大學(xué)物理(合工大)1-1

大學(xué)物理力學(xué)篇主講：王春華為什么學(xué)習(xí)大學(xué)物理

我們已經(jīng)學(xué)了至少五年的物理了，還有的同學(xué)都經(jīng)過“八年抗戰(zhàn)”，選擇其他專業(yè)還得學(xué)物理！真是才出“虎穴”，又入“龍?zhí)丁卑?！這雖不是主流，但反映了部分同學(xué)認(rèn)識不足，存在急功近利思想，對終身學(xué)習(xí)和應(yīng)對復(fù)雜形勢不利。為什么？合法、合理1．物理學(xué)的研究內(nèi)容極其廣泛隨著時代的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，物理學(xué)的內(nèi)涵也在不斷豐富，與其他學(xué)科呈相互交叉滲透趨勢，所以很難用幾句話講出它的全息定義。傳統(tǒng)的一維定義告訴我們，物理學(xué)是探討物質(zhì)結(jié)構(gòu)和基本運(yùn)動規(guī)律的學(xué)科，追求物質(zhì)世界普遍而基本的規(guī)律。她研究的物質(zhì)大到天體，小到高能粒子（殊途同歸）；從看得見的書本、飛船到看不見的各種場、反物質(zhì)、暗物質(zhì)等。她研究的運(yùn)動規(guī)律十分豐富（branch）。雖然物理學(xué)不能包羅萬象，包醫(yī)百病，如:生命科學(xué)但如此豐富的研究內(nèi)容，已足見其重要性。物理學(xué)是自然科學(xué)的重要組成部分，它的基礎(chǔ)性決定了它相對穩(wěn)定，影響深遠(yuǎn)，可為終身學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)（專業(yè)課每10年淘汰1/3）；它的基礎(chǔ)性決定了它的必修性，是“知識鈣”；它的基礎(chǔ)性決定了它的非功利性；它的基礎(chǔ)性決定了它所培養(yǎng)的物理特色的思維方式對學(xué)生處理其他問題也具有指導(dǎo)作用：即透過現(xiàn)象看本質(zhì)、抓主要矛盾、做合理假設(shè)、建數(shù)學(xué)模型。真正做到“舉重若輕、事半功倍”。物理學(xué)是一門具有戰(zhàn)略意義的學(xué)科，只有學(xué)好了物理學(xué)，掌握了基本方法，才有可能成為戰(zhàn)略性人才。2．物理學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科一切皆有可能！戴維·格羅斯2004年諾貝爾物理學(xué)獎2005年2月23日，他在浙江大學(xué)說“：中國的大學(xué)應(yīng)該應(yīng)該更加注重基礎(chǔ)研究，基礎(chǔ)研究好比是一棵大樹干，應(yīng)用研究是樹枝。沒有基礎(chǔ)研究，大樹將不復(fù)存在，但大樹不會在一夜之間長成，許多事要從青年人開始?！茖W(xué)的發(fā)展離不開交流…年輕人要把目標(biāo)定高一點(diǎn)，要有野心，別怕挑戰(zhàn)權(quán)威，只有這樣才會有建樹。研究的對象十分廣泛------

宇觀、宏觀、微觀一、物理學(xué)的研究對象二、物理學(xué)的分類力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)、核物理學(xué)微觀客體（電子、質(zhì)子、光子等）具有波粒二象性原子簇物理、凝聚態(tài)物理、天體物理、宇宙學(xué)物理按分支學(xué)科分類：按物質(zhì)形體大小分類：按物質(zhì)形態(tài)分類：實(shí)物粒子、場物質(zhì)粒子物理、核物理、原子物理、分子物理按物理常數(shù)c、h分類：相對論性量子論量子論h≠0相對論經(jīng)典理論h→0V≈CV≤C三、物理世界的認(rèn)識(層次結(jié)構(gòu))◎空間尺度(相差1045－1046)1026m(約150億光年)(宇宙)－10－20m(夸克)目前物理學(xué)界公認(rèn)“夸克”是組成物質(zhì)的最小單位.近來又有消息稱quark也可分…..認(rèn)識的無止境.1018s:150億年(宇宙年齡)-10-27s(硬射線周期)0(靜止)

-3x108m/s(光速)◎時間尺度(相差1045)◎速率范圍四、物質(zhì)間的相互作用1.電磁相互作用;2.引力相互作用;3.強(qiáng)相互作用;4.弱相互作用;五.物理學(xué)的研究方法提出命題修改理論推測答案理論預(yù)言實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)應(yīng)用●演繹法－推理，演算●歸納法－假設(shè)，模型●定性和半定量直覺想象力洞察力“科學(xué)是一種方法。它教導(dǎo)我們：一些事物是怎樣被了解的，什么事情是已知的，現(xiàn)在了解到了什么程度，如何對待疑問和不確定性，證據(jù)服從什么法則；如何思考事物，做出判斷，如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象”。——R.P費(fèi)曼

