0-1大學物理-緒論課件

課程要求要求記筆記（特別是補充內(nèi)容）課前預習、課后復習、獨立完成作業(yè)（整潔）成績：(考勤+平時+作業(yè))+實驗+考試克服畏難情緒，多想多問，培養(yǎng)自學能力辦公室：1#實訓樓B303左室靠門課程要求要求記筆記（特別是補充內(nèi)容）1NCIT大學物理NCIT大學物理2*明確為什么學？學什么？怎樣學？課程介紹*了解物質(zhì)世界的整體圖象。物質(zhì)世界緒論*獲得學習“大學物理”的自覺意識和較高的起點。

目的：*明確為什么學？學什么？怎樣學？課程介紹*了解物質(zhì)世界的3

請允許我說明我講這門課的主要目的。我的目的不是教你們?nèi)绾螒?yīng)付考試，甚至不是讓你們掌握這些知識，以便更好地為今后你們面臨的工業(yè)或軍事工作服務(wù)。我最希望的是，你們能夠像真正的物理學家一樣，欣賞到這個世界的美妙。物理學家們看待這個世界的方式，我相信，是這個現(xiàn)代化時代真正文化內(nèi)涵的主要部分。也許你們學會的不僅僅是如何欣賞這種文化，甚至也愿意參加到這個人類思想誕生以來最偉大的探索中來。

－－－理查德.費曼R.P.Feynman（1918－1988）美國物理學家，諾貝爾物理獎獲得者課程介紹請允許我說明我講這門課的主要目的。我的目的不是教你4一.為什么要學習“大學物理”？物理學:研究物質(zhì)世界的基本結(jié)構(gòu)、基本相互作用和最普遍的運動規(guī)律。是一切自然科學和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。

物理書都充滿了復雜的數(shù)學公式?？墒撬枷爰袄砟?，而非公式，才是每一物理理論的開端。

－－愛因斯坦

《物理學的進化》一.為什么要學習“大學物理”？物理學:物理書都5雷電人體帶電后頭發(fā)豎起、散開在物質(zhì)世界中，有多姿的物理現(xiàn)象，在實驗里有精彩的實驗。看一看物理知識是多么廣博，多么有用，又多么有趣。NCIT火箭發(fā)射

物理無處不在

人人離不開物理

雷電人體帶電后頭發(fā)在物質(zhì)世界中，61.獲得生活、學習、工作所需的知識和技能。2.開啟智慧，獲得科學思想、科學精神、科學態(tài)度和科學方法的熏陶和培養(yǎng)。載體不僅僅是為后續(xù)課服務(wù)不僅僅是為專業(yè)服務(wù)立足于提高自身科學素質(zhì)，有益于終身學習和發(fā)展學習目的：定位：1.獲得生活、學習、工作所需的知識和技能。載體不僅僅是為后續(xù)7為什么要提高工科學生的科學（物理）素質(zhì)？根本原因：物理學與工程技術(shù)的關(guān)系*第一次工業(yè)革命（17～18世紀）：建立在牛頓力學和熱力學發(fā)展的基礎(chǔ)上，其標志是以蒸汽機為代表的一系列機械的產(chǎn)生和應(yīng)用。

*第二次工業(yè)革命（19世紀）：建立在電磁理論發(fā)展的基礎(chǔ)上，其標志是發(fā)電機、電動機、電訊設(shè)備的出現(xiàn)和應(yīng)用。*第三次工業(yè)革命（20世紀）：建立在相對論和量子力學發(fā)展的基礎(chǔ)上，其標志是以信息技術(shù)為代表的一系列新學科、新材料、新能源、新技術(shù)的興起和發(fā)展。為什么要提高工科學生的科學（物理）素質(zhì)？根本原因：物理學與工8物理學與技術(shù)關(guān)系的兩種模式*技術(shù)物理技術(shù)（典型例子：熱學）*物理技術(shù)物理（典型例子：電磁學）在現(xiàn)代社會中主要以第二種方式進行。[例]計算機技術(shù)、激光技術(shù)、核技術(shù)、空間技術(shù)……其基礎(chǔ)正是過去大半個世紀的現(xiàn)代物理學的研究成果。時間典型事件及意義1593年伽利略利用空氣熱脹冷縮的性質(zhì)，制成了溫度計的雛形

