大學(xué)物理[工科]01.緒論

1、 Courseware： Teacher： Welcome to my Class !Welcome to my Class ! Brief Self-introduction 劉亞龍： 主講大學(xué)物理大學(xué)物理、物理實驗物理實驗、 生物生物物理物理、高級生物物理高級生物物理、電子技術(shù)電子技術(shù)、攝影理論與實踐攝影理論與實踐 、 研究生專業(yè)英語研究生專業(yè)英語以及 電子顯微鏡電子顯微鏡等12門課程。 ContactM） 408178199（QQ 雪山）雪山） (E-mail)大學(xué)學(xué)什么聯(lián)合國教科文組織聯(lián)合國教科文組織21世紀教育委員會世紀教育委員會，向全世界提出21世紀教育的

2、世紀教育的4根支柱根支柱(1)學(xué)會認知 Learning to be wise(2)學(xué)會做事 Learning to be competent(3)學(xué)會共處 Learning to be cooperative(4)學(xué)會生存 Learning to survive你需四種人：高人 ，貴人 ，友人 ，小人監(jiān)督監(jiān)督欣賞欣賞相助相助指點指點大學(xué)物理大學(xué)物理 吳百詩吳百詩 主編主編 科學(xué)出版社科學(xué)出版社 大學(xué)物理學(xué)大學(xué)物理學(xué) 張三慧張三慧 主編主編 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 大學(xué)物理教程大學(xué)物理教程 吳錫瓏吳錫瓏 主編主編 高等教育出版社高等教育出版社 大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo) 劉亞龍劉亞

3、龍 主編主編 科學(xué)出版社科學(xué)出版社 參考書：參考書： 實驗安排實驗安排地點：地點：理科大樓（理科大樓（8#樓北邊）（樓北邊）（3、4、5層的層的A區(qū)區(qū)）時間：時間：下學(xué)期另定下學(xué)期另定計劃學(xué)時（計劃學(xué)時（80 80 學(xué)時）學(xué)時）緒論緒論 2學(xué)時學(xué)時第第1章章 運動學(xué)運動學(xué) 6學(xué)時學(xué)時第第2章章 動力學(xué)動力學(xué) 7學(xué)時學(xué)時第第3章章 力學(xué)守恒定律力學(xué)守恒定律 6學(xué)時學(xué)時第第5章章 機械振動機械振動 4學(xué)時學(xué)時第第6章章 機械波機械波 4學(xué)時學(xué)時第第7章章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 7學(xué)時學(xué)時第第8章章 氣體動理論氣體動理論 7學(xué)時學(xué)時第第9章章 靜電場靜電場 8學(xué)時學(xué)時第第10章章 穩(wěn)恒磁場穩(wěn)恒磁場

4、8學(xué)時學(xué)時第第11章章 電磁感應(yīng)電磁感應(yīng) 5學(xué)時學(xué)時第第12章章 波動光學(xué)波動光學(xué) 12學(xué)時學(xué)時機動（中期考試機動（中期考試 等）等） 4學(xué)時學(xué)時課程考試及成績總評課程考試及成績總評 總評成績：總評成績：平時作業(yè)等平時作業(yè)等20% +期中考試期中考試30% +期末考試期末考試50% 考試題型：考試題型：【選擇】：以基本概念和簡單計算為主；選擇】：以基本概念和簡單計算為主；【判斷】：以物理原理、物理思想為主；判斷】：以物理原理、物理思想為主；【填空】：以物理規(guī)律的運用及簡單計算為主；填空】：以物理規(guī)律的運用及簡單計算為主；【計算】：以物理規(guī)律與微積分相結(jié)合解決物理問計算】：以物理規(guī)律與微積分相結(jié)

