大学物理学(绪论)

1 大学物理学 物理系苟成玲82317935 gouchengling 2 绪论 主要内容引言物理学与物质世界物理学与科学技术物理学与高素质人才怎样学习物理学 3 一 引言 关于宇宙 现代关于宇宙起源的理论大爆炸理论问题 大爆炸的原点是如何形成的 大爆炸之前是什么 4 老子论宇宙起源 老子 姓李名耳 字伯阳 春秋时期楚国苦县历乡曲仁里 今河南省鹿邑县境内 人 道德经 又名 五千文 分上下篇 上篇道经 论宇宙根本 含天地变化之机 下篇德经 论处世之方 含人事进退之本 5 道德经第一章 道可道 非常道 名可名 非常名 无名天地之始 有名万物之母 故常无 欲以观其妙 常有 欲以观其徼 此两者同出而异名 同谓之玄 玄之又玄 众妙之门 01 6 明物质与暗物质 现代科学对暗物质的认识基本如下 暗物质对所有我们能测量的明物质的光 电场 磁场 强作用都不起任何作用 最肯定的是暗物质有引力场 通过引力场间接知道有暗物质存在 明暗物质所占的质量约为1比6 暗物质可分为冷 热暗物质 运动模式可能和气体分子运动差不多 高温并高速运动的热暗物质却不发出辐射 其比例应该是20 科学家们最倾向把中微子当做暗物质的一类 但是对暗物质的其他性质则完全不知道 对无所不在的暗能量除了推测其可能有负引力作用外更是一无所知 7 天下万物生於有 有生於无 40 道生一 一生二 二生三 三生万物 万物负阴而抱阳 冲气以为和 42 天地相合以降甘露 32 霍金也说宇宙生于无 8 1 什么是物理学 早期 自然哲学 Physics 希腊 自然 现在 研究物质结构 相互作用及其基本运动规律 是整个自然科学的基础 2 为什么物理学很 基础 其他自然学科的基本概念建立在物理概念的基础上其他自然学科的定律不得违反物理定律不依赖于其他自然学科自成体系 二 物理学与物质世界 9 3 物质是什么 现代观点 粒子 场 具有质量 动量和能量 场与粒子是统一体的两种表现形式粒子是场的激发态形式粒子间的相互作用来自场之间的相互作用场之间的相互作用是粒子转化的原因粒子种类 自由状态存在的 约452种其中规范玻色子4种 轻子12种强子436种 10 粒子 实物 固态 晶态 非晶态 液态 液晶 非晶液态 气态等离子态玻色 爱因斯坦凝聚质 4 物质的状态 致密态 恒星晚年 白矮星中子星黑洞 11 5 基本相互作用是自然界一切现象的终极原因 12 6 物理学研究的运动形式最简单 最基本 最普遍 机械 电磁 光 热 微观粒子的运动等是更高级运动形式的基础 生命 遗传 思维等 7 如何描述缤纷复杂的物质世界 物理学家 物质世界是分层次的自然界是一个内部存在普遍规律的统一体 理想 探索整个物质世界统一自洽的基本规律 13 空间尺度 相差1045 1046 1026m 约150亿光年 宇宙 10 20m 夸克 时间尺度 相差1045 1018s150亿年 宇宙年龄 10 27s 硬 射线周期 速率范围0 静止 3 108m s 光速 粒子数目1 单粒子系统 6 02 1023以上 复杂系统 8 物质世界的层次宇观 宏观 微观 宇观 微观 复杂 宏观 高速 14 9 物理学不断寻求统一理论的历史 牛顿 力学 地上和天上 麦克斯韦 电学 磁学与光学温伯格等 弱电统一理论弱 电 弱电 70年代 大统一理论 GUT 弱 电 强超弦理论 弱 电 强 引力 15 分层次但统一天体物理和粒子物理已成为密不可分的姊妹学科 16 10 物理学的本质 猜 物质世界之谜 经常问的问题 why 实验科学 理论与实验高度结合的精确科学特点 范围广 需要用不同的理论研究方法活 涉及各种科研方法难度大 数学化程度最高 抽象思维 逻辑推理跳跃多 创新思维 大胆假设 超越日常经验 17 物理学为其他学科创立技术和原理重大新技术领域的创立总是经历长期的物理酝酿 如微电子技术的发展 物理学满足人类从能认识到的最根本的程度上了解自然界的需要 美国物理学评述委员会 三 物理学与科学技术 18 卢瑟福a粒子散射实验 1909 核能利用 40年代以后 爱因斯坦受激辐射理论 1917 物理 第一台激光器 1960 技术 信息技术的发生和发展的硬件部分 技术 以半导体体物理学成果为基础 物理 量子力学 费米狄拉克统计 能带理论 20年代 物理 晶体管 1947 IC 1962 大规模集IC 70 s 技术 微结构物理 物理 19 提高科学素质和能力以适应高新技术和市场经济的发展a 学习物理对于提高科学素质的主要作用 培养辨证唯物主义世界观学习掌握科学方法 培养提高科学思维能力培养探索与创新精神 四 物理学与高素质人才 20 b 良好的物理素质 修养 能把物理学的思想 观点 规律和方法运用到工程技术的实际中 解决问题 在工程技术问题面前 能够从物理本质上提出问题和作出判断 分析问题 注意物理学的发展 不断探索如何把物理学中的新成果引入工程技术 不断创新 深厚的科学素养是发明创造的基础 21 五 怎样学习物理学 物理学的方法 1 研究方法 22 演绎法 基本定律 推理演算 新理论归纳法 归纳实验 观测 假设 模型 新理论 还原论思想 按照研究方式分类 实验物理 发现新现象 规律 验证理论 理论物理 构造理论 解释实验 预言新现象 计算物理 数值解 数据采集与处理 数学模拟 23 2 学习方法 物理概念 内容 形成 适用范围 成立条件 物理图象 用于类比 直观化 定性分析 物理思想 形成过程中的思维方式 充分重视 物理模型 突出主要因素 按需要构建 实物 如质点 刚体 理想导体等过程 状态 谐振子 气体碰撞 绝热膨胀假想 电场线 磁场线概念 动能 势能 粒子自旋 数学方法 数学化程度最高 但不拘泥于数学 定性与半定量方法 突出实质 基本思想 24 3 解题方法 极限 微分与积分的思想组合 类比 对称性 变换 量纲分析 怎么学 教会 学会 粗 预习 细 复习 自学能力 课内学时 课外学时 1 2 高质量完成作业 摈弃 题海战术 会学 充分利用答疑时间 解决学习中疑问 25 4 大学物理学的主要内容第一学期力学狭义相对论基础电磁学第二学期热学与分子动理论振动与波动光学量子物理基础 26 5 大学物理课 环节 大课 问题分析课 作业 演示实验 复习课 考试 大课