大学物理课间绪论

1、大学物理课间绪论大学物理课间绪论1. 教材教材: (上上、中中、下三册下三册) 吴百诗主编吴百诗主编 高等教育出版社高等教育出版社 2004.2. 本课程分两学期讲授本课程分两学期讲授, 其中其中: 第一学期学习力学第一学期学习力学、振动与波动、波动光学、振动与波动、波动光学及热学及热学 (60学时学时), 第二学期学习电磁学与近代物理第二学期学习电磁学与近代物理 (56学学时时).本课程教学说明大学物理大学物理力力 学学波动光学波动光学近代物理近代物理质点运动学质点运动学质点动力学质点动力学刚体力学初步刚体力学初步振动振动波动波动光的干涉光的干涉光的衍射光的衍射光的偏振光的偏振狭义相对论狭义

2、相对论量子力学基础量子力学基础振动与波振动与波123456热热 学学气体动理论气体动理论热力学物理基础热力学物理基础电电 磁磁 学学静电场静电场稳恒磁场稳恒磁场电磁感应电磁感应电磁场理论电磁场理论3. 课程答疑课程答疑: 地点地点: 教学西楼教学西楼D103， 时间时间: 317周周 周一周五下午周一周五下午78节节4. 作业要求作业要求: 每讲授一章按时交作业一次每讲授一章按时交作业一次. 对缺交对缺交2次次、不及格不及格3次次、缺交缺交 + 不及格不及格3次次、抄袭抄袭2次次、缺课缺课3次及以上者，取消次及以上者，取消考试资格考试资格.课程考试说明:1. 每学期分中期和期终两次考试;2.

3、两次考试卷面满分均为100分, 最后加权计入学期总分. 其中: 中期成绩占30%, 期末成绩占70%.3. 学期成绩不及格者参加下学期开学初的补考.一、为什么要学习物理学物理学是自然科学中最基本的学科, 它研究物质的基本结构及物体运动的一般规律.二、学习大学物理的目的1. 物理学关于物质世界的基本理论2. 物理学认识和研究问题的思维方法3. 运用物理学的理论和方法解决具体问题三、怎样学好大学物理勤于思考, 悟物穷理.整个大学的学习就是要学会思考！1. 首先要有正确的学习态度、培养科学的思维方式、树立勇攀科技高峰的求学精神.2. 学习目的要转变从掌握零散科学知识系统理论的培养,特别注意创新能力的

4、培养.应试学习知识积累, 正确思维方式的训练.被动学习主动学习3. 学习方法要转变为了做题而学习为了学习而做题课后先读书再独立完成作业, 提高做题的正确率, 培养解决具体问题的能力.课堂听讲+课后阅读4. 几点建议有疑问要及时交流和答疑.课后阅读以课堂笔记的框架阅读. .及时、独立完成作业, 推理过程表述清楚、规范. .坚持上课学会记笔记 (问题的提出, 解决的方法, 重要的结论).中国科学家研制出纤维纳米发电机中国科学家研制出纤维纳米发电机 2008年年2月月14日出版的日出版的自然自然杂志发表文杂志发表文章说章说, 著名材料学家王中林研究小组继前年和去著名材料学家王中林研究小组继前年和去年

5、开发出直流纳米发电机之后年开发出直流纳米发电机之后, 在纳米发电领域在纳米发电领域再次取得突破性进展再次取得突破性进展: 通过在弹性纤维上生长氧通过在弹性纤维上生长氧化锌纳米线化锌纳米线, 他们成功地将纤维的低频振动机械他们成功地将纤维的低频振动机械能转化为电能能转化为电能. 王中林是国家纳米中心海外主任、美国佐治王中林是国家纳米中心海外主任、美国佐治亚理工学院校董事教授亚理工学院校董事教授. 从从2006年开始年开始, 王中林小王中林小组相继发明了纳米发电机、直流发电机组相继发明了纳米发电机、直流发电机. 在在2006年他首次提出压电电子学年他首次提出压电电子学(Piezotronics)的

6、概念和的概念和新研究领域新研究领域. 由于氧化锌具有独特的半导体和压由于氧化锌具有独特的半导体和压电性质电性质, 弯曲的氧化锌纳米线能在其拉伸的一面弯曲的氧化锌纳米线能在其拉伸的一面产生正电势产生正电势, 压缩的一面产生负电势压缩的一面产生负电势. 氧化锌半导氧化锌半导体和金属电极之间的肖特基势垒则能控制电荷的体和金属电极之间的肖特基势垒则能控制电荷的积累与释放积累与释放, 从而实现机械能到电能的转化从而实现机械能到电能的转化, 并有并有效释放效释放. 2007年初年初, 基于压电电子学原理基于压电电子学原理, 王中林研究王中林研究小组用超声波带动纳米线阵列运动小组用超声波带动纳米线阵列运动,

