奇妙的物理学

1、班级班级 ： 物本物本112班班出品人：出品人： 于松民于松民 黄永浩黄永浩奇妙的物理学奇妙的物理学在我们的日常生活中，往往会有许多有趣的在我们的日常生活中，往往会有许多有趣的飞过来的足球被我踢过去了飞过来的足球被我踢过去了 可以看出力可以改变物体的运动状态可以看出力可以改变物体的运动状态 用力踢足球，脚感到疼用力踢足球，脚感到疼 可以看出力的作用是相互的可以看出力的作用是相互的 硬币沉下水硬币沉下水 可以看出硬币的密度比水的密度大可以看出硬币的密度比水的密度大 。物理物理学学 你看过立体电影吗? 你知道它的道理吗? 特别是阿凡达这部电影 它就是应用光的偏振现象的一个例子。它就是应用光的偏振现

2、象的一个例子。 在观看立体电影时在观看立体电影时,观众要戴上一副特制的眼镜观众要戴上一副特制的眼镜,这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这副眼镜就是一对透振方向互相垂直的偏振片。这样，从银幕上看到的景象才有立体感这样，从银幕上看到的景象才有立体感.如果不如果不戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了。戴这副眼镜看，银幕上的图像就模糊不清了。 激光技术开辟了崭新的军事应用，包括：激光技术开辟了崭新的军事应用，包括：激光瞄准、制导、测距激光瞄准、制导、测距激光雷达激光雷达激光陀螺激光陀螺激光引信激光引信激光致盲传感器激光致盲传感器高能强激光武器等。高能强激光武器等。 激光技术与工程的迅速发展及

3、其深刻影响激光技术与工程的迅速发展及其深刻影响ABL 超导技术的应用： 电能输送 加速器应用 贮能 超导磁悬浮列车 生物磁学 医学等领域物理学与工程技术的结合具有普遍性物理学与工程技术的结合具有普遍性u 纳米科技是在物理与技术紧密结合的过程中发展的一个重要领域，并且很典型地体现了从量变到质变的哲学。 指南车火龙炮浑天仪地动仪筹算从蒸汽机到核能发电 17-18世纪，由于工业生产的需要和力学、热学的发展，促进了蒸汽机的研制，解决了机械的动力问题，使人类从手工业生产走向大规模机器生产，从而极大地改变了人类社会的生产面貌。这些 不过是物理学 在我们日常生活中的. 小部分体现而已 到底是一门什么样的学科

4、？ 科学知识的形成有两个源泉：科学知识的形成有两个源泉：一是由于生产发展的需要一是由于生产发展的需要二是人类对客观世界的好奇心和求知的兴趣二是人类对客观世界的好奇心和求知的兴趣感性认识理性认识思考思考自然界内在的规律观察观察分析分析归纳归纳伽利略对亚里士多德力学观的否定伽利略对亚里士多德力学观的否定 亚里士多德的力学观：必须有力作用在亚里士多德的力学观：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就会静止。如：体就会静止。如：“推箱子推箱子”的例子的例子 伽利略通过观察、实验和推理，得出伽利略通过观察、实验和推理，得出结论：如果运动物体不受阻碍，

5、它将速度结论：如果运动物体不受阻碍，它将速度保持不变地保持不变地持续运动持续运动下去。下去。对地球认识的变化对地球认识的变化物理学的奠基物理学的奠基 1687年，伊萨克牛顿经过多年的潜心研究，终于出版了他的自然哲学的数学原理，它标志着物理学的真正诞生。 牛顿抛弃了亚里士多德的天地截然不同的信条，澄清了自亚里士多德以来一直含混不清的力和运动的观念，明确了时间、空间、质量，动量等基本的物理概念。牛顿牛顿（1642-1727）著作著作：自然哲学自然哲学的数学原理的数学原理（1687）他提出了他提出了物体机械运动的三物体机械运动的三大定律和万有引力大定律和万有引力定律，创建牛顿力定律，创建牛顿力学体系

6、。学体系。l 物理学物理学是研究物质世界最基本形态的科学是研究物质世界最基本形态的科学l 物理学研究的范围物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级物质世界的层次和数量级物理学物理学 (Physics)质子质子 10- -15 m空间尺度：空间尺度：物物 质质 结结 构构物质相互作用物质相互作用物质运动规律物质运动规律微观粒子微观粒子Microscopic介观物质介观物质mesoscopic宏观物质宏观物质macroscopic宇观物质宇观物质cosmological类星体类星体 10 26 m时间尺度：时间尺度： 基本粒子寿命基本粒子寿命 10- -25 s宇宙寿命宇宙寿命 1018 sE-