1695年法國人巴本第一個發(fā)明蒸汽機，但操作不便，不安全。1705年鈕科門和科里制造了新蒸汽機1744年~1780年溫度、熱量、熱容量、潛熱等一系列概念形成1769年英國技工瓦特加了冷凝器使蒸汽機運作變連續(xù)，導致了歐洲的工業(yè)革命時間典型事件及意義代表人物公元前七世紀發(fā)現(xiàn)磁石管子(中國)

thale(泰勒斯

希臘)公元前二世紀靜電吸引西漢初年1600年《地磁論》論述磁并導入“電的”electricWilliamGilbert(吉爾伯特)

英國女王的御臣1747年電荷守恒定律

（正,負電的引入）BenjamimFranktin

(富蘭克林

美國)1785年庫侖定律

電磁學進入科學行列CharlesAugustedeCoulom

(庫侖

法國)1820年電流的磁效應(yīng)

（電產(chǎn)生磁）

安培分子電流說

畢奧-薩伐爾定律HansChanstanOersted

(奧斯特

丹麥)

AndreMarieAmpere

(安培

法國)

Jean-BaptuteBiot,FelixSavart

(畢奧，薩伐爾)1826年歐姆定律GeorgSimonohm(歐姆)1831年電磁感應(yīng)現(xiàn)象

（磁產(chǎn)生電）MichaelFaraday

(法拉第

英國)1865年麥克斯韋方程組

建立了電磁學理論，

預言了電磁波Maxwell(麥克斯韋)1888年實驗證實電磁波存在HeinrichHertz

(赫茲

德國)物理學與技術(shù)關(guān)系的兩種模式*技術(shù)物理9電子和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ)1925年量子力學建立1926年Fermi-Dirac統(tǒng)計法提出1929年能帶理論提出并得到證實，從理論上解釋了導體、半導體、絕緣體的性質(zhì)和區(qū)別；

Fermi面概念及其可測量的提出1947年發(fā)明晶體管

（肖克萊、巴丁、布拉頓獲1956年諾貝爾物理獎）1957年建立Fermi面編目1962年制成集成電路（IC）

1965年摩爾定律：芯片容量每18－24個月翻番。70年代末大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（VLIC）電子和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ)1925年量子力學建立10直接從各分支物理實驗室移植到工業(yè)上的新技術(shù)納米（）技術(shù)皮秒（）技術(shù)超導技術(shù)…...IBM公司構(gòu)成的鉑片表面的“一氧化碳人”身高5納米。物理學提供科學原理指導技術(shù)路線的選擇和技術(shù)方案的改進培養(yǎng)技術(shù)人員的科學品格和創(chuàng)新能力，使其眼光遠，層次高，后勁足全世界工科大學無一例外將物理作為重要基礎(chǔ)課直接從各分支物理實驗室移植到工業(yè)上的新技術(shù)納米（11

物理學的研究成果和研究方法直接影響和推動著其它學科的發(fā)展。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)圖兩個物理學家一個生物學家一個化學家1962年獲諾貝爾獎NCIT1953年，克里克、威爾金斯發(fā)表論文，DNA結(jié)構(gòu)首次誕生。物理學的研究成果和研究方法直接影響和推動著其12

高新技術(shù)如空間技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)等的發(fā)展都與物理學密不可分。NCIT高新技術(shù)如空間技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)等13NCIT

掃描隧道顯微鏡(STM)

