北邮-大学物理绪论-课件

大学物理学大学物理学绪论什么是物理学？为什么要学习大学物理？如何学好大学物理？补充：矢量运算简介绪论什么是物理学？什么是物理学中国的物理学发展历程物理学的研究对象物理学的研究方法大学物理课程的任务绪论什么是物理学绪论一什么是物理学？物理：Physics

——

自然哲学物

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物质的结构和性质理

——

物质的运动和变化规律物理：研究物质的基本结构、基本相互作用和基本运动规律的科学。古代，无论在中国还是在西方，哲学和科学本是一家。文艺复兴以后，自然科学开始与哲学分离而成为独立的学科，而物理学也逐渐成为自然科学的一个重要分支。物理学既是一门科学，也是一种文化，它是人类思想文明的源泉。一什么是物理学？物理：Physics——自然哲学物在古代，中国对物质的起源问题上提出了“五行说”，即世界是由金、木、水、火、土五种元素组成的。在《易经》的注解书《易传》中说：“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”

“太极”——

宇宙本体，“两仪”——阴阳，“四象”——春夏秋冬四时“八卦”——天、地、雷、风、水、火、山、泽。意思是把世界上万物变化的原因都归之于阴阳的相互作用。

在古代，中国对物质的起源问题上提出了“五行说”，即世界是由金现代：物理学家把世界分成四个层次来观察，那就是宇观、宏观、介观和微观。西方也有类似的“四根说”：认为火、水、土、气是组成物质的基本元素。德谟克利特(Democritus,460BC~370BC)提出“原子论”，“原子”——atom

一词在希腊文中的原意是“不可分割”，当时认为原子的种类和数量都无限多，在空间处于永恒的运动之中，一切物质都是由不可分割的原子组成的。现代：物理学家把世界分成四个层次来观察，西方也有类似的“四根二中国的物理学发展历程物理学与哲学混为一体,“天人合一”天文、力、声、光、电的成就近代中国物理的艰辛现代物理的发展二中国的物理学发展历程物理学与哲学混为一体,“天人合一

“物理”一词在2300前的先秦时期就出现了，它泛指人类对自然界及人类自身的理性认识或世界万物的道理。当时的思想家认为自然界的规律和人文社会的规律是统一的，人文社会的法则也应该归结为天地、自然的法则；后来有人把这个观点概括为“天人合一”。物理学的发展历程“物理”一词在2300前的先秦时期就出现了，它泛指人类对自物格而后致知，致知而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，身修而后家齐，家齐而后国治，国治而后天下平。朱熹：(“物格者，物理之极处无不到也。知至者，吾心之所知无不尽也”。）

人们首先要尽力探求世界万物的道理，深入理解得到的各种知识，才会有坚定的信念，修养好个人的品德；每个人有了崇高的品德，就能处理好家族、社会与国家的关系，达到天下大同。

物格而后致知，致知而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，身修Astronomicalobservationfacilitiesin1442,BeijingCelestialGlobeofZhangHengin1251.天文学与古代历法：通过长期观测，中国创造了与农业经济相结合的农历，促进了农业经济的发展，并延用至今,这是天体力学的起源。AstronomicalobservationfacilThe65ChimeBellsofMarquisYiofZengEachbellcanproduce2toneswhenstruck

(WarringStatesPeriod(475-221B.C.))2.声学：

在乐器制作、声音传播规律的掌握以及具备完美听觉的音乐殿堂的建造上都取得了突出的成就。如被誉为20世纪考古学的重大事件的湖北随县出土的曾侯乙编钟是中国古代声学的杰作The65ChimeBellsofMarquisPerformancewithChimeBellsinParis(2000)PerformancewithChimeBellsi3.光学：

在光学方面，在墨子的“墨经”中对几何光学的现象已有相当完整的表述，当时已发现了小孔成像技术，发展了金属放大镜技术….等能够在反射光中现出背面纹饰的镜子3.光学：能够在反射光中现出背面纹饰的镜子4.力学：

在杠杆原理、静力平衡原理以及在秤量工具和建筑结构等方面也很早就有很多建树斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“战士”

榫卯是抗击地震的关键

4.力学：斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“战士”榫卯是抗击5.中国近代物理学的起步比西方晚了200

