為什么要學(xué)物理學(xué)

1、關(guān)于為什么要學(xué)物理學(xué)1第1頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四2緒 論為什么要學(xué)習(xí)物理學(xué)?怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)物理?第2頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四3為什么要學(xué)習(xí)物理學(xué)?一、物理學(xué)與物質(zhì)世界二、物理學(xué)與自然科學(xué)三、物理學(xué)與應(yīng)用技術(shù)第3頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四4什么是物理學(xué)？物理學(xué)研究的內(nèi)容物理學(xué)是研究物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)、物質(zhì)間的基本相互作用和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)所遵循的普遍規(guī)律的科學(xué)。物理學(xué)是自然科學(xué)的一門重要基礎(chǔ)學(xué)科；物理學(xué)是人類物質(zhì)文明發(fā)展的基礎(chǔ)和動(dòng)力；物理學(xué)是一種哲學(xué)觀和方法論。物理學(xué)是研究物質(zhì)最基本、最普遍的運(yùn)動(dòng)形式和規(guī)律以

2、及物質(zhì)的最基本結(jié)構(gòu)的科學(xué)！第4頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四5物理學(xué)研究的對(duì)象十分廣泛 ：宇觀 宏觀 微觀1. 認(rèn)識(shí)世界 認(rèn)識(shí)宇宙空間尺度(相差10451046)1026 m(約150億光年)(宇宙)10-20 m(夸克)10-27s(硬 射線周期)速率范圍：0(靜止) 3108 m/s(光速)時(shí)間尺度(相差1045)1018s150億年(宇宙年齡)世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)是永恒的。一、物理學(xué)與物質(zhì)世界第5頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四62. 當(dāng)今物理學(xué)的兩個(gè)前沿領(lǐng)域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

3、質(zhì)的最小單元是夸克(quark), 即認(rèn)為quark沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu), 但近來有消息稱：quark 也可一分為二。 粒子物理學(xué)(研究微觀粒子的組成、結(jié)構(gòu)、相互轉(zhuǎn)換、相互作用和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論高能物理學(xué)) 建立標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)定基本粒子揭示物質(zhì)的組成。高能物理實(shí)驗(yàn)(實(shí)驗(yàn)手段) 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)，合肥同步輻射加速器，蘭州重離子加速器歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī) 第6頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四7天體物理學(xué)(宇觀理論)標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型 分析宇宙的起源 大爆炸宇宙學(xué)從遙遠(yuǎn)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中人們從自己向大尺度追問 以探索宇宙的奧秘 人類宇宙觀的發(fā)展：亞里斯

4、多德“地心說”哥白尼“日心說”開普勒“行星運(yùn)動(dòng)三定律”“永恒的宇宙”是演化的是有起源的愛因斯坦廣義相對(duì)論哈勃紅移第7頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四8現(xiàn)代宇宙學(xué)：宇宙由1250億個(gè)星系組成，每個(gè)星系由數(shù)千億個(gè)恒星組成，浩瀚的宇宙起源于大約150億年前的一次大爆炸，從那時(shí)起至今整個(gè)宇宙處于不斷的膨脹之中，今后宇宙是永遠(yuǎn)膨脹下去，還是膨脹到一定時(shí)候再收縮？或者是其他的命運(yùn)？還有待于繼續(xù)研究。第8頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四9辯證唯物論的基本觀點(diǎn)：世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)動(dòng)是永恒的。3. 建立正確的宇宙觀和時(shí)空觀 時(shí)間和空間是相對(duì)的、相互

5、關(guān)聯(lián)的，“同時(shí)”是相對(duì)的，而且時(shí)間和空間與物質(zhì)的存在有關(guān)，離開物質(zhì)談時(shí)間是沒有意義的。牛頓絕對(duì)時(shí)空觀：時(shí)間和空間是絕對(duì)的、均勻的、相互獨(dú)立的。愛因斯坦相對(duì)論時(shí)空觀：有了正確的宇宙觀、世界觀和時(shí)空觀人生觀第9頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四10二、物理學(xué)與自然科學(xué)建樓房為什么要打地基？如果地基打得不好, 就會(huì)發(fā)生物理學(xué)是理工科各專業(yè)的重要基礎(chǔ)課1. 物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)現(xiàn)在許多大學(xué)的人文、社科、經(jīng)濟(jì)、管理等專業(yè)也開設(shè)物理學(xué)課程第10頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四11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 固體物理 統(tǒng)計(jì)物理 電動(dòng)