被激光囚禁的伽原子云

1982年，國際商業(yè)機器公司蘇黎世實驗室的葛.賓尼博士和海.羅雷爾博士及其同事們共同研制成功了世界第一臺新型的表面分析儀器——STM。（應(yīng)用隧道效應(yīng)的顯微鏡）NCIT掃描隧道顯微鏡(STM)被激光囚禁的伽原14單原子拼成的漢字NCIT

STM——操縱原子不是夢

它使人類第一次能夠?qū)崟r地觀察單個原子物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學性質(zhì)，被國際公認為80年代世界十大科技成就之一。1986年，賓尼博士和羅雷爾與發(fā)明電子顯微鏡的魯斯卡獲諾貝爾物理學獎。單原子拼成的漢字NCITSTM——操縱原子不是夢15

在溫度4K、超高真空的條件下，在清潔的單晶Cu表面蒸鍍一層Fe原子然后用掃描隧道顯微鏡針尖操作，讓48個Fe原子圍成一個半徑為713nm的圓圈——“量子圍欄”。NCIT

掃描隧道顯微鏡(STM)在溫度4K、超高真空的條件下，在清潔的單晶16二.學什么？知識、方法、科學觀念“物”——物質(zhì)世界“理”——普遍規(guī)律1.學習物理知識要注意整體性、發(fā)展性和遷移性。整體性注意掌握知識的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系形成物質(zhì)世界的整體物理圖象避免：只見樹木，不見森林。只得到一堆支離破碎的公式。二.學什么？知識、方法、科學觀念“物”——物質(zhì)世界“理”17場物質(zhì)的形態(tài)：實物運動的形式：機械運動分子熱運動電磁運動量子運動這些是物質(zhì)運動最基本、最普遍的運動形式NCIT物質(zhì)世界場物質(zhì)的形態(tài)：實物運動的形式：機械運動分子熱運動電磁18物理學是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動基本規(guī)律的科學

物理學有許多分支學科，如力學、熱學、電磁學、光學、統(tǒng)計物理學、量子力學、凝聚態(tài)物理學、粒子物理學(高能物理)等等。物理學的研究范圍是非常廣闊的。銀河系現(xiàn)代的標準宇宙模型告訴我們，宇宙是在一百多億年前的一次大爆炸中誕生的。以s（秒）為單位，宇宙的年齡約為1018s的數(shù)量級。1.從時間尺度來看NCIT物理學是研究物理學有許多分支學科，如力學、19NCITNCIT20共計跨越了45個數(shù)量級宇宙年齡：

150億年生命的誕生：約40億年人類：300萬年（1014s）中間玻色子壽命：10－24s地球年齡:大爆炸時間跨45個數(shù)量級

硬射線的周期是10–27S。共計跨越了45個數(shù)量級宇宙年齡：150億年生命的誕生：21

2.從空間尺度來看跨越了42~43個數(shù)量級粒子物理學的研究對象，數(shù)量級約為10-15

m。目前最活躍的交叉學科生物物理學研究的生物大分子，數(shù)量級為10-7～10-4m。當前人類所認識的宇宙，最遠的觀察極限數(shù)量級為1026~1027m。宇觀宏觀微觀NCIT2.從空間尺度來看跨越了42~43個數(shù)量級粒子物理22注意提高應(yīng)用物理知識理解、解決實際問題的能力。遷移性

發(fā)展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應(yīng)該始終放在首位，而不應(yīng)當把獲得專業(yè)知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎(chǔ)理論，并且學會了獨立地思考和工作，他必定會找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節(jié)知識為其培養(yǎng)內(nèi)容的人來說，他一定會更好地適應(yīng)進步與變化。

——阿爾伯特.愛因斯坦

德裔（美）愛因斯坦(1879-1955)注意提高應(yīng)用物理知識理解、解決實際問題的能力。遷移性231、萌芽時期：物理學的發(fā)展墨翟沈括哥白尼德謨克利特（約前460～前370）古希臘哲學家，原子唯物論的創(chuàng)立者之一。他認為，萬物的本原是原子和虛空。原子是不可再分的物質(zhì)微粒，虛空是原子運動的場所。