5、合解決物理問題為主，題為主，難度不超過平時作業(yè)、例題難度不超過平時作業(yè)、例題。 考教分離，統(tǒng)一閱卷考教分離，統(tǒng)一閱卷成績總評成績總評特別獎罰特別獎罰加分項加分項 ：【優(yōu)秀作業(yè)獎】優(yōu)秀作業(yè)獎】：每朵花每朵花獎勵獎勵 0.5 分；分；【課堂參與獎】課堂參與獎】：參與一次獎勵：參與一次獎勵 0.5 分；分；【端正態(tài)度獎】端正態(tài)度獎】：不作弊、不抄襲、認真記筆記等：不作弊、不抄襲、認真記筆記等 (適當獎勵適當獎勵)；扣分項扣分項：【曠課扣分】曠課扣分】：每曠課一次，扣除：每曠課一次，扣除2分！分！ 【遲到扣分】遲到扣分】：連續(xù)遲到兩次，扣除：連續(xù)遲到兩次，扣除1分！分！【請假扣分】請假扣分】：事假一次

6、，扣除：事假一次，扣除0.5分！分！ 病假酌情處理。病假酌情處理?！酒渌鄯帧科渌鄯帧浚簢乐剡`紀，扣除：嚴重違紀，扣除5分！分！一一. 什么是物理學(xué)？什么是物理學(xué)？ 1. 1. 物理學(xué)研究范疇物理學(xué)研究范疇 2. 2. 物理學(xué)五大基本理論物理學(xué)五大基本理論 3. 3. 物理學(xué)與其他自然科學(xué)的關(guān)系物理學(xué)與其他自然科學(xué)的關(guān)系 4. 4. 物理學(xué)與技術(shù)革命的關(guān)系物理學(xué)與技術(shù)革命的關(guān)系 5. 5. 物理學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度物理學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度二二. 為什么要學(xué)物理學(xué)？為什么要學(xué)物理學(xué)？三三. 怎樣學(xué)習(xí)物理學(xué)？怎樣學(xué)習(xí)物理學(xué)？ 物理學(xué)物理學(xué) (Physics) 是是研究物質(zhì)運動最普遍規(guī)律研究物質(zhì)運動最普遍

7、規(guī)律的科學(xué)的科學(xué)物理運動物理運動 ：機械運動；熱運動；電磁運動；光；原子及原子核運動機械運動；熱運動；電磁運動；光；原子及原子核運動運動類型：運動類型：物理運動物理運動 ；化學(xué)運動；化學(xué)運動 ；生物運動；社會運動；生物運動；社會運動萬至含妙 物 理物 理 質(zhì)子質(zhì)子 10-15 m空間空間尺度：尺度：微觀粒子微觀粒子Microscopic介觀物質(zhì)介觀物質(zhì)mesoscopic宏觀物質(zhì)宏觀物質(zhì)macroscopic宇觀物質(zhì)宇觀物質(zhì)cosmological類星體類星體 10 26 m (約約150億光年億光年)時間時間尺度：尺度： 基本粒子壽命基本粒子壽命 10-25 s宇宙壽命宇宙壽命 1018s（

8、150億年）億年）物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級E- -15E- -12E- -09E- -06E- -031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小最小 的細胞的細胞原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子DNA長度長度星系團星系團銀河系銀河系最近恒最近恒星的距離星的距離太陽系太陽系太陽太陽山山哈勃半徑哈勃半徑超星系團超星系團人人蛇吞尾圖蛇吞尾圖物質(zhì)的空間尺寸層次物質(zhì)的空間尺寸層次物物理理學(xué)學(xué) 按空間尺度劃分：按空間尺度劃分： 按速率大小劃分：按速率大小劃分： 按客體大小劃分：按客體大小劃分： 等等 按研究內(nèi)容劃分：按研究內(nèi)容劃分： 物理學(xué)研究

