大学物理学第00章-绪论

2020 2 2 1 物理学是研究物质的结构 相互作用和物质基本的 普遍的运动形式及其相互转化规律的科学 一 什么是物理学 Physicsiswhatphysicistsdo 狭义定义 广义定义 绪论 2020 2 2 2 不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学理论研究 物理学的研究对象十分广泛 空间尺度 相差1045 1025m 约150亿光年 宇宙 10 20m 夸克 时间尺度 相差1045 1018s 150亿年 宇宙年龄 10 27s 硬 射线周期 速率范围 0 静止 3 108m s 光速 10 38kg 中微子 2 1030kg 太阳 质量范围 2020 2 2 3 相对论物理 经典物理 量子物理 人类活动 尺度 cm 速度 cm s 2020 2 2 4 宇宙年龄1018秒地球年龄1017秒人类文明史1011秒地球公转周期 1年 3 107秒百米101秒钟摆周期100秒 子寿命10 6秒Z0寿命10 25秒硬 射线周期10 27秒普朗克时间10 44秒 2020 2 2 5 微观 介观 宏观 宇观 天体物理粒子物理 两大尖端紧密衔接 山 太阳系 地球 星系团 人 2020 2 2 6 物质世界结构 实物粒子 分子 原子 原子核 质子 中子 夸克 电子 轻子 场 规范玻色子 宇宙大爆炸标准模型 粒子物理标准模型 宇宙 费米子 2020 2 2 7 物理学的研究方法 修改理论 应用 逻辑推理法 还有 简化模型 概念和方法类比 假说 定性和半定量分析 量纲分析 对称性分析 守恒量的利用 分析与综合 归纳与演绎 2020 2 2 8 物理学基本规律渗透在自然科学的一切领域 应用于生产技术的各个部门 是许多自然科学的基础 也是工程技术特别是高新技术的基础 历史上物理与技术的关系大致有两种模式 二十世纪两种模式并存 交叉 但几乎所有重大的新技术的创立 都是以物理学的发展为先导的 二 为什么学习物理学 2020 2 2 9 相对论 核能 核技术 航空 航天宇宙学 爱因斯坦受激辐射理论 1917 现代光学 激光技术 信息技术 生物技术 纳米技术 新材料科学 20世纪的高新技术与物理学 最有竞争力的新技术来源于基础研究的实验室 物理等基础科学与工程技术的关系可以形象地用 知识之树 表示 2020 2 2 10 物理 自然法则 人类利益 知识之树 2020 2 2 11 物理学发展着未来技术进步所需的基本知识 而技术进步将持续驱动着世界经济发动机的运转 物理学有助于技术的基本建设 它为科学进步和发明的利用 提供所需训练有素的人才 1999年在美国亚特兰大国际纯粹物理和国际应用物理联合会第23届代表大会上 通过了决议 物理对社会的重要性 中指出 物理学渗入经济学 M S Scholes F S Black 利用布朗运动模型和随机微分方程导出Black Scholes期权定价公式 获1997年诺贝尔经济学奖 RobertC MertonMyronS Scholes对全球金融产生巨大影响的Black Scholes期权定价公式期权 股票的衍生证券数学工具 随机微分方程物理模型 布朗运动 2020 2 2 13 书山有路勤为径学海无涯悟作舟 要勤于思考 悟物穷理 建立自己的物理图像 三 怎样学好物理学 重视预习 复习 培养自学能力 重视基本概念的理解 培养独立思考的能力 认真完成作业 培养自己分析问题和解决问题能力 2020 2 2 14 1 矢量和标量 矢量 大小 方向 按平行四边形法则或三角形法则合成 标量 一个数 单位m T t E能 A功 平行四边形法则 2 矢量的加法 矢量及其运算 2020 2 2 15 解析法 三角形法则 交换率 结合率 其中 则 2020 2 2 16 在三维坐标中引入三个单位矢量 是三个常矢量 大小 方向都不变 其中 2020 2 2 17 2 标积 点积 内积 例1 功 4 矢量的乘法 三种1 标量 或常数 乘矢量 例2单位矢量 反向 例1 单位矢量 同向 3 矢量的减法 2020 2