《

墨經(jīng)》《夢溪筆談》《天體運行論》1、萌芽時期：物理學的發(fā)展墨翟沈括哥白尼242、經(jīng)典物理學：經(jīng)典力學開普勒，伽利略，牛頓1606-1619年開普勒總結(jié)出行星運動三大定律1632年伽利略《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》1638年伽利略《兩門新科學》1687年牛頓《自然哲學的數(shù)學原理》2、經(jīng)典物理學：經(jīng)典力學開普勒，伽利略，牛頓1606-16125

熱力學與統(tǒng)計物理熱力學基礎(chǔ)

統(tǒng)計物理焦耳，邁爾，開爾文

，克勞修斯波耳茲曼吉布斯電磁學

庫侖，法拉第，麥克斯韋，赫茲1873年

麥克斯韋《電學磁學論》

熱力學熱力學統(tǒng)計物焦耳，邁爾，波耳茲曼263、現(xiàn)代物理學：⑴

現(xiàn)代物理學基礎(chǔ)：舊量子論普朗克狹義相對論愛因斯坦廣義相對論愛因斯坦1900年普朗克舊量子論誕生

1905年愛因斯坦《狹義相對論》《光量子假設(shè)》

《論運動系統(tǒng)的電動力學》

《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎》

1916年愛因斯坦《廣義相對論》3、現(xiàn)代物理學：⑴現(xiàn)代物理學基礎(chǔ)：舊量子論普朗克狹義相對論27量子力學薛定諤海森堡薛定諤波爾德布羅意海森堡1925年薛定諤《波動力學》

海森堡《矩陣力學》量子力學薛定諤海森堡薛定諤波爾德布羅意海森堡1925年28⑵現(xiàn)代物理學的發(fā)展：粒子物理學原子核物理學原子與分子物理學凝聚態(tài)物理學等離子體物理天體物理學生物物理等等物理學的研究正向很小、很大、很復雜這三個方向發(fā)展

⑵現(xiàn)代物理學的發(fā)展：粒子物理學原子核物理學原子與分子物理學29

物理學的兩個前沿：粒子物理學和天體物理學

NCIT人們從自己向小尺度追問以探索物質(zhì)的組成物理學上對應(yīng)粒子物理學（高能物理學）研究比原子核更深層次的微觀世界中物質(zhì)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)以及在很高能量（GeV,109eV）下這些物質(zhì)相互轉(zhuǎn)化的現(xiàn)象和產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因與規(guī)律。物理學的兩個前沿：NCIT人們從自己向小尺度追問30

研究質(zhì)子、中子、電子和光子等微觀粒子運動規(guī)律的物理學是粒子物理。中國北京正負電子對撞機，用來探索微觀粒子的運動規(guī)律研究質(zhì)子、中子、電子和光子等微觀粒子運動規(guī)律31北京正負電子對撞機（BEPC）的正電子源1988年建成，1992年成果：將子質(zhì)量測量精度提高10倍2003年：發(fā)現(xiàn)新粒子2004年：國家投入6.4億元改造，搭建通向諾貝爾獎平臺夸克包括下、上、奇異、粲、底、頂６種。輕子也有６種，即電子、電子中微子、μ子（繆子）、μ子中微子、τ子（陶子）和τ子中微子。北京正負電子對撞機（BEPC）的正電子源1988年建成，夸克32