9、對象、內(nèi)容物理學(xué)研究對象、內(nèi)容 牛頓力學(xué)牛頓力學(xué) (Mechanics) 研究物體機械運動的基本規(guī)律研究物體機械運動的基本規(guī)律 電磁學(xué)電磁學(xué) (Electromagnetism) 研究電磁現(xiàn)象、電磁運動規(guī)律研究電磁現(xiàn)象、電磁運動規(guī)律 熱力學(xué)熱力學(xué) (Thermodynamics) 研究物質(zhì)熱運動的規(guī)律研究物質(zhì)熱運動的規(guī)律 相對論相對論 (Relativity) 研究物質(zhì)在高速運動時的動力學(xué)規(guī)律研究物質(zhì)在高速運動時的動力學(xué)規(guī)律 量子力學(xué)量子力學(xué) (Quantum mechanics) 研究微觀領(lǐng)域物質(zhì)基本運動規(guī)律研究微觀領(lǐng)域物質(zhì)基本運動規(guī)律物理學(xué)是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)物理學(xué)是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)物理

10、學(xué)派生學(xué)科：分支及交叉學(xué)科物理學(xué)派生學(xué)科：分支及交叉學(xué)科物理學(xué)是化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)，物理學(xué)的基本概念物理學(xué)是化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)，物理學(xué)的基本概念和技術(shù)被應(yīng)用到所有自然科學(xué)之中和技術(shù)被應(yīng)用到所有自然科學(xué)之中。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)地地球球物物理理學(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) 物理學(xué)與數(shù)學(xué)：緊密而深刻的內(nèi)在聯(lián)系物理學(xué)與數(shù)學(xué)：緊密而深刻的內(nèi)在聯(lián)系物理學(xué)與生物學(xué)：提供方法、手段、技術(shù)物理

11、學(xué)與生物學(xué)：提供方法、手段、技術(shù)克里克是物理學(xué)家；沃森是生物學(xué)家克里克是物理學(xué)家；沃森是生物學(xué)家物理學(xué)為生物學(xué)研究提供：物理學(xué)為生物學(xué)研究提供：1. 研究手段、方法；研究手段、方法；2. 技術(shù)支撐。技術(shù)支撐。顯微鏡技術(shù)顯微鏡技術(shù)X射線衍射技術(shù)射線衍射技術(shù)示蹤原子技術(shù)示蹤原子技術(shù)核磁共振技術(shù)核磁共振技術(shù)同步輻射技術(shù)同步輻射技術(shù)掃描隧道顯微鏡技術(shù)掃描隧道顯微鏡技術(shù)原子力顯微鏡技術(shù)原子力顯微鏡技術(shù)*第一次工業(yè)革命（第一次工業(yè)革命（1718世紀）世紀）基于牛頓力學(xué)和熱力學(xué)，其標志是以基于牛頓力學(xué)和熱力學(xué)，其標志是以蒸汽機蒸汽機為代表的為代表的一系列機械的產(chǎn)生和應(yīng)用。一系列機械的產(chǎn)生和應(yīng)用。*第二次工業(yè)

12、革命（第二次工業(yè)革命（19世紀）世紀）基于電磁理論，其標志是基于電磁理論，其標志是發(fā)電機發(fā)電機、電動機電動機、電訊設(shè)備電訊設(shè)備的的出現(xiàn)和應(yīng)用。出現(xiàn)和應(yīng)用。*第三次工業(yè)革命（第三次工業(yè)革命（20世紀）世紀）基于相對論和量子力學(xué)，其標志是以基于相對論和量子力學(xué)，其標志是以信息技術(shù)信息技術(shù)為代表的為代表的一系列新學(xué)科、新材料、新能源、新技術(shù)的興起和發(fā)展。一系列新學(xué)科、新材料、新能源、新技術(shù)的興起和發(fā)展。物理與技術(shù)兩種發(fā)展模式物理與技術(shù)兩種發(fā)展模式第一種模式：例如熱機的發(fā)明及使用第一種模式：例如熱機的發(fā)明及使用第二種模式：例如電氣化的進程第二種模式：例如電氣化的進程核能的利用核能的利用激光器的產(chǎn)生激光

