第一章物理學(xué)與力學(xué)

第一章物理學(xué)與力學(xué)第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章物理學(xué)和力學(xué)

沒有今日的基礎(chǔ)科學(xué),就沒有明日的科技應(yīng)用,可以想象,我們現(xiàn)在的基礎(chǔ)科學(xué)將怎樣地影響21世紀(jì)的科技文明.——李政道

物理學(xué)屬于基礎(chǔ)科學(xué)范疇,是一門素質(zhì)課,物理思想和物理方法是一個(gè)科學(xué)工作者靈感之所在,基礎(chǔ)之所在.力學(xué)——學(xué)習(xí)物理學(xué)的開始.第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.1發(fā)展著的物理學(xué)§1.1.1經(jīng)典物理學(xué)與現(xiàn)代物理學(xué)第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.1.2微觀世界第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月物質(zhì)是由輕子和夸克組成.

輕子有電子、子、

子、電子中微子、子中微子和子中微子，每一種均有反粒子，共有12種.

夸克有6種味，即上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克和頂夸克.每種味又分紅、藍(lán)和綠3種色.

粒子之間有四種基本相互作用：引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強(qiáng)相互作用.粒子之間的基本相互作用是通過交換某種粒子來傳遞的，即基本相互作用都是由媒介粒子傳遞的，這類媒介粒子統(tǒng)稱為規(guī)范玻色子.

電磁力以光子為媒介，弱力的媒介為Z0和W±粒子，強(qiáng)力的媒介有8種顏色的膠子.第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.1.3宇宙的早期演化第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.1.4非線性系統(tǒng)的復(fù)雜行為

一旦系統(tǒng)出現(xiàn)非線性,便可能呈現(xiàn)復(fù)雜行為.這種復(fù)雜行為有時(shí)會(huì)表現(xiàn)為規(guī)則的時(shí)空或功能有序,有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)為貌似無序的序.復(fù)雜行為不僅能發(fā)生于物理和化學(xué)系統(tǒng),也能發(fā)生于生命和社會(huì)系統(tǒng).第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.2物理學(xué)科的特點(diǎn)一、物理學(xué)的研究方法和步驟第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月三、物理學(xué)與科學(xué)技術(shù)笫一次,開始于18世紀(jì)60年代,主要標(biāo)志是蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用,它是牛頓力學(xué)和熱力學(xué)發(fā)展的結(jié)果.笫二次,開始于19世紀(jì)70年代,主要標(biāo)志是電力的廣泛應(yīng)用和無線電通訊的實(shí)現(xiàn),它是電磁學(xué)發(fā)展的結(jié)果.笫三次,開始于20世紀(jì)40年代的電腦、電信革命，也叫做“數(shù)字革命”.它是近代物理學(xué)發(fā)展的結(jié)果.科學(xué)解決理論問題，技術(shù)解決實(shí)際問題.發(fā)展模式技術(shù)－物理－技術(shù)物理－技術(shù)－物理第一次技術(shù)革命第二次技術(shù)革命第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月目前國(guó)際通用的時(shí)間單位是秒（s）.為提高精度，1967年國(guó)際計(jì)量大會(huì)決定采用原子的躍遷輻射作為計(jì)時(shí)標(biāo)準(zhǔn),并規(guī)定銫--133原子基態(tài)的兩個(gè)超精細(xì)能級(jí)間躍遷相對(duì)應(yīng)的輻射的9192631770個(gè)周期的持續(xù)時(shí)間作為1s.這樣的原子標(biāo)準(zhǔn)稱為原子時(shí).§1.3.1時(shí)間的計(jì)量

一切周期運(yùn)動(dòng)都可用來量度時(shí)間.§1.3

時(shí)間和長(zhǎng)度的測(cè)量第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月可用物體來計(jì)量長(zhǎng)度.如古代測(cè)量長(zhǎng)度常以人體的某部分作為單位和標(biāo)準(zhǔn).近代的測(cè)量長(zhǎng)度單位是在法國(guó)的米制單位發(fā)展起來的[規(guī)定通過巴黎的子午線的1/(1×107)為1m(米)].目前在國(guó)際單位制中長(zhǎng)度的單位是米(m).在1983年國(guó)際計(jì)量大會(huì)規(guī)定:“1m為光在真空中傳播(1/299792458)s時(shí)間間隔內(nèi)所經(jīng)路徑的長(zhǎng)度”.§1.3.2長(zhǎng)度的計(jì)量第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.4單位制和量綱

物理學(xué)中,物理公式總是和一定的“單位制”相聯(lián)系,“單位制”就是各物理量間相互配套的一組單位.§1.4.1基本單位和導(dǎo)出單位第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.4.2國(guó)際單位制(SI)第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.4.3量綱式量綱：表示一個(gè)物理量由基本量的冪次組合的式子.基本量選定后,導(dǎo)出量的量綱可由基本量的量綱的組合而得.