7、 研制出能独研制出能独立从外界吸取机械能、并将之转化为电能的纳米立从外界吸取机械能、并将之转化为电能的纳米发电机模型发电机模型. 在超声波带动下在超声波带动下, 这种纳米发电机已这种纳米发电机已能产生上百纳安的电流能产生上百纳安的电流. 但是但是, 在实际环境中在实际环境中, 机机械能主要以低频震动形式存在械能主要以低频震动形式存在, 如空气的流动、如空气的流动、引擎的震动等引擎的震动等. 要让纳米发电机能广泛应用于许要让纳米发电机能广泛应用于许多方面多方面, 关键问题就是要降低纳米发电机的响应关键问题就是要降低纳米发电机的响应频率频率, 让纳米线阵列在几个赫兹的低频震动下也让纳米线阵列在几个

8、赫兹的低频震动下也能将机械能转化为电能能将机械能转化为电能. 为了实现这一目标为了实现这一目标, 王中林研究小组采王中林研究小组采用溶液化学方法用溶液化学方法, 将氧化锌纳米线沿径向均将氧化锌纳米线沿径向均匀生长在纤维表面匀生长在纤维表面, 用两根纤维实现了低频用两根纤维实现了低频震动转化为电能的转换震动转化为电能的转换. 与之前的直流纳米发电机相比与之前的直流纳米发电机相比, 新成果有如新成果有如下突破：首先下突破：首先, 通过让氧化锌纳米线在纤维之上通过让氧化锌纳米线在纤维之上生长生长, 为实现柔软为实现柔软、可折叠的电源系统可折叠的电源系统(如如“发电发电衣衣”)等打下基础等打下基础;

9、其次其次, 基于纤维的纳米发电机能基于纤维的纳米发电机能在低频震动下发电在低频震动下发电, 这就使得步行、心跳等低频这就使得步行、心跳等低频机械能的转化成为可能；再次机械能的转化成为可能；再次, 又由于其合成方又由于其合成方法简单法简单、条件温和条件温和, 这就大大扩展了基于氧化锌纳这就大大扩展了基于氧化锌纳米线的纳米发电机的应用范围米线的纳米发电机的应用范围. 根据目前的实验根据目前的实验数据数据, 他估计他估计, 用这些纤维编织成的布在极端优化用这些纤维编织成的布在极端优化的条件下的条件下, 1 m2 这样的布可输出大约这样的布可输出大约2080 mw 的的电能电能. 王中林说王中林说,

10、现阶段这种由两根纤维组成的纳现阶段这种由两根纤维组成的纳米发电机的输出功率还很小米发电机的输出功率还很小, 这主要是由于纤维这主要是由于纤维的内阻较大以及纤维之间接触面积较小造成的的内阻较大以及纤维之间接触面积较小造成的. 目前目前, 他们正努力提高这种基于纤维的纳米发电他们正努力提高这种基于纤维的纳米发电机的输出能量机的输出能量. 例如例如, 通过在纤维上预先镀一层导通过在纤维上预先镀一层导电材料电材料, 然后生长氧化锌纳米线然后生长氧化锌纳米线, 可明显降低纳米可明显降低纳米发电机的内阻发电机的内阻, 进而可提高纤维基纳米发电机的进而可提高纤维基纳米发电机的输出电流输出电流, 也可以通过增

11、加纤维的数量来提高纳也可以通过增加纤维的数量来提高纳米发电机的输出能量米发电机的输出能量. 文章审稿人认为：文章审稿人认为：“这是一项很有创这是一项很有创意、具有突破性的研究意、具有突破性的研究.作者的思路是作者的思路是革命性的革命性的. .” 王中林认为王中林认为, , 新成果将为纳米发新成果将为纳米发电机在生物技术、纳米器件、个人携带式电机在生物技术、纳米器件、个人携带式电子设备以及国防技术等领域的应用开拓电子设备以及国防技术等领域的应用开拓更为广泛的空间更为广泛的空间. . “今天今天, 纳米科技已经从早期对纳米材料结构纳米科技已经从早期对纳米材料结构和基本物理化学特性的研究和基本物理化

12、学特性的研究, 发展到利用纳米材发展到利用纳米材料的优良特性有目的地制造纳米器件料的优良特性有目的地制造纳米器件, 各种各样各种各样的纳米器件被纷纷制造出来的纳米器件被纷纷制造出来, 如纳米传感器、纳如纳米传感器、纳米电动机甚至纳米机器人等米电动机甚至纳米机器人等.” 王中林说王中林说, “但与此但与此同时同时, 为这些微型化、集成化的纳米器件提供能为这些微型化、集成化的纳米器件提供能量仍是传统电源量仍是传统电源, 如电池如电池. 因此因此, 迫切需要开发出迫切需要开发出纳米尺度的电源系统纳米尺度的电源系统, 为纳米器件的进一步小型为纳米器件的进一步小型化、集成化提供基本能源化、集成化提供基本能源.” 目前目前, 已经有已经有BBC (英国广播公司英国广播公司) 、NBC (美国国家广播公司美国国家广播公司)、PBS (美国公美国公共广播公司共广播公司)、国家地理国家地理等多家国际等多家国际权威新闻媒体对这一重要的科学成果进行权威新闻媒体对这一重要的科学成果进行了报道了报道.(a) 低倍扫描电子显微镜照片显示两个互相缠绕的、表低倍扫描电子显微镜照片显示两个互相缠绕