多年！

长期封建统治下的伦理道德与文化观念不利于近代科学的萌发清朝“闭关锁国”政策阻止西方近代科学的传入我国的传统文化比较讲究实用,缺乏科学探索和建立理性思维体系的动力。基础科学代表着一种探索，其目标在于揭示和认识客观世界的基本规律；它的动机是求知、求真，对真理的追求！5.中国近代物理学的起步比西方晚了200多年！长期封建统

鸦片战争的惨痛教训，激励国人“兴学救国”开始以译书、建学、派留学生等方式向西方学习现代科学技术我国正式用物理学作为Physics的学名是1900年从日文翻译的“物理学”出版开始的

1919年的“五四”运动高举“科学、民主”的大旗，使发展近代物理和科学成为中国人民摒弃陈腐思想、制度，争取民族独立解放，建立新中国的重要组成部份近代物理在苦难中艰辛创业鸦片战争的惨痛教训，激励国人“兴学救国”开始以译书、建学、改革开放、科教兴国与中国物理的春天改革开放、科教兴国北京高能正负电子对撞机5.6Gev1988年10月16日凌晨5点56分,正负电子对撞机首次对撞成功

重大科学工程的建设北京高能正负电子对撞机5.6Gev重大科学工程的建设美国Fermi实验室质子-反质子对撞机TEVATRON

2Tev美国Fermi实验室质子-反质子对撞机TEVATRONBEPC中国北京ee+-5.6GevTRISTAN日筑波ee+-70GevTEVATRON美Fermipp2TevLHCCERNpp14Tev对撞机的几种实例对反应有贡献的是质心系统中的能量BEPC中国北京ee+-5.6GevTRISTAN日筑波e扭秤调制法检验光子静止质量上限将国际上同类实验上限提高约20倍!华中科技大学教授：罗俊

2002年扭秤调制实验结果给出：最近改进方案实验结果：扭秤调制法检验光子静止质量上限将国际上同类实验上限提高约20神光－Ⅱ靶场系统神光－Ⅱ靶场系统靶场系统概貌传输空间滤波器(SF2)输出端真空靶室神光-III原型靶室靶场系统概貌传输空间滤波器(SF2)输出端真空靶室神光-II三、物理学的研究对象宇宙物质运动三、物理学的研究对象宇宙物理学的研究对象(一)—宇宙物理学的研究对象(一)—宇宙1.探索——宇宙从哪里来?又向何处去?上帝创世说与盘古开天地老子:天下万物生于有,有生于无道生一,一生二,二生三,三生万物霍金:宇宙存在起始点,而且有生于无1.探索——宇宙从哪里来?又向何处去?上帝创世说与盘古开天地勇气号火星探测器于2003年六月升空勇气号火星探测器于2003年六月升空“勇气”号和“机遇”号分别于2004年1月3日和1月24日在火星不同区域着陆机遇号传回照片“勇气”号和“机遇”号分别于2004年1月3日和1月24日在“卡西尼”号土星探测器进入土星轨道效果图(NASA图片)美航空航天局(NASA)和欧空局(ESA)合作研究的“卡西尼—惠更斯”土星探测器经过6年半35.2亿公里的飞行，2004年7月1日成功进入了土星轨道。并且向地球传回了几组照片。“卡西尼”号土星探测器进入土星轨道效果图(NASA图片)美中国人的光荣与梦想神舟系列飞船中国人的光荣与梦想神舟系列飞船北邮-大学物理绪论-课件探索宇宙的代价2003年2月1号，哥伦比亚号返航时坠毁探索宇宙的代价2003年2月1号，哥伦比亚号返航时坠毁2.大爆炸宇宙学

1940sGamov和Alpher首先提出宇宙起源于约150亿年前一次猛烈的巨大爆炸。宇宙的爆炸是空间的膨胀，物质则随着空间膨胀（宇宙是无中心的）。随着宇宙膨胀和温度降低，构成物质的原初元素相继形成

GeorgeGamov2.大爆炸宇宙学1940sGamov和Alpher首先提PossibleFatesoftheUniversePossibleFatesoftheUniverse3.宇宙的概貌宇宙中的天体分为不同的层次:恒星(伴随着行星)星系

星系团

超星系团

宇宙

地球其他行星太阳系小天体与行星际物质美丽的地球以太阳系行星为例（1）行星层次3.宇宙的概貌地球美丽的地球以太阳系行星为例（1）行星太阳系的行星太阳和行星地球火星金星土星木星水星天王星海王星冥王星太阳系的行星太阳和行星地球火星金星土星木星水星天王星海王星