1.量綱第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)為推導(dǎo)某些復(fù)雜公式提供線索.(1)用量綱檢查等式的正誤.因?yàn)橹挥辛烤V相同的量才能彼此相等，所以等式兩邊的量的量綱必須相同.(2)用量綱分析方程中比例系數(shù)的單位.2.應(yīng)用第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.5數(shù)量級(jí)估計(jì)§1.5.1有效數(shù)字1.520有四位有效數(shù)字567.23有五位有效數(shù)字1.35cm有三位有效數(shù)字0.0135m有三位有效數(shù)字1.0035有五位有效數(shù)字1.000cm有四位有效數(shù)字注意：有效數(shù)字的位數(shù)與十進(jìn)制單位的變換無關(guān),即與小數(shù)點(diǎn)的位置無關(guān).用以表示小數(shù)點(diǎn)位置的“0”不是有效數(shù)字,當(dāng)“0”不表示為小數(shù)點(diǎn)位置時(shí)是有效數(shù)字.數(shù)據(jù)最后的“0”不能隨便加上,也不能隨便去掉.

某一數(shù)中可靠數(shù)字稱作有效數(shù)字，它的個(gè)數(shù)稱作有效數(shù)字的位數(shù).例如：第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.5.2數(shù)量級(jí)的估計(jì)

例如：88920取9×104稱“數(shù)量級(jí)估計(jì)”，實(shí)際上又將已估計(jì)的9×104以105代之.用10的若干次方表示的數(shù)常稱為“數(shù)量級(jí)”.

估計(jì)某數(shù)的數(shù)量級(jí)時(shí),常取整為一位有效數(shù)字乘以10的若干冪次.第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.6參考系·坐標(biāo)系與時(shí)間坐標(biāo)軸

任何物理過程都和時(shí)間和空間相聯(lián)系.對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)而言,空間規(guī)定了運(yùn)動(dòng)物體的大小與位置;時(shí)間則規(guī)定了運(yùn)動(dòng)過程的長(zhǎng)短和順序.在經(jīng)典力學(xué)范圍內(nèi),空間與時(shí)間是脫離物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立存在;空間是延伸到整個(gè)宇宙容納物質(zhì)的三維平直框架,時(shí)間猶如一座始終均勻轉(zhuǎn)著的鐘.第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.6.1參考系和坐標(biāo)系

被選作物體運(yùn)動(dòng)依據(jù)的物體或物體群稱為參考系，與參考系固連的三維空間稱為參考空間.同一物體的運(yùn)動(dòng)情況相對(duì)不同的參考系是不同的.

為了定量表示物體相對(duì)參考系的位置,可在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系.即用固定在參考空間的一組坐標(biāo)軸和用來規(guī)定一組坐標(biāo)的方法.第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月§1.6.2時(shí)間坐標(biāo)軸

所謂考察物體的運(yùn)動(dòng),也就是考察物體的位置變動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系.因而考察物體的運(yùn)動(dòng)還必須有時(shí)間的坐標(biāo)軸,坐標(biāo)原點(diǎn)即計(jì)時(shí)起點(diǎn),計(jì)時(shí)起點(diǎn)不一定就是物體開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻.“時(shí)刻”對(duì)應(yīng)于時(shí)間軸上一點(diǎn),時(shí)刻為正或負(fù)表明在計(jì)時(shí)起點(diǎn)以后或以前.質(zhì)點(diǎn)在某一位置必與一定時(shí)刻相對(duì)應(yīng).時(shí)間間隔

指自某一初始時(shí)刻至終止時(shí)刻所經(jīng)歷的時(shí)間,它對(duì)應(yīng)于時(shí)間軸上一區(qū)間.質(zhì)點(diǎn)位置變動(dòng)總在一定時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)