但近來有消息稱：quark

也可一分為二目前物理學界公認組成物質(zhì)的最小單元是夸克（quark

），即認為quark沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。認識無止境說明

六十-七十年代建立夸克理論。將夸克分為“六味”,即：上夸克u；下夸克d；奇異夸克s；粲夸克c；底夸克b；頂夸克t。除了有味,夸克還有三種“顏色”，共18種夸克。但近來有消息稱：quark也可一分為二目前物理學界公認組33人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘宇宙學是以量子論、相對論、原子核物理學和粒子物理學等為理論武器，以大口徑光學望遠鏡和射電、紅外、紫外、X射線等技術(shù)以及空間探測器等為手段，研究宇宙的歷史、現(xiàn)狀和未來。物理學上對應(yīng)宇宙學人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘宇宙學是以量子論、相34

五、物理學的研究方法實驗——理論——實驗——新的理論1、通過觀察、實驗、計算機模擬得到事實和數(shù)據(jù)2、用已知的可用的原理分析事實和數(shù)據(jù)3、形成假說和理論解釋事實4、預言新的事實和結(jié)果觀察、實驗、模擬、演繹、歸納、分析、綜合、類比、理想化、假說……五、物理學的研究方法實驗——理論——實驗——新的35六、物理學與物理學人才錢偉長“9.18”后，科學救國熱潮，大量學生要求學物理。物理系主任吳有訓：一年級數(shù)學、物理、微積分考70可到物理系試讀。錢偉長連續(xù)7周考試不及格。清華入學成績：中文、歷史各100數(shù)、理（5）、化、英四門共25NCIT六、物理學與物理學人才錢偉長“9.18”36吳有訓告訴錢偉長：1、不能背，要學懂2、把不懂的記下來，每天看看弄懂多少。NCIT不懂的問題有三類：1、沒人懂2、現(xiàn)在不懂，將來會懂3、不需要懂只要有恒心、有信心一就定能學好吳有訓告訴錢偉長：NCIT不懂的問題有三類37課程要求要求記筆記（特別是補充內(nèi)容）課前預習、課后復習、獨立完成作業(yè)（整潔）成績：(考勤+平時+作業(yè))+實驗+考試克服畏難情緒，多想多問，培養(yǎng)自學能力辦公室：1#實訓樓B303左室靠門課程要求要求記筆記（特別是補充內(nèi)容）38NCIT大學物理NCIT大學物理39*明確為什么學？學什么？怎樣學？課程介紹*了解物質(zhì)世界的整體圖象。物質(zhì)世界緒論*獲得學習“大學物理”的自覺意識和較高的起點。

目的：*明確為什么學？學什么？怎樣學？課程介紹*了解物質(zhì)世界的40

請允許我說明我講這門課的主要目的。我的目的不是教你們?nèi)绾螒?yīng)付考試，甚至不是讓你們掌握這些知識，以便更好地為今后你們面臨的工業(yè)或軍事工作服務(wù)。我最希望的是，你們能夠像真正的物理學家一樣，欣賞到這個世界的美妙。物理學家們看待這個世界的方式，我相信，是這個現(xiàn)代化時代真正文化內(nèi)涵的主要部分。也許你們學會的不僅僅是如何欣賞這種文化，甚至也愿意參加到這個人類思想誕生以來最偉大的探索中來。

－－－理查德.費曼R.P.Feynman（1918－1988）美國物理學家，諾貝爾物理獎獲得者課程介紹請允許我說明我講這門課的主要目的。我的目的不是教你41一.為什么要學習“大學物理”？物理學:研究物質(zhì)世界的基本結(jié)構(gòu)、基本相互作用和最普遍的運動規(guī)律。是一切自然科學和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。

物理書都充滿了復雜的數(shù)學公式?？墒撬枷爰袄砟?，而非公式，才是每一物理理論的開端。

－－愛因斯坦

《物理學的進化》一.為什么要學習“大學物理”？物理學:物理書都42雷電人體帶電后頭發(fā)豎起、散開在物質(zhì)世界中，有多姿的物理現(xiàn)象，在實驗里有精彩的實驗?？匆豢次锢碇R是多么廣博，多么有用，又多么有趣。NCIT火箭發(fā)射