天体的尺度：

地球——一个精测孤本，其它天体离我们都远。1秒差距:1pc=3.1×1016m=3.3光年1光年：1l.y.=9.46×1015m

光谱测量：探明天体的原子、分子、离子以及其它粒子的丰度；了解物质状态、温度、密度、磁场、电场……；均为对物理量的测量。

天文观测的“观”是远远地看天体发出的光；

“测”是远远地测量光所带来的物理信息。天体的测量和尺度日地距离:1AU=1.5亿公里天体的尺度：地球——一个精测孤本，其它天体离我们（2）恒星层次

其他恒星：比邻星、天狼星等

太阳：

M⊙=1.99×1030kgL⊙=3.90×1026WR⊙=7×105km

星际间物质炽热的太阳（2）恒星层次其他恒星：太阳：星际间物质炽热的太阳（3）星系层次

银河系（1011颗恒星）

星际物质和尘埃物质

河外星系（106个大星系）银河系(侧视)星系由几十亿至几千亿颗恒星构成

星系的尺度在pc量级（3）星系层次银河系星际物质和河外星系银河系(侧视)星银河系(顶视)

银河系的质量约为1011M⊙

银河系约有

1011

颗恒星银河系(顶视)银河系的质量约为1011M⊙银河系约有银河系全貌银河系全貌河外星系

螺旋星云M83河外星系螺旋星云M83（4）星系团：已发现上万个星系团

星系团尺度在Mpc量级

本星系团：由银河系所属的星系团，大小麦哲仑云、仙女座星云等40多个星系组成。

星系团：星系结合而成的星系团

（5）超星系团

本超星系团：由本星系群、室女星系团、大熊座星系团等50多个星系团组成。

空洞：例如几十Mpc的范围内几乎没有星系存在。超星系团尺度在100Mpc量级超星系团和空洞是宇宙结构中最大的层次（4）星系团：已发现上万个星系团星系团尺度在Mpc量级本各层次天体的尺度

天体层次尺度(单位：光年)

地球直径1.3×10-9

太阳直径1.5×10-7

太阳系范围

约10-3

最近恒星距离

约4

银河系范围

约105

近处星系距离

约106

本星系团大小

约107

可测宇宙范围

约1.5×1010各层次天体的尺度天体层次尺度(单位：光年)地球直宇宙学原理和哈勃定律宇宙学原理:宇宙从小尺度看物质分布不均匀，但从宇观尺度看可认为是均匀的（固体微观看不均匀宏观看均匀）。大爆炸宇宙学理论简介“Themostincomprehensiblethingabouttheuniverseisthatitiscomprehensible.”——Einstein哈勃定律：哈勃得出了视向速度V与距离d之间大致的线性正比关系。现代精确观测已证实这种线性正比关系：

V=H0×d宇宙学原理和哈勃定律大爆炸宇宙学理论简介“Themost哈勃望远镜进一步发现：河外星系；证明黑洞的存在；宇宙膨胀；提供新的恒星形成和消失的照片；捕捉到彗星与木星相撞的壮观景象。哈勃轨道：地球上空375英里，97分钟绕地球一周神舟轨道：地球上空343公里，92分钟绕地球一周1990年发射了哈勃太空望远镜哈勃望远镜进一步发现：哈勃轨道：地球上空375英里，97微波背景辐射分析宇宙早期星系团发现:

一种暗能量正在驱动着宇宙加速膨胀微波背景辐射分析宇宙早期星系团发现:人类目前还不理解暗能量和暗物质的本质宇宙的组成重元素0.03%中微子0.3%星系物质0.5%自由氢和氦3.17%暗物质23%暗能量73%人类目前还宇宙的组成重元素中微子星系物质自由氢和氦暗物质暗能宇宙起源于150-200亿年前的一次大爆炸，在产生的初始，半径很小，能量和温度很高，以后随着宇宙的膨胀，温度下降，逐渐形成多层次的物质结构，直到星体、星系。1948年Gamove,Alpher,Bethe提出大爆炸宇宙模型理论预言：

He丰度为0.25,

存在均匀充满空间温度为5K左右的背景黑体辐射宇宙起源于150-200亿年前的一次大爆炸，1948年Gam按现代的大爆炸宇宙模型，宇宙的演化过程如下：(1)宇宙创生期爆炸010－44s，T~1032k,

