大学物理--绪论部分.ppt

细推物理须行乐， 何用浮名绊此身 杜甫 曲江對酒,大学物理,大学物理,办公室： - 手机： - Email: -,授课教师,联系方式,物电学院： -,绪论,什么是物理学 物理学发展历史及研究内容 为什么学物理学 物理学的重要性及物理之美 怎么学物理学 大学物理和高中物理的区别和联系 微积分基础及矢量 学习物理的方法,格物致知,悟物穷理,一、什么是物理学？,(Physics),物理学是研究物质世界最基本形态的科学,物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级,质子 10-15 m,空间尺度：,类星体 10 26 m,时间尺度：,基本粒子寿命 10-25 s,宇宙寿命 1018 s,10亿光年,1亿光年,1000万光年,100万光年,10万光年,1万光年,1千光年,100光年,10光年,1光年,1万亿公里,1千亿公里,100亿公里,10亿公里,1亿公里,1000万公里,100万公里,10万公里,1万公里,1000公里,100公里,10公里,1公里,100米,10米,1米,10公分,1公分,1公厘,100微米,10微米,1微米,0.1微米,100埃,1纳米,1埃,10皮米,1皮米,0.1皮米,10飞米,1飞米,0.1飞米,理解宏观世界和微世界的相同之处和世界的美妙所在！,物质世界的时间尺度：约42个数量级 1018s 10-24s 宇宙年龄：150 亿年 1018 s 生命的诞生：约40亿年 人类：300万年（1014s） 中间玻色子寿命：10-24s,古典物萌芽編簡史 2000 BC : 古埃及採用365日,2000 BC 以前 :,巴比 埃及 印 中國 古文明萌芽及建 巴比已經建重及長的標準單位,埃及 , 巴比及中國已開始觀測及記天象,文藝興時期,釋迦牟尼 563-486 BC,138 BC,78-139 AD 張衡,蔡 發明造紙術 105 AD,馬可波 1254-1324 AD,孔子 551-479 BC,張騫 出使西域,穆罕默德 570- 632 AD 花剌子密 ( Al Khawarizmi ),谷騰堡 改活字 印刷術 1450 AD,墨子 476-390 BC,100 BC 托密 製作宇宙模型,( 發明 阿伯字 ) 780-850 AD,哥白尼 發表 “地動” 1543 AD,柏圖 427-347 BC,括 1031-1095 AD,伽 1564-1642 AD,亞斯多德 384-322 BC,阿基米得 287-212 BC,畢昇 發明活字印刷術 1041-1048 AD,布 在馬被火刑燒死 1600 AD,孟子 371-289 BC,歐幾德 出版 “幾何原” 295 BC,費拔那 ( Fibonacci ) ( 阿伯字 引入歐洲 ),科卜 提出星運動 三定 1619 AD,1170-1240 AD,伽,亞山大大帝,出版 “個世界的對話”,征服巴比 330 BC,中國人廣泛使用算盤 1200 AD,1632 AD 出版 “門新科學的對話” 1636 AD,牛頓 1642-17? AD 牛頓 出版 “原” 1687 AD,( 496-399 BC ),( 427-347 BC ),蘇格底,柏圖,亞斯多德,( 496-399 BC ),( 427-347 BC ),亞斯多德：吾爱吾师，吾更爱真理,天體,廣義相對,牛頓學,光速( Velocity of Light ),增 加,(General Relativity ),(Newton Mechanics ),質 日常生活的物體,增加速,原子尺 (Atomic Scale ),減 大 小,縮 子學 (Quantum Mechanics ),特殊相對 (Special Relativity ),交通大學 威儀, 牛顿力学 (Mechanics) 17世纪伽利略、开普勒、牛顿 研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律, 电磁学 (Electromagnetism) 18-19世纪库仑、法拉第、麦克斯韦 研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律, 热力学 (Thermodynamics) 18-19世纪卡特、焦耳、开尔文、卡诺 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现, 相对论 (Relativity) 1905、1915 爱因斯坦 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律, 量子力学 (Quantum mechanics) 20世纪普朗克、玻尔、薛定谔、 研究微观物质运动现象以及基本运动规律 海森堡、狄拉克,2.