物理無處不在

人人離不開物理

雷電人體帶電后頭發(fā)在物質(zhì)世界中，431.獲得生活、學習、工作所需的知識和技能。2.開啟智慧，獲得科學思想、科學精神、科學態(tài)度和科學方法的熏陶和培養(yǎng)。載體不僅僅是為后續(xù)課服務(wù)不僅僅是為專業(yè)服務(wù)立足于提高自身科學素質(zhì)，有益于終身學習和發(fā)展學習目的：定位：1.獲得生活、學習、工作所需的知識和技能。載體不僅僅是為后續(xù)44為什么要提高工科學生的科學（物理）素質(zhì)？根本原因：物理學與工程技術(shù)的關(guān)系*第一次工業(yè)革命（17～18世紀）：建立在牛頓力學和熱力學發(fā)展的基礎(chǔ)上，其標志是以蒸汽機為代表的一系列機械的產(chǎn)生和應(yīng)用。

*第二次工業(yè)革命（19世紀）：建立在電磁理論發(fā)展的基礎(chǔ)上，其標志是發(fā)電機、電動機、電訊設(shè)備的出現(xiàn)和應(yīng)用。*第三次工業(yè)革命（20世紀）：建立在相對論和量子力學發(fā)展的基礎(chǔ)上，其標志是以信息技術(shù)為代表的一系列新學科、新材料、新能源、新技術(shù)的興起和發(fā)展。為什么要提高工科學生的科學（物理）素質(zhì)？根本原因：物理學與工45物理學與技術(shù)關(guān)系的兩種模式*技術(shù)物理技術(shù)（典型例子：熱學）*物理技術(shù)物理（典型例子：電磁學）在現(xiàn)代社會中主要以第二種方式進行。[例]計算機技術(shù)、激光技術(shù)、核技術(shù)、空間技術(shù)……其基礎(chǔ)正是過去大半個世紀的現(xiàn)代物理學的研究成果。時間典型事件及意義1593年伽利略利用空氣熱脹冷縮的性質(zhì)，制成了溫度計的雛形

1695年法國人巴本第一個發(fā)明蒸汽機，但操作不便，不安全。1705年鈕科門和科里制造了新蒸汽機1744年~1780年溫度、熱量、熱容量、潛熱等一系列概念形成1769年英國技工瓦特加了冷凝器使蒸汽機運作變連續(xù)，導致了歐洲的工業(yè)革命時間典型事件及意義代表人物公元前七世紀發(fā)現(xiàn)磁石管子(中國)

thale(泰勒斯

希臘)公元前二世紀靜電吸引西漢初年1600年《地磁論》論述磁并導入“電的”electricWilliamGilbert(吉爾伯特)

英國女王的御臣1747年電荷守恒定律

（正,負電的引入）BenjamimFranktin

(富蘭克林

美國)1785年庫侖定律

電磁學進入科學行列CharlesAugustedeCoulom

(庫侖

法國)1820年電流的磁效應(yīng)

（電產(chǎn)生磁）

安培分子電流說

畢奧-薩伐爾定律HansChanstanOersted

(奧斯特

丹麥)

AndreMarieAmpere

(安培

法國)

Jean-BaptuteBiot,FelixSavart

(畢奧，薩伐爾)1826年歐姆定律GeorgSimonohm(歐姆)1831年電磁感應(yīng)現(xiàn)象

（磁產(chǎn)生電）MichaelFaraday

(法拉第

英國)1865年麥克斯韋方程組

建立了電磁學理論，

預言了電磁波Maxwell(麥克斯韋)1888年實驗證實電磁波存在HeinrichHertz

(赫茲

德國)物理學與技術(shù)關(guān)系的兩種模式*技術(shù)物理46電子和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ)1925年量子力學建立1926年Fermi-Dirac統(tǒng)計法提出1929年能帶理論提出并得到證實，從理論上解釋了導體、半導體、絕緣體的性質(zhì)和區(qū)別；