宇宙处于高温、高压、高密度状态(2)宇宙的极早期

10-4310-36s,T~1028k，粒子平均能量1015GeV,，宇宙暴涨,增大~1050倍；按现代的大爆炸宇宙模型，宇宙的演化过程如下：(2)宇宙的极10-10s以后：T~1014k

弱电相变——弱作用和电磁作用分离，完成了四种相互作用逐一分化出来的过程。1s后：

温度下降到1010K

光子不再有足够的能量产生粒子；中微子脱耦而独立出来。10-2s后：

1.0×1011K1.0×107eV：宇宙充满光子、电子、正电子、中微子，三种夸克可以形成中子、质子及其它强子,粒子不断碰撞转化,整个宇宙处于热力学平衡。人们探索微观世界和宇宙结构的努力在这里会合了！宇宙生成史上第一个重要时期——进入高能物理学研究领域(3)宇宙的早期

10-36102s,T~1027kT~109k,

大爆炸后10-36s

大统一相变——强作用同电磁、弱作用分离，物质和反物质之间的不对称性出现；10-10s以后：T~1014k1s后：温度下降到15s后：e、e+电子湮灭，自由中子衰变3分钟后：

温度降到109K，p、n结合成2H、4He核宇宙生成史上的第二个重要时期5s后：e、e+电子湮灭，自由中子衰变3分钟后：(4)辐射为主时期

0–1012s(几十万年,每年3.15×107s)

辐射和实物粒子处于热平衡,(5)实物为主时期1012s–现在,40万年：中性原子形成,辐射与实物相互作用减弱；50亿年：星系形成，太阳系形成；(6)暗能量为主时期70亿年左右–现在(4)辐射为主时期辐射和实物粒子处于热平衡,(5)实物1989年，为研究宇宙背景辐射发射了“宇宙背景探测者”卫星(COBE)宇宙背景探测者(COBE)COBE卫星在30多个波长上，每个波长用四个仪器做测量。1989年，为研究宇宙背景辐射发射了宇宙背景探测者(COBE目前的吻合值：T=2.728±0.004K第一批卫星数据表明：在从0.05cm到30cm的最重要的频谱波段上，该辐射的谱分布与温度为

2.375K±0.006K的理想黑体吻合！大爆炸宇宙学模型令人信服的又一证据！目前的吻合值：第一批卫星数据表明：大爆炸宇宙学模型令人信服的美两位物理学家凭借宇宙背景辐射研究成果获奖约翰·马瑟乔治·斯穆特2006年度诺贝尔物理学奖美两位物理学家凭借宇宙背景辐射研究成果获奖约翰·马瑟乔治宇宙中的核丰度按大爆炸理论,在爆炸后很快就产生了H,几分钟后(T~1010109k)聚变成He和其它一些轻核,

1991年G.Steigman等人用最新的核反应载面和中子寿命的数据计算了这些核的丰度，得出：

H:74%,

4He:24%,

2H和3He:10-4,7Li:10-10与实验测量值非常符合。跨越10个量级的数据都与实验符合决不是偶然的。这是对大爆炸模型的有力支持！宇宙中的核丰度这是对大爆炸模型的有力支持！大爆炸模型面临的挑战分析结果表明，星系象是集中在一堆肥皂泡的泡壁上：壁上星系密度为平均值的5倍，而泡内密度则为平均值的1/5(称为“空洞”)。(1)星系分布的大尺度结构为何如此不均匀？20世纪80年代末，发现了目前宇宙中已知的最大结构——长达5亿光年的“长城”，在那里集中了比最大的星系还大1万倍的质量!这样大尺度的不均匀性是如何形成的?除了引力之外还有无别的力量参与?

——这是任何宇宙演化理论都必须回答的关键问题之一。大爆炸模型面临的挑战分析结果表明，星系象是集中在一堆肥皂泡的尺度越大的天体，暗物体的比例越大，平均宇宙密度中，暗物体要占90%以上！？(2)暗物质是什么？由动力学方法测定的星系质量由光度推算出来的星系质量＞存在着未能直接探测到的“暗物体”暗物体在宇宙整体中份量如此之大是一大挑战是一时还探测不到的暗弱恒星、行星、气体?是根本没有光信息的黑洞?是带有微小质量的中微子?是除引力作用外不参与其它作用的某种亚原子粒子?尺度越大的天体，暗物体的比例越大，(2)暗物质是什么？由动力暗能量是什么？？？？真空能量（宇宙常数）？动力学场？（Quintessence）暗能量是新世纪的“以太”？暗能量是什么？？？？真空能量（宇宙常数）？物理学的研究对象(二)—物质

实物粒子物质是无限可分的吗?