決不要把學(xué)習(xí)看成是任務(wù)，而應(yīng)看成是一個令人羨慕的機(jī)會。為了你們自己的歡樂和今后你們工作所屬社會的利益，去學(xué)習(xí)……——A.愛因斯坦二、怎樣學(xué)好物理學(xué)以上是兩位著名物理學(xué)家的話，我希望它們能成為大家學(xué)習(xí)物理的座右銘。學(xué)習(xí)課程除了掌握基本知識外，更重要的是學(xué)習(xí)一種科學(xué)的思維方法。正如一個古老的故事所講的那樣，學(xué)生從老師那里得到的，應(yīng)該是一個點(diǎn)石成金的法則，而不是一堆金子。美國火星探測其著陸系統(tǒng)總工程師李煒鈞28歲，牛頓提出萬有引力24歲，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)相對論26歲，充分說明年輕是財富，是國家的將來，也是國家的現(xiàn)在。立足現(xiàn)在，好好學(xué)習(xí)，沒錯的。大學(xué)物理II內(nèi)容上學(xué)期：力學(xué)、相對論、熱力學(xué)和機(jī)械振動與波下學(xué)期：電磁學(xué)、光學(xué)和量子初步力學(xué)也叫經(jīng)典力學(xué)、牛頓力學(xué)。是以牛頓時空觀（伽利略坐標(biāo)變化）為基礎(chǔ)的力學(xué)。我們這里主要研究宏觀物理的機(jī)械運(yùn)動。機(jī)械運(yùn)動：物體之間或同一物體各部分之間相對位置隨時間的變化。它是物質(zhì)的各種運(yùn)動形態(tài)中最簡單，最普遍的一種。例如，地球的轉(zhuǎn)動、彈簧的伸長和壓縮等都是機(jī)械運(yùn)動。而其他較復(fù)雜的運(yùn)動形式，例如，熱運(yùn)動、化學(xué)運(yùn)動、電磁運(yùn)動、生命現(xiàn)象中都含有位置的變化，但不能把它們簡單地歸結(jié)為機(jī)械運(yùn)動。

§1-1參考系質(zhì)點(diǎn)1.質(zhì)點(diǎn)物體：具有大小、形狀、質(zhì)量和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的物質(zhì)形態(tài)。一般情況下，物體各部分的運(yùn)動不相同，在運(yùn)動的過程中大小、形狀可能改變，這使得運(yùn)動問題變得復(fù)雜。某些情況下，物體的大小、形狀不起作用，或者起次要作用而可以忽略其影響——簡化為質(zhì)點(diǎn)模型。質(zhì)點(diǎn)：具有一定質(zhì)量沒有大小或形狀的理想物體?？梢宰鳛橘|(zhì)點(diǎn)處理的物體的條件：大小和形狀對運(yùn)動沒有影響或影響可以忽略。研究地球公轉(zhuǎn)地球上各點(diǎn)的公轉(zhuǎn)速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影響，作為質(zhì)點(diǎn)處理。質(zhì)點(diǎn)研究地球自轉(zhuǎn)地球上各點(diǎn)的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形狀不能忽略，這時不能作質(zhì)點(diǎn)處理。質(zhì)點(diǎn)除車輪外，汽車各部分運(yùn)動情況完全相同，車輪的運(yùn)動是次要的，此時可把汽車作為質(zhì)點(diǎn)處理。研究汽車在平直道路上運(yùn)動涉及轉(zhuǎn)動問題，汽車各部分運(yùn)動情況不同，各個車輪受力差異很大，不能把汽車做質(zhì)點(diǎn)處理。研究汽車突然剎車“前傾”或轉(zhuǎn)彎質(zhì)點(diǎn)是從實(shí)際中抽象出的理想模型，研究質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是為了抓住事物的主要矛盾進(jìn)行研究分析。2.參考系和坐標(biāo)系靜止是相對的，運(yùn)動是絕對的，地心學(xué)說被日心說取代，讓人們明白，判斷物體運(yùn)動與否，首先要選擇統(tǒng)一的物體作參考。即使是太陽，在銀河系中其它恒星系統(tǒng)觀察，仍然運(yùn)動著的。參考系和坐標(biāo)系銀河系指南針參考系：描述物體運(yùn)動時，被選作參考的物體，稱為參考系。要定量描述物體的位置與運(yùn)動情況，就要運(yùn)用數(shù)學(xué)手段，采用固定在參考系上的坐標(biāo)系。常用的坐標(biāo)系有直角坐標(biāo)系(x,y,z)，極坐標(biāo)系(,)，球坐標(biāo)系(R,,

)，柱坐標(biāo)系(R,,z)。xyzozR參考方向zoRxy參考系和坐標(biāo)系3.空間和時間

空間反映了物質(zhì)的廣延性，與物體的體積和位置的變化聯(lián)系在一起。

時間反映物理事件的順序性和持續(xù)性，與物理事件的變化發(fā)展過程聯(lián)系在一起。各個時代有代表性的時空觀：

墨子：空間是一切不同位置的概括和抽象；時間是一切不同時刻的概括和抽象?？臻g和時間墨子

萊布尼茲：空間和時間是物質(zhì)上下左右的排列形式和先后久暫的持續(xù)形式，沒有具體的物質(zhì)和物質(zhì)的運(yùn)動就沒有時空間和時間，強(qiáng)調(diào)與運(yùn)動的聯(lián)系忽略客觀性。

牛頓：空間和時間是不依賴于物質(zhì)的獨(dú)立的客觀存在，強(qiáng)調(diào)時間空間的客觀性而忽略與運(yùn)動的聯(lián)系。萊布尼茲牛頓

愛因斯坦：相對論時空觀，時間與空間客觀存在，與運(yùn)動密不可分。物理理論指出,空間和時間都有下限：分別為普朗克長度