13、器的產(chǎn)生層析成像技術(shù)層析成像技術(shù)(CT)(CT)超導(dǎo)電子技術(shù)超導(dǎo)電子技術(shù)技術(shù)技術(shù) 物理物理 技術(shù)技術(shù)物理物理 技術(shù)技術(shù) 物理物理 粒子散射實驗粒子散射實驗X 射線的發(fā)現(xiàn)射線的發(fā)現(xiàn)受激輻射理論受激輻射理論低溫超導(dǎo)微觀理論低溫超導(dǎo)微觀理論超晶格材料超晶格材料納米材料納米材料光子晶體光子晶體晶體管的發(fā)明晶體管的發(fā)明大規(guī)模集成電路大規(guī)模集成電路電子計算機電子計算機信息技術(shù)與工程信息技術(shù)與工程量子力學(xué)量子力學(xué)能帶理論能帶理論人工設(shè)計材料人工設(shè)計材料當今物理學(xué)和技術(shù)革命的關(guān)系當今物理學(xué)和技術(shù)革命的關(guān)系:兩種模式并存，相互交叉，相互促進兩種模式并存，相互交叉，相互促進 幾乎所有的重大新幾乎所有的重大新(高高

14、)技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立，事先都在技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)立，事先都在物理學(xué)中經(jīng)過長期的醞釀。物理學(xué)中經(jīng)過長期的醞釀。提提出出命命題題建建立立理理論論做做出出預(yù)預(yù)言言實實驗驗驗驗證證修修改改理理論論物理學(xué)理論的建立過程物理學(xué)理論的建立過程演繹法演繹法 推理推理 演算演算歸納法歸納法 假設(shè)假設(shè) 模型模型定性和半定量法定性和半定量法直覺直覺 想象力想象力 洞察力洞察力物理學(xué)的研究方法物理學(xué)的研究方法“分析綜合法分析綜合法” 與與 “歸納演繹法歸納演繹法”（1）分析綜合法分析綜合法 ：把整體分解為部分，逐個考察每一部分；：把整體分解為部分，逐個考察每一部分；：把研究對象的各個部分結(jié)合起來討論。：把研究對象的各個部分結(jié)合

15、起來討論。（2）歸納演繹法歸納演繹法：從個別到一般，即從大量事例中概括出一般原理；：從個別到一般，即從大量事例中概括出一般原理；：從一般到個別，將一般原理應(yīng)用于某個特殊對象。：從一般到個別，將一般原理應(yīng)用于某個特殊對象?！局攸c掌握】【重點掌握】 物理學(xué)物理學(xué)其他研究方法其他研究方法觀察、實驗、模擬、類比、理想化、假說觀察、實驗、模擬、類比、理想化、假說例例 經(jīng)驗觀察法經(jīng)驗觀察法牛頓時代：以牛頓時代：以經(jīng)驗觀察經(jīng)驗觀察，邏輯歸納邏輯歸納為主。為主。不是由觀察結(jié)果歸納出理論，而是不是由觀察結(jié)果歸納出理論，而是由理論決定觀察由理論決定觀察什么。什么。愛因斯坦愛因斯坦例例 科學(xué)假說法科學(xué)假說法現(xiàn)代物理

16、：問題現(xiàn)代物理：問題假說假說(實踐實踐)科學(xué)科學(xué)（證偽）（證偽）新問題新問題新假說新假說理想模型（質(zhì)點、彈簧振子、理想氣體理想模型（質(zhì)點、彈簧振子、理想氣體)理想過程理想過程 (準靜態(tài)過程、絕熱準靜態(tài)過程、絕熱)理想實驗（伽利略、牛頓、愛因斯坦理想實驗（伽利略、牛頓、愛因斯坦. ）方法實質(zhì)：方法實質(zhì)： 簡化、純化，抓住主要矛盾，摒棄次要因素。簡化、純化，抓住主要矛盾，摒棄次要因素。重要意義：重要意義： 人類認識世界的基本策略。人類認識世界的基本策略。例例 理想化方法理想化方法物理實驗方法物理實驗方法十大經(jīng)典十大經(jīng)典 比較法 補償法 平衡法 放大法 轉(zhuǎn)換法 替換法 交換法 模擬法 示蹤法 仿真法