什么是场物质?

介观物理与纳米电子学物理学的研究对象(二)—物质实物粒子J.J.Thomson’sPlumPuddingModeloftheAtom(1897)Heproposedthattheelectronsareembeddedinapositivelycharged‘pudding’J.J.Thomson’sPlumPuddingMoRutherford’sDiscoveryoftheAtomicNucleus(1911)Hefoundthat,onceinawhile,thea-particleswerescatteredbackwardsbythetarget1908诺贝尔化学奖Rutherford’sDiscoveryoftheAlphaScattering

AlphaScatteringSolarSystemModeloftheAtomTheatomconsistsofelectronsorbitingaroundsmallbutdensecentralnucleusSolarSystemModeloftheAtomBohr’sModeloftheHydrogenAtom

(1913)HeproposedthatonlycertainorbitsfortheelectronareallowedBohr’sModeloftheHydrogenA物质是无限可分的吗---“毛子”

物质是无限可分的吗---“毛子”

1955年1月15日，毛泽东主持书记处扩大会议，钱三强讲到核原理时，毛插问：“原子核，是由中子和质子组成的吗﹖”“是这样。”“质子、中子又是什么东西组成的呢﹖”钱回答：“根据现在科学研究的最新成果，只知道质子、中子是构成原子的基本粒子。基本粒子，也就是最小的、不可分的。”毛却从容地说：“以哲学的观点来说，物质是无限可分的。质子、中子、电子也应该是可分的。一分为二，对立统一嘛！”后来的事实证明，此一论题的胜者，正是毛泽东。1977年，世界第七届粒子物理学会在夏威夷召开，诺贝尔奖得主格拉肖发言，把物理学家研究物质结构的历程比作剥洋葱，他说：“洋葱还有更深的一层吗﹖夸克和轻子是否都有共同的更基本的组成部分呢﹖许多中国物理学家一直是维护这种观念的。我提议把构成物质的所有这些假设的组成部分命名为‘毛粒子’，以纪念毛泽东，因为他一贯主张自然界有更深的统一。”

1955年1月15日，毛泽东主持书记处扩大会议，钱三强TheScanningTunnelingMicroscopeTheNobelPrizeinPhysics1986"fortheirdesignofthescanningtunnelingmicroscope"TheScanningTunnelingMicrosc二十世纪八十~九十年代迅速发展起来的人工设计材料，像超晶格、纳米（10-9m）材料和光子晶体等都开辟一个崭新的材料科学新时代，有人预言：二十一世纪将会是人工设计材料的世纪。人工设计材料则意味着人们将按自己的需要去设计并通过人工制作重新排列原子或原子集团，使得这种材料具有人们希望有的特性。

一氧化碳分子竖立在铂表面上、分子间距约0.5纳米的“分子人。从头到脚只有5纳米，堪称世界上最小的人形图案二十世纪八十~九十年代迅速发展起来的人工设计材料，像超晶重庆大学研制的扫描隧道显微镜重庆大学研制的扫描隧道显微镜物理学的研究对象(二)—场物质物理学的研究对象(二)—场物质磁场的应用（MRI）TheNobelPrizeinPhysics2003磁场的应用（MRI）TheNobelPrizeinP物理学的研究对象(三)—运动运动的四种形式:

物理(化学)运动生物运动思维运动社会运动物理运动的分类:(低高速)

机械运动;

分子热运动;

电磁运动;

原子及原子核内部运动物理学的研究对象(三)—运动运动的四种形式:机械运动机械运动分子热运动Bose-Einsteincondensate(BEC)NobelPrizeinPhysicsin2001

分子热运动Bose-Einsteincondensate电磁运动（Maxwell方程组）电磁运动（Maxwell方程组）原子及原子核内部运动FusionPowerstheSunandOtherStars原子及原子核内部运动FusionPowerstheSu美国投到日本广岛的原子弹“小男孩”美国投到日本长崎的原子弹“胖子”枪法内爆法美国投到日本广岛美国投到日本长崎枪法内爆法我国广东大亚湾核电站我国广东大亚湾核电站我国自行研制建造的核潜艇我国自行研制建造的核潜艇谁真的理解运动??？

谁真的理解运动??？

绝对时空观与相对时空观

时间是绝对的均匀的吗?