Fermi面概念及其可測量的提出1947年發(fā)明晶體管

（肖克萊、巴丁、布拉頓獲1956年諾貝爾物理獎）1957年建立Fermi面編目1962年制成集成電路（IC）

1965年摩爾定律：芯片容量每18－24個月翻番。70年代末大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（VLIC）電子和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ)1925年量子力學建立47直接從各分支物理實驗室移植到工業(yè)上的新技術(shù)納米（）技術(shù)皮秒（）技術(shù)超導技術(shù)…...IBM公司構(gòu)成的鉑片表面的“一氧化碳人”身高5納米。物理學提供科學原理指導技術(shù)路線的選擇和技術(shù)方案的改進培養(yǎng)技術(shù)人員的科學品格和創(chuàng)新能力，使其眼光遠，層次高，后勁足全世界工科大學無一例外將物理作為重要基礎(chǔ)課直接從各分支物理實驗室移植到工業(yè)上的新技術(shù)納米（48

物理學的研究成果和研究方法直接影響和推動著其它學科的發(fā)展。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)圖兩個物理學家一個生物學家一個化學家1962年獲諾貝爾獎NCIT1953年，克里克、威爾金斯發(fā)表論文，DNA結(jié)構(gòu)首次誕生。物理學的研究成果和研究方法直接影響和推動著其49

高新技術(shù)如空間技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)等的發(fā)展都與物理學密不可分。NCIT高新技術(shù)如空間技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、微電子技術(shù)、激光技術(shù)等50NCIT

掃描隧道顯微鏡(STM)

被激光囚禁的伽原子云

1982年，國際商業(yè)機器公司蘇黎世實驗室的葛.賓尼博士和海.羅雷爾博士及其同事們共同研制成功了世界第一臺新型的表面分析儀器——STM。（應(yīng)用隧道效應(yīng)的顯微鏡）NCIT掃描隧道顯微鏡(STM)被激光囚禁的伽原51單原子拼成的漢字NCIT

STM——操縱原子不是夢

它使人類第一次能夠?qū)崟r地觀察單個原子物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理、化學性質(zhì)，被國際公認為80年代世界十大科技成就之一。1986年，賓尼博士和羅雷爾與發(fā)明電子顯微鏡的魯斯卡獲諾貝爾物理學獎。單原子拼成的漢字NCITSTM——操縱原子不是夢52

在溫度4K、超高真空的條件下，在清潔的單晶Cu表面蒸鍍一層Fe原子然后用掃描隧道顯微鏡針尖操作，讓48個Fe原子圍成一個半徑為713nm的圓圈——“量子圍欄”。NCIT

掃描隧道顯微鏡(STM)在溫度4K、超高真空的條件下，在清潔的單晶53二.學什么？知識、方法、科學觀念“物”——物質(zhì)世界“理”——普遍規(guī)律1.學習物理知識要注意整體性、發(fā)展性和遷移性。整體性注意掌握知識的結(jié)構(gòu)和聯(lián)系形成物質(zhì)世界的整體物理圖象避免：只見樹木，不見森林。只得到一堆支離破碎的公式。二.學什么？知識、方法、科學觀念“物”——物質(zhì)世界“理”54場物質(zhì)的形態(tài)：實物運動的形式：機械運動分子熱運動電磁運動量子運動這些是物質(zhì)運動最基本、最普遍的運動形式NCIT物質(zhì)世界場物質(zhì)的形態(tài)：實物運動的形式：機械運動分子熱運動電磁55物理學是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)和運動基本規(guī)律的科學

物理學有許多分支學科，如力學、熱學、電磁學、光學、統(tǒng)計物理學、量子力學、凝聚態(tài)物理學、粒子物理學(高能物理)等等。物理學的研究范圍是非常廣闊的。銀河系現(xiàn)代的標準宇宙模型告訴我們，宇宙是在一百多億年前的一次大爆炸中誕生的。以s（秒）為單位，宇宙的年齡約為1018s的數(shù)量級。1.從時間尺度來看NCIT物理學是研究物理學有許多分支學科，如力學、56NCITNCIT57共計跨越了45個數(shù)量級宇宙年齡：