17、為為研究研究物理而物理而學(xué)習(xí)物理學(xué)習(xí)物理為了解物理文化而學(xué)習(xí)物理，為了解物理文化而學(xué)習(xí)物理，為提高科學(xué)素質(zhì)，發(fā)展、完善為提高科學(xué)素質(zhì)，發(fā)展、完善自己而學(xué)習(xí)物理自己而學(xué)習(xí)物理為應(yīng)用物理而為應(yīng)用物理而學(xué)習(xí)物理學(xué)習(xí)物理 獲得生活、學(xué)習(xí)、工作所需的知識和技能。獲得生活、學(xué)習(xí)、工作所需的知識和技能。 開啟智慧：獲得科學(xué)思想、科學(xué)精神、開啟智慧：獲得科學(xué)思想、科學(xué)精神、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的熏陶和培養(yǎng)?？茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的熏陶和培養(yǎng)。物理學(xué)課程定位：物理學(xué)課程定位：立足于提高自身科學(xué)素質(zhì)；立足于提高自身科學(xué)素質(zhì)；不僅僅是為后續(xù)課程服務(wù)；不僅僅是為后續(xù)課程服務(wù)；不僅僅是為專業(yè)服務(wù)；不僅僅是為專業(yè)服務(wù)；載體載體

18、物理學(xué)與高素質(zhì)人才物理學(xué)與高素質(zhì)人才h提高科學(xué)素質(zhì)和能力以適應(yīng)高新技術(shù)支撐下的市場經(jīng)濟提高科學(xué)素質(zhì)和能力以適應(yīng)高新技術(shù)支撐下的市場經(jīng)濟的發(fā)展！的發(fā)展！b現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)工程師類型現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)工程師類型i工程科學(xué)家型工程科學(xué)家型i革新發(fā)明家型革新發(fā)明家型i現(xiàn)場工程專家型現(xiàn)場工程專家型i管理規(guī)劃專家型管理規(guī)劃專家型5物理學(xué)的思想和觀點物理學(xué)的思想和觀點 （如（如 建立理想化模型）建立理想化模型）5從物理本質(zhì)上提出和研究本專業(yè)問題從物理本質(zhì)上提出和研究本專業(yè)問題5創(chuàng)新能力創(chuàng)新能力t在工程技術(shù)中引入物理學(xué)的新成果在工程技術(shù)中引入物理學(xué)的新成果物理素質(zhì)的表現(xiàn)物理素質(zhì)的表現(xiàn)著名物理學(xué)家愛因斯坦說：著名物理學(xué)家

19、愛因斯坦說： 發(fā)展發(fā)展獨立思考獨立思考和和獨立判斷獨立判斷地一般能力，應(yīng)當始終地一般能力，應(yīng)當始終放在首位，而不應(yīng)當把專業(yè)知識放在首位。如果放在首位，而不應(yīng)當把專業(yè)知識放在首位。如果一個人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會了一個人掌握了他的學(xué)科的基礎(chǔ)理論，并且學(xué)會了獨立思考和工作，他必定會找到自己的道路，而獨立思考和工作，他必定會找到自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節(jié)知識為其培訓(xùn)內(nèi)容的且比起那種主要以獲得細節(jié)知識為其培訓(xùn)內(nèi)容的人來，他一定會更好地適應(yīng)進步和變化人來，他一定會更好地適應(yīng)進步和變化 。 物理書都充滿了復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。但，物理書都充滿了復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式。但，思想思想及及理念理念，而非公式，才是每一物理理，而非公式，才是每一物理理論的開端。論的開端。 愛因斯坦愛因斯坦物理學(xué)的進化物理學(xué)的進化著名物理學(xué)家費曼說：著名物理學(xué)家費曼說：科學(xué)是一種科學(xué)是一種方法方法。它教導(dǎo)人們：一些事。它教導(dǎo)人們：一些事物是怎樣被了解的，