：勢壘 發(fā)展獨立思考和獨立創(chuàng)新的一般能力，應(yīng)當(dāng)始終放在首位，而不應(yīng)當(dāng)把知識放在首位。如果一個人掌握了他的學(xué)科的

6、基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會了獨立思考與工作，他必定會找到自己的道路。而且比起那些主要以獲取細節(jié)知識為其訓(xùn)練內(nèi)容的人來，他一定會更好適應(yīng)進步和變化. 愛因斯坦結(jié)束語預(yù)備知識一物理量A：物理理論的組成部分：1.概念 2.關(guān)于概念的數(shù)學(xué)表示的假定 3.表示物理量之間關(guān)系的方程B：物理量分為基本物理量和導(dǎo)出物理量力學(xué)的基本物理量有長度，質(zhì)量和時間。C：物理量的單位和單位制 基本物理量的單位稱基本單位 導(dǎo)出物理量的單位稱導(dǎo)出單位選擇不同的基本單位構(gòu)成不同的單位制，國際單位制（用SI表示）的基本單位如下：長度 米 m 質(zhì)量 千克 kg 時間 秒 s電流 安培 A 熱力學(xué)溫度 開爾文 K物質(zhì)的量 摩爾 mol 發(fā)光強度 坎得拉 cd二.物理學(xué)中的近似正確地、巧妙地、運用近似是基本技能。模型：質(zhì)點、點電荷、規(guī)則形狀的物體模型近似嚴(yán)格解題三.矢量代數(shù)的基本知識標(biāo)量只有大小，例如：質(zhì)量、長度、時間、密度、能量、溫度等。矢量既有大小又有方向，并有一定的運算規(guī)則，例如：位移、速度、加速度、角速度等。1、矢量的幾種表示方式： 幾何表示 有指向的線段 解析表示 大小2、矢量相等： 大小相同，方向相同3、矢量的運算法則：(1) 加法 含平行四邊形法則和三角形法則(2) 數(shù)乘(3)矢量的分解在一個平面內(nèi)，若存在兩個不共線的矢量 則