空间是弯曲的吗?

质量与运动无关吗?HowdidEinsteinarriveatthespecialtheoryofrelativity?绝对时空观与相对时空观时间是绝对的均匀的吗?Howdi过去与未来过去与未来弯曲时空与黑洞back弯曲时空与黑洞back四、物理学的研究方法“科学是一种方法”。——R.P费曼“我从不迷信权威，但命运捉弄了我——我自己变成了权威”

——爱因斯坦正如一个古老的故事所讲的那样，学生从老师那里得到的，应该是一个点石成金的法则

，而不是一堆金子

。四、物理学的研究方法“科学是一种方法”。——R.P费曼1.物理学本质上是实验科学1.物理学本质上是实验科学理论家与实验家理论家与实验家2.物理规律的相对性与绝对性2.物理规律的相对性与绝对性3.继承与创新3.继承与创新TychoBrahe,1546-1601SirIsaacNewton,1643-1727NicolausCopernicus,1473-1543ClaudiusPtolemy,85-165JohannesKepler,1571-1630GalileoGalilei,1564-1642Newtonsaid：Istandontheshouldersofthesegiants;thelastoneisGalileo.EgyptTychoBrahe,1546-1601SirIsaa创新是科学研究的灵魂

想象力比知识更重要创新是科学研究的灵魂

想象力比知识更重要

4.新世纪的挑战和机遇从微观到宇观的各个尺度上我们现在的认识还不能理解的现象和问题大量涌现—物理学上空的一团乌云各种跨学科的研究，特别是生命科学和信息科学的崛起，如纳米-生物-信息-认知技术的汇聚和发展都呼唤着物理学发展新思想、新理论和新设备、新方法

人类社会在可持续发展上所面临的严重挑战，包括能源、环保、人口健康和自然灾害预测等也都要求物理学提供应对这些挑战的科学基础4.新世纪的挑战和机遇从微观到宇观的各个尺度上我们现在的认五、大学物理课程的任务：希望：物理知识、原理、方法、理念使大家终身受益。目标：学好物理学，为以后专业课程的学习打下坚实的基础！！

开启科学的大门，获取科学的指南遨游五彩缤纷的自然界五、大学物理课程的任务：希望：物理知识、原理、方法、理念目标温家宝总理：

“读书不只要读课本上的，课本上的只是停留在认知的阶段，大学里面的老师能教给你的是一些基本的东西，真正的掌握运用在于自己的努力和创新……”

温家宝总理：

“读书不只要读课本上的，祝愿：

我们愉快地学习《大学物理》！成为你们的良师益友！祝愿：与中学物理的区别：标量矢量；恒量为主变量为主；定性分析定量计算二、为什么要学习大学物理？1.物理学是一切自然科学的基础2.根据物理学原理设计制造的仪器设备被广泛应用3.由于物理学的普遍性和基本性，形成一系列派生和交叉学科三、如何学好大学物理？a.勤于思考，悟物穷理，建立自己的物理图象b.注意物理规律的表述（文字描述、公式表示）和适用范围