150億年生命的誕生：約40億年人類：300萬年（1014s）中間玻色子壽命：10－24s地球年齡:大爆炸時間跨45個數(shù)量級

硬射線的周期是10–27S。共計跨越了45個數(shù)量級宇宙年齡：150億年生命的誕生：58

2.從空間尺度來看跨越了42~43個數(shù)量級粒子物理學的研究對象，數(shù)量級約為10-15

m。目前最活躍的交叉學科生物物理學研究的生物大分子，數(shù)量級為10-7～10-4m。當前人類所認識的宇宙，最遠的觀察極限數(shù)量級為1026~1027m。宇觀宏觀微觀NCIT2.從空間尺度來看跨越了42~43個數(shù)量級粒子物理59注意提高應(yīng)用物理知識理解、解決實際問題的能力。遷移性

發(fā)展獨立思考和獨立判斷的一般能力，應(yīng)該始終放在首位，而不應(yīng)當把獲得專業(yè)知識放在首位。如果一個人掌握了他的學科的基礎(chǔ)理論，并且學會了獨立地思考和工作，他必定會找到他自己的道路，而且比起那種主要以獲得細節(jié)知識為其培養(yǎng)內(nèi)容的人來說，他一定會更好地適應(yīng)進步與變化。

——阿爾伯特.愛因斯坦

德裔（美）愛因斯坦(1879-1955)注意提高應(yīng)用物理知識理解、解決實際問題的能力。遷移性601、萌芽時期：物理學的發(fā)展墨翟沈括哥白尼德謨克利特（約前460～前370）古希臘哲學家，原子唯物論的創(chuàng)立者之一。他認為，萬物的本原是原子和虛空。原子是不可再分的物質(zhì)微粒，虛空是原子運動的場所。

《

墨經(jīng)》《夢溪筆談》《天體運行論》1、萌芽時期：物理學的發(fā)展墨翟沈括哥白尼612、經(jīng)典物理學：經(jīng)典力學開普勒，伽利略，牛頓1606-1619年開普勒總結(jié)出行星運動三大定律1632年伽利略《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對話》1638年伽利略《兩門新科學》1687年牛頓《自然哲學的數(shù)學原理》2、經(jīng)典物理學：經(jīng)典力學開普勒，伽利略，牛頓1606-16162

熱力學與統(tǒng)計物理熱力學基礎(chǔ)

統(tǒng)計物理焦耳，邁爾，開爾文

，克勞修斯波耳茲曼吉布斯電磁學

庫侖，法拉第，麥克斯韋，赫茲1873年

麥克斯韋《電學磁學論》

熱力學熱力學統(tǒng)計物焦耳，邁爾，波耳茲曼633、現(xiàn)代物理學：⑴

現(xiàn)代物理學基礎(chǔ)：舊量子論普朗克狹義相對論愛因斯坦廣義相對論愛因斯坦1900年普朗克舊量子論誕生

1905年愛因斯坦《狹義相對論》《光量子假設(shè)》

《論運動系統(tǒng)的電動力學》

《物體的慣性同它所含的能量有關(guān)嗎》

1916年愛因斯坦《廣義相對論》3、現(xiàn)代物理學：⑴現(xiàn)代物理學基礎(chǔ)：舊量子論普朗克狹義相對論64量子力學薛定諤海森堡薛定諤波爾德布羅意海森堡1925年薛定諤《波動力學》

海森堡《矩陣力學》量子力學薛定諤海森堡薛定諤波爾德布羅意海森堡1925年65⑵現(xiàn)代物理學的發(fā)展：粒子物理學原子核物理學原子與分子物理學凝聚態(tài)物理學等離子體物理天