7、-15E- -12E- -09E- -06E- -031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小最小 的细胞的细胞原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子DNA长度长度星系团星系团银河系银河系最近恒最近恒星的距离星的距离太阳系太阳系太阳太阳山山哈勃半径哈勃半径超星系团超星系团人人蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次物物理理现现象象 按空间尺度划分：按空间尺度划分： 量子力学量子力学 经典物理学经典物理学 宇宙物理学宇宙物理学 按速率大小划分：按速率大小划分： 相对论物理学相对论物理学 非相对论物理学非相对论物理学 按

8、客体大小划分：按客体大小划分： 微观系统微观系统 宏观系统宏观系统 按运动速度划分：按运动速度划分： 低速现象低速现象 高速现象高速现象 今日物理学今日物理学l 物理学的发展物理学的发展 牛顿力学牛顿力学 (Mechanics) 研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律 电磁学电磁学 (Electromagnetism) 研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律 热力学热力学 (Thermodynamics) 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现研究物质热运动的统计规律及其宏观表现

9、相对论相对论 (Relativity) 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律 量子力学量子力学 (Quantum mechanics) 研究微观物质运动现象以及基本运动规律研究微观物质运动现象以及基本运动规律物理学的五大基本理论物理学的五大基本理论物理学是一门最基本的科学物理学是一门最基本的科学; ;是最古老、但发展最是最古老、但发展最快的科学快的科学; ;它提供最多、最基本的科学研究手段。它提供最多、最基本的科学研究手段。l 物理学是一切自然科学的基础物理学是一切自然科学的基础l 物理学派生出来的分支及交叉学科物理学派生出来的分支及交叉学科物理

10、学构成了化学、生物学、材料科学、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概念和技术被应用到所有自然科学之中。l 物理学与数学之间有着深刻的内在联系物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒粒子子物物理理学学原原子子核核物物理理学学原原子子分分子子物物理理学学固固体体物物理理学学凝凝聚聚态态物物理理学学激激光光物物理理学学等等离离子子体体物物理理学学地地球球物物理理学学生生物物物物理理学学天天体体物物理理学学宇宇宙宙射射线线物物理理学学物理学是构成自然科学的理论基础物理学是构成自然科学的理论基础电子计

11、算机的诞生电子计算机的诞生 1947年年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管晶体管，标志着，标志着信息时代信息时代的开始的开始 1962年年 发明了发明了集成电路集成电路 70年代后期年代后期 出现了出现了大规模集成电路大规模集成电路 1925 26年年 建立了建立了量子力学量子力学 1926年年 建立了建立了费米费米 狄拉克统计狄拉克统计 1927年年 建立了建立了布洛赫波的理论布洛赫波的理论 1928年年 索末菲提出索末菲提出能带能带的猜想的猜想 1929年年 派尔斯提出派尔斯提出禁带禁带、空穴空穴的概念的概念 同年贝特提出了同年贝特提出了费

12、米面费米面的概念的概念 1957年年 皮帕得皮帕得测量测量了了第一个费米第一个费米面面超晶格材料超晶格材料纳米材料纳米材料光子晶体光子晶体晶体管的发明晶体管的发明大规模集成电路大规模集成电路电子计算机电子计算机信息技术与工程信息技术与工程 几乎所有的重大新几乎所有的重大新(高高)技术领域的创立，事先都在物理学中技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。经过长期的酝酿。 当今物理学和科学技术的关系当今物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进两种模式并存，相互交叉，相互促进量子力学量子力学能带理论能带理论人工设计材料人工设计材料物理学的方法和科学态度物理学的方法和科学态度提提出

13、出命命题题推推测测答答案案理理论论预预言言实实验验验验证证修修改改理理论论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学 怎样学习物理学怎样学习物理学著名物理学家费曼说：著名物理学家费曼说：科学是一种方法。它教导人们：一些事物是科学是一种方法。它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象断，如何区别真伪和表面现象 。著名物理学家爱因斯坦说：著名物理学家爱因斯坦说： 发展独立思考和独立判断地一般能力，应当始终发展独立思考和独立判断地一般能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位。如果放在首位，而不应当把专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化人来，他一定会更好地适应进步和变化 。一、学习物理需要观察二、学习物理需要提出疑问三