c.通过做题，深入理解并熟练应用所学基本理论d.物理学是一门实验科学，结合实验来加深理解学习物理学的困难：1）内容广泛：涵盖力学、热学、光学、电磁学等领域；2）时空跨度大：从经典到近代，从宏观到微观；3）方法变化大：从中学的常量问题到应用矢量和微积分处理复杂的变量问题。与中学物理的区别：二、为什么要学习大学物理？1.物理学是一矢量的概念起源于对运动和力的研究。力和速度等物理量需要用其大小和方向来表示•长度为零的矢量叫零矢量•大小为矢量的模，记为•长度为1的矢量叫单位矢量，记为单位矢量用来表示空间的方向•大小相等、方向相反的矢量互为负矢量，如与一.矢量：有大小,方向,满足平行四边形法则的量矢量运算简介物理中矢量总有它的作用点，不同作用点的矢量相互运算，甚至是没有意义的。一些矢量是可以经过平行移动，移到一点上再作运算，这种矢量叫自由矢量。矢量的概念起源于对运动和力的研究。•长度为零的矢量叫零矢量•二.矢量的加法与数乘规则1)2)3)加法交换律加法结合律数乘结合律数乘分配律二.矢量的加法与数乘规则1)2)3)加法交换律加法结合律数乘4)矢量可表示成单位矢量与标量数的乘积三.直角坐标中的矢量为三坐标轴的单位矢量，或基矢若矢量与三个轴的夹角为的单位矢量对两个可移到一条直线上的矢量和矢量的方向余弦矢量的方向余弦是该矢量同方向的单位矢量的坐标4)矢量可表示成单位矢量与标量数的乘积三.直角坐标中的矢量为例：求矢量的方向余弦解：按坐标轴分解后的矢量可用三个标量表示、运算例：求矢量若矢量随时间变化的函数为四、矢量的导数如果极限存在，此极限就是矢量函数在自变量为时的微商，记为矢量的导数仍是矢量若矢量随时间变化的函数为四、矢量的导数如果极限五.矢量的点乘(标量积)点乘运算规则3)点乘的分配律点乘的常用性质还有：点乘结果为标量，比如功的计算五.矢量的点乘(标量积)点乘运算规则3)点乘的分配律点乘的常六.矢量的叉乘(矢量积)在物理中常有两个相互垂直的矢量相互作用，呈现出某些特殊效应，例如动量矩、力矩及运动电荷伴存的磁场等。叉乘是描述这类效应的矢量运算。叉乘用×表示，其积为矢量，所以叫矢量积。若是交角为的两个矢量，则叉乘定义为

是由叉乘符号规定的，两矢量所在平面的右手系法线方向的单位矢量.右手系:将右手拇指伸直，其余四指并拢指向的方向，并沿的计算方向弯向，拇指所指的方向就是的方向.六.矢量的叉乘(矢量积)在物理中常有两个相互垂直的矢量相互作设想有以和为一对邻边的平行四边形，其面积可表示为则叉乘之值是以两矢量为邻边构成的平行四边形的面积。1)叉乘的反交换律2)叉乘与数乘的结合律3)叉乘的分配律4)直角坐标系中的叉乘运算行列式形式易记设想有以和为一对邻边的平行四边形，其面积可表示一、什么是物理学？●

物质的运动形式物理学是研究物质运动规律及其相互作用的科学。万物之理“运动是物质的存在形式，物质的固有属性”。——《自然辩证法》——力学(ClassicalMechanics)

——热学(Thermodymics)

——电磁学、光学(Electromagnetics、Optics)

——原子物理学(AtomicsPhysics)

机械运动分子热运动电磁运动原子原子核运动其它微观粒子运动●

物理学的发展史1.经典物理学（

19世纪末以前）经典力学、热力学、电磁学、光学2.近代物理学（19世纪末至今）狭义相对论、量子力学●

课程安排本学期：经典力学、电学、热学下学期：磁学、振动与波、光学、近代物理一、什么是物理学？●物质的运动形式物理学是研究物质运动规律物理学的研究对象物理学的研究对象观测世界的手段观测世界的手段宇宙的形成宇宙的形成美丽的北极光蝙蝠超声波定位(10万赫兹)美丽的北极光蝙蝠超声波定位(10万赫兹)“怒发冲冠”

激光焊接（高能激光能产生约5500oC的高温把大块硬质材料焊接在一起）“怒发冲冠”激光焊接（高能激光能产生约5500oC的高温把量子围栏扫描隧道显微镜量子围栏扫描隧道显微镜高能加速器氢弹爆炸的瞬间高能加速器氢弹爆炸的瞬间大学物理学大学物理学绪论什么是物理学？为什么要学习大学物理？如何学好大学物理？补充：矢量运算简介绪论什么是物理学？什么是物理学中国的物理学发展历程物理学的研究对象物理学的研究方法大学物理课程的任务绪论什么是物理学绪论一什么是物理学？物理：Physics

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自然哲学物

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物质的结构和性质理

——

物质的运动和变化规律物理：研究物质的基本结构、基本相互作用和基本运动规律的科学。古代，无论在中国还是在西方，哲学和科学本是一家。文艺复兴以后，自然科学开始与哲学分离而成为独立的学科，而物理学也逐渐成为自然科学的一个重要分支。物理学既是一门科学，也是一种文化，它是人类思想文明的源泉。一什么是物理学？物理：Physics——自然哲学物在古代，中国对物质的起源问题上提出了“五行说”，即世界是由金、木、水、火、土五种元素组成的。在《易经》的注解书《易传》中说：“易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦。”