物理学的五大基本理论(架构),物理学是一门最基本的科学;是最古老、但发展最快的科学;它提供最多、最基本的科学研究手段。,3、物理学的规律：,奥克姆准则：越接近真理，基本定律就越简单！,寻求最简单的基本原理，解释最普遍的物理事实。,物理上真实的东西，一定是逻辑上简单的东西。 爱因斯坦,二、 为什么学习物理学,物理学是一切自然科学的基础,物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。,它和其他的自然科学也没有分界线。物理学的门户总是开放的， 鼓励跨学科的交流与沟通、促进学科交叉- 量子化学、生物物理、物理化学等 人们戏称：物理是母鸡,物理思想的强大渗透性： 经济学=数学+物理学,物理学是现代技术革命的先导,几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。,热机的发明和使用，提供了第一种模式：, 电气化的进程，提供了第二种模式：,“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。 李政道,电子计算机的诞生, 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始, 1962年 发明了集成电路, 70年代后期 出现了大规模集成电路, 1925 26年 建立了量子力学, 1927年 建立了布洛赫波的理论, 1928年 索末菲提出能带的猜想, 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念 同年贝特提出了费米面的概念, 1957年 皮帕得测量了第一个费米面,请允许我说明我讲这门课的主要目的。我的目的 不是教你们如何应付考试，甚至不是让你们掌握这些 知识，以便更好地为今后你们面临的工业或军事工作 服务。我最希望的是，你们能够像真正的物理学家一 样，欣赏到这个世界的美妙。物理学家们看待这个世 界的方式，我相信，是这个现代化时代真正文化内涵 的主要部分。也许你们学会的不仅仅是如何欣赏这种 文化，甚至也愿意参加到这个人类思想诞生以来最伟 大的探索中来。 理查德.费曼,学习物理、欣赏物理,我现在喜欢的歌曾经是你最爱的； 我的某个动作表情曾经是你的习惯,秦人不暇自哀，而后人哀之；后人哀之而不鉴之，亦使后人而复哀后人也。,相遇时看似也有波澜，分手后却毫无牵挂！ 你我背道而去，就像从来没有相遇过,人与人之间的关系需要不断更新才能维持；人既活在过去也活在未来，老朋友老同学一起有很多话题是因为过去，但没有未来关系便会陈旧。 真正美好的关系是既有过去又有未来。 过去的回忆让人温馨，未来的期待让人激动。,曾经相遇，总好过从未碰头。,刚毕业的时候来财院，只因为觉得在学校有更多的时间、自由来静心地看看书，由此开始醉心于文学历史，哲理思辨，并且由于逻辑思考的缘故兴趣很快转到了理论物理上来（我认为对一个喜欢读书喜欢思考的人来说这种转换是很自然的），我相信物理世界中诸如相对论的时空观等奇妙想像、奥秘的体验，是人类所能有的最美好的经验。诚然，这种近似宗教的感受，诗人不会写它，艺术家也无法描述那种只能以其最原始的形式接近我们的心灵的最深奥的理性和最灿烂的美。 -zhuzl,开启智慧，获得科学思想、科学精神、科学态度和科学方法的熏陶和培养。,定位： 学习物理 不仅仅是为后续课服务 不仅仅是为专业服务 立足于提高自身科学素质，有益于终身学习和发展,三、怎么学,大学物理与中学物理的区别 教学要求 学习方法,大学物理与中学物理的区别,引入矢量，表示物理量和公式，简洁明了，可以全面反映物理意义 引入微积分，可以解决复杂一些的问题，是研究的问题由恒力、直线运动扩展到变力、任意曲线运动 扩大了研究领域，如相对论、量子物理、波动光学等。