6、力學(xué) 理論物理 相對(duì)論 量子場論 粒子物理 天體物理 量子力學(xué) 流體力學(xué) 彈性力學(xué) 無線電電子學(xué) 金屬物理學(xué) 半導(dǎo)體物理 電介質(zhì)物理學(xué) 超導(dǎo)物理學(xué) 等離子體物理天文學(xué) 物理化學(xué) 生物物理 固體發(fā)光 液晶及激光 電子技術(shù) 電工與電子學(xué) 傳感器與測(cè)量技術(shù) 真空技術(shù) 金屬材料及熱處理 材料力學(xué)性能 電子電路 電磁場與微波技術(shù) 微機(jī)原理 電子與現(xiàn)代通信系統(tǒng) 第11頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四12推動(dòng)了電子學(xué)信息技術(shù)的發(fā)展第三次產(chǎn)業(yè)革命使人類進(jìn)入了“信息化時(shí)代”2. 物理學(xué)是當(dāng)代工程技術(shù)的基礎(chǔ)物理學(xué)的三次大的突破，導(dǎo)致了三次大的工業(yè)革命：18世紀(jì)熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的發(fā)展推動(dòng)

7、了第一次產(chǎn)業(yè)革命,使人類進(jìn)入了“蒸汽機(jī)時(shí)代”19世紀(jì)末20世紀(jì)初電磁學(xué)的發(fā)展推動(dòng)了第二次產(chǎn)業(yè)革命使人類進(jìn)入了“電氣化時(shí)代”20世紀(jì)初現(xiàn)在相對(duì)論與量子物理學(xué)第12頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四13物理學(xué)的新突破重大新技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)盧瑟福 粒子散射實(shí)驗(yàn)(1909)核能利用(40年代以后)愛因斯坦受激輻射理論(1917)第一臺(tái)激光器(1960)信息技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展的硬件部分以物理學(xué)成果為基礎(chǔ)量子力學(xué) 費(fèi)米狄拉克統(tǒng)計(jì) 固體能帶理論(20年代)微結(jié)構(gòu)物理(物理)晶體管誕生(1947)集成電路(1962) 大規(guī)模集成電路(70年代后期)第13頁，共29頁，2022年，5月20日，

8、17點(diǎn)22分，星期四143. 物理學(xué)發(fā)展史簡介物理學(xué)發(fā)展可分為三個(gè)時(shí)期：公元前2000年公元1600年：古代物理學(xué)發(fā)展時(shí)期 物理學(xué)萌芽期1600年1900年：經(jīng)典物理學(xué)建立和完成時(shí)期1900年1930年：現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展時(shí)期1930年現(xiàn)在：粒子物理、天體物理、生物物理等第14頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四15三、物理學(xué)與應(yīng)用技術(shù)1. 迅速發(fā)展的汽車工業(yè)汽車的驅(qū)動(dòng)力、阻力矩問題平穩(wěn)性與汽車的減震問題汽車的制動(dòng)器與離合器問題汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率問題力學(xué)熱學(xué)熱力學(xué)第二定律、卡諾定理、循環(huán)效率第15頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四162. 家用電器電

9、冰箱制冷機(jī)空調(diào)機(jī)熱力學(xué)第二定律，卡諾定理，制冷系數(shù)微波爐電磁場 位移電流 電介質(zhì)極化 麥克斯韋方程組改變電偶極矩，使電介質(zhì)反復(fù)極化，使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，有熱效應(yīng)，但與焦耳熱完全不同微波爐第16頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四173. 信息存儲(chǔ)技術(shù)光盤激光信息處理：極高的信息存儲(chǔ)密度、 讀取信息時(shí)間短、使用壽命長磁盤（軟盤、硬盤、U盤）電磁記錄4. 激光技術(shù)的應(yīng)用愛因斯坦受激輻射理論(1917)第一臺(tái)激光器(1960)激光技術(shù)的應(yīng)用：光通信、光計(jì)算、激光加工(焊接、切割)、激光印刷(激光打印機(jī)、激光照排機(jī)、激光復(fù)印機(jī)、激光制版機(jī))、激光生物應(yīng)用、激光醫(yī)學(xué)應(yīng)用(激光刀、激光

10、治療)、激光測(cè)距、激光測(cè)速、激光導(dǎo)向、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光武器第17頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四185. 國防航天領(lǐng)域運(yùn)載火箭和航天飛機(jī)：同步軌道衛(wèi)星：保持在地球某一經(jīng)度的地面上空、運(yùn)行周期與地球自轉(zhuǎn)周期相同。通信衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星。 根據(jù)開普勒第三定律可以計(jì)算出衛(wèi)星的高度，再由克服地球引力所做的功和機(jī)械能守恒定律可計(jì)算出發(fā)射速度?；鸺七M(jìn)原理，動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律導(dǎo)彈的制導(dǎo)：有線指令制導(dǎo)、電視制導(dǎo)、微波雷達(dá)制導(dǎo)、激光制導(dǎo)、紅外制導(dǎo)、毫米波制導(dǎo)。第18頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四196. 醫(yī)療器械與醫(yī)學(xué)診斷技術(shù) 目前在醫(yī)學(xué)上主要用于