“太极”——

宇宙本体，“两仪”——阴阳，“四象”——春夏秋冬四时“八卦”——天、地、雷、风、水、火、山、泽。意思是把世界上万物变化的原因都归之于阴阳的相互作用。

在古代，中国对物质的起源问题上提出了“五行说”，即世界是由金现代：物理学家把世界分成四个层次来观察，那就是宇观、宏观、介观和微观。西方也有类似的“四根说”：认为火、水、土、气是组成物质的基本元素。德谟克利特(Democritus,460BC~370BC)提出“原子论”，“原子”——atom

一词在希腊文中的原意是“不可分割”，当时认为原子的种类和数量都无限多，在空间处于永恒的运动之中，一切物质都是由不可分割的原子组成的。现代：物理学家把世界分成四个层次来观察，西方也有类似的“四根二中国的物理学发展历程物理学与哲学混为一体,“天人合一”天文、力、声、光、电的成就近代中国物理的艰辛现代物理的发展二中国的物理学发展历程物理学与哲学混为一体,“天人合一

“物理”一词在2300前的先秦时期就出现了，它泛指人类对自然界及人类自身的理性认识或世界万物的道理。当时的思想家认为自然界的规律和人文社会的规律是统一的，人文社会的法则也应该归结为天地、自然的法则；后来有人把这个观点概括为“天人合一”。物理学的发展历程“物理”一词在2300前的先秦时期就出现了，它泛指人类对自物格而后致知，致知而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，身修而后家齐，家齐而后国治，国治而后天下平。朱熹：(“物格者，物理之极处无不到也。知至者，吾心之所知无不尽也”。）

人们首先要尽力探求世界万物的道理，深入理解得到的各种知识，才会有坚定的信念，修养好个人的品德；每个人有了崇高的品德，就能处理好家族、社会与国家的关系，达到天下大同。

物格而后致知，致知而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修，身修Astronomicalobservationfacilitiesin1442,BeijingCelestialGlobeofZhangHengin1251.天文学与古代历法：通过长期观测，中国创造了与农业经济相结合的农历，促进了农业经济的发展，并延用至今,这是天体力学的起源。AstronomicalobservationfacilThe65ChimeBellsofMarquisYiofZengEachbellcanproduce2toneswhenstruck

(WarringStatesPeriod(475-221B.C.))2.声学：

在乐器制作、声音传播规律的掌握以及具备完美听觉的音乐殿堂的建造上都取得了突出的成就。如被誉为20世纪考古学的重大事件的湖北随县出土的曾侯乙编钟是中国古代声学的杰作The65ChimeBellsofMarquisPerformancewithChimeBellsinParis(2000)PerformancewithChimeBellsi3.光学：

在光学方面，在墨子的“墨经”中对几何光学的现象已有相当完整的表述，当时已发现了小孔成像技术，发展了金属放大镜技术….等能够在反射光中现出背面纹饰的镜子3.光学：能够在反射光中现出背面纹饰的镜子4.力学：

在杠杆原理、静力平衡原理以及在秤量工具和建筑结构等方面也很早就有很多建树斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“战士”

榫卯是抗击地震的关键

4.力学：斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“战士”榫卯是抗击5.中国近代物理学的起步比西方晚了200

多年！

长期封建统治下的伦理道德与文化观念不利于近代科学的萌发清朝“闭关锁国”政策阻止西方近代科学的传入我国的传统文化比较讲究实用,缺乏科学探索和建立理性思维体系的动力。基础科学代表着一种探索，其目标在于揭示和认识客观世界的基本规律；它的动机是求知、求真，对真理的追求！5.中国近代物理学的起步比西方晚了200多年！长期封建统

鸦片战争的惨痛教训，激励国人“兴学救国”开始以译书、建学、派留学生等方式向西方学习现代科学技术我国正式用物理学作为Physics的学名是1900年从日文翻译的“物理学”出版开始的

1919年的“五四”运动高举“科学、民主”的大旗，使发展近代物理和科学成为中国人民摒弃陈腐思想、制度，争取民族独立解放，建立新中国的重要组成部份近代物理在苦难中艰辛创业鸦片战争的惨痛教训，激励国人“兴学救国”开始以译书、建学、改革开放、科教兴国与中国物理的春天改革开放、科教兴国北京高能正负电子对撞机5.6Gev1988年