,恩格斯曾经指出，“高等数学的主要基础之一是这样一个矛盾，在一定条件下直线和曲线应当是一回事.”,主要为了解决速度和距离 以及曲线的切线和曲线下的面积 这两类问题。而正是为了解决这两类问题，才导致了牛顿和莱布尼茨两人各自分别创立了微积分。,定积分,1、分割 将a，b分割为n个小区间,2、取介点 在每个小区间上任取一点i,3、局部以直代曲 每个小区间上的曲线y=f(x)用直 线段y=f(i)代替,4、作和：S=,y,x,分割 , 近似替代 , 求和 , 取极限,长为L的直导线AB上均匀地分布着线密度为的电荷。求导线延长线上与导线一端B相距为d处P点的场强。,解1：以A点为原点建立坐标,x,dx,x,解2：以P点为原点建立坐标,标量 大小 电压、温度、时间、质量、电荷等,矢量 大小和方向 电场、磁场、力、速度、力矩,矢量 Vectors,物理量的表示,矢量：大写黑体斜体字母 A 大写斜体字母加表示矢量的符号 标量：小写斜体字母 u 单位矢量：小写上加倒勾,ex,若一个矢量在三个相互垂直的坐标轴上的分量已知, 这个矢量就确定了。 例如在直角坐标系中, 矢量A的三个分量模值分别是Ax , Ay , Az, 则,矢量的模 Magnitude of vector,矢量表示法及其运算,矢量表示法及其和差,和或差: Vector addition or subtraction,则,矢量的相加和相减,矢量的乘积 矢量的乘积包括标量积和矢量积。 1） 标量积 任意两个矢量A与B的标量积 (Scalar Product)是一个标量， 它等于两个矢量的大小与它 们夹角的余弦之乘积，如图 1-2所示， 记为 AB=AB cos,图1-2 标量积,例如，直角坐标系中的单位矢量有下列关系式： axay=ayaz= axaz=0 axax=ayay=azaz=1 任意两矢量的标量积，用矢量的三个分量表示为 AB=AxBx+AyBy+AzBz 标量积服从交换律和分配律，即 AB=BA A(B+C)=AB+AC,2） 矢量积 任意两个矢量A与B的矢量积（Vector Product）是一个矢量，矢量积的大小等于两个矢量的大小与它们夹角的正弦之乘积，其方向垂直于矢量A与B组成的平面， 如图1-3所示，记为 C=AB=anAB sin an=aAaB （右手螺旋）,图 1 - 3 矢量积的图示及右手螺旋 (a) 矢量积 (b) 右手螺旋,矢量积又称为叉积(Cross Product)，如果两个不为零的矢量的叉积等于零，则这两个矢量必然相互平行，或者说，两个相互平行矢量的叉积一定等于零。矢量的叉积不服从交换律，但服从分配律，即 AB= -BA A(B+C)=AB+AC,学习物理方法,学习物理学研究中具体的方法 观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析 、 综合、类比 、理想化、假说,理想模型（单摆、弹簧振子、理想气体) 理想实验（伽利略、牛顿. ） 理想过程(准静态、绝热),理想化方法,方法实质: 简化、纯化，抓住主要矛盾，摒弃次要因素,学习物理学的基本思想方法：,用模型来描述自然，用数学来表达模型，用实验来检验模型。,电磁学科学上第二次综合,“想象力比知识更重要 ” 爱因斯坦,林向阳V：说到教育。作为当过大学教师的我，实在是颇有感慨。我以为：各级教育的分工是：幼儿教育：运动协调能力、好奇心和才智启迪；小学：健康身心、智力开发、特长发现和培养；中学：逻辑分析、传统文化、个性才华塑造成型；大学：信息搜集分析精炼 思辨推演能力、独立和合作能力。研究生以上是因才发展才对。,afeiyafei：#高考作文-深阅读浅阅读# 1. 由浅入深。 一开始，迅速过一遍。感兴趣的地方，回头重点细嚼慢咽 2. 深入浅出。 读透全文，争取弄懂每一个细节。占用要点，用自己的大白话，概括 3. 深深浅浅，浅浅深深，深浅浅深，久浅易深。每一次不同的感受，一朗省一朗，,总学时128学时（理论课96学时，实验课32学时） 理论课学时分配建议表,总课时及各章的分配 授课总课时数为112学时，各章的学时具体安排如下：,参考书： 大学物理学，张三