11、觀察：肝臟、膽囊、肝外膽管、腎臟、腎上腺、胰腺、脾臟、前列腺、卵巢等。 真實(shí)、直觀、快捷、方便、容易、無痛苦。B超B型超聲波診斷儀 聲波、超聲波、反射、折射、透射、吸收、衰減、多譜勒效應(yīng)、探測(cè)、顯示、成像、記錄；除物理學(xué)外還涉及電子學(xué)、人體組織學(xué)等。三維圖像（立體）從 靜 態(tài) 黑 白 動(dòng)態(tài)（快速成像）彩色（彩超）二維圖像第19頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四20 目前在醫(yī)學(xué)上主要用于觀察：大腦中病變、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病五宮疾病的檢查與診斷等。 對(duì)顱內(nèi)腫瘤、膿腫、外傷血腫、腦損傷、腦梗塞、腦出血及椎管內(nèi)腫瘤、椎間盤脫出等病診斷效果很好。X射線與CT掃描 X射線、強(qiáng)度衰減、

12、穿透特性、電離效應(yīng)、光化學(xué)效應(yīng)、熒光效應(yīng)、CT(計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)) 電子束、掃描、接收、造影、成像等。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四21 目前在醫(yī)學(xué)上主要用于：神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如腫瘤、腦梗塞、血管病變、腦外傷、先天畸形等。核磁共振成像裝置 核磁共振是一門利用原子核在磁場中的能量變化來獲得關(guān)于核的信息的技術(shù)。已經(jīng)廣泛應(yīng)用于物理、化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、地質(zhì)等各個(gè)領(lǐng)域。在醫(yī)學(xué)上的核磁共振成像已成為最有效診斷技術(shù)。 晶體的基本結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體材料、超導(dǎo)材料、納米材料、液晶材料、生物材料8. 新材料的研究 原子能發(fā)電、太陽能發(fā)電、磁流體發(fā)電、化學(xué)能發(fā)電、能源的再生與保存等7.

13、能源開發(fā)與利用第21頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四22 大學(xué)物理課的任務(wù)把大學(xué)生領(lǐng)進(jìn)物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域的大門打開大門 并送一枚指南針 使之能在物理學(xué)展示的五彩繽紛的世界中汲取營養(yǎng) 茁壯成長第22頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四23怎樣學(xué)習(xí)大學(xué)物理?一、大學(xué)教育與中學(xué)教育 二、大學(xué)物理與中學(xué)物理 三、學(xué)習(xí)物理的正確方法與錯(cuò)誤方法第23頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四24一、大學(xué)教育與中學(xué)教育中學(xué)教育的目的為大學(xué)輸送更多的人升學(xué)率 重點(diǎn)率 高考成績 大學(xué)教育的目的為社會(huì)輸送合格的人才積累知識(shí) 提高能力 培養(yǎng)素質(zhì) 應(yīng)試教育

14、，忽視能力的培養(yǎng)理解能力、分析問題解決問題能力、自我管理與約束能力大學(xué)階段最重要的是能力的培養(yǎng)：自學(xué)能力、理解能力、適應(yīng)能力、創(chuàng)新能力、表達(dá)能力、自我約束力第24頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四25 在大學(xué)物理中，經(jīng)常需要解決一些實(shí)際問題，或接近于實(shí)際的問題，這就要還其本來面目： 物理量多是變化的、非均勻的、有方向的。 需要用微積分的思想和矢量的概念去分析和解決具體問題。二、大學(xué)物理與中學(xué)物理的重要區(qū)別 實(shí)際物理問題往往是很復(fù)雜的，在中學(xué)物理中，常將問題簡化成：物理量是不隨時(shí)間變化的(常量)、也不隨空間變化(均勻的)量, 并不考慮其方向(標(biāo)量)性。 大學(xué)物理需要對(duì)具體

15、問題的物理概念和物理思想有更深刻的理解，而不是簡單的套用物理公式算題。第25頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四26三、學(xué)習(xí)物理的正確方法1. 認(rèn)真看書兩遍以上，聽課與看書的時(shí)間應(yīng)為 1 : 2。2. 把基本概念、基本規(guī)律和原理理解深、理解透。正確理解其物理本質(zhì)，并要注意其適用條件。3. 在上述基礎(chǔ)上，通過適當(dāng)作題，加深理解，消化所學(xué)內(nèi)容。每作一題，要有一題的收獲。4. 要有意識(shí)地用矢量和微積分的思想和方法去分析問題和解決問題。5. 把教材內(nèi)容的記憶減少到最低限度，用思考而不是用記憶來學(xué)習(xí)物理學(xué)“理解萬歲”。學(xué)會(huì)做單元總結(jié)。6. 獨(dú)立思考，多問為什么，相互交流，經(jīng)常討論。第26頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四27 再看書上是怎么作的，對(duì)比一下，從中受到哪些啟發(fā)； 對(duì)于自己沒能作出或沒作對(duì)的題，要找一下原因; 必要時(shí)，回過來再看一看書，加深理解。如何看書上的例題:不要一下從頭看到尾，正確的方法是：先認(rèn)真審題，弄懂題意,根據(jù)所學(xué)知識(shí)想一想，擬出解題思路； 自己動(dòng)手作一作，最好完整作一遍；第27頁，共29頁，2022年，5月20日，17點(diǎn)22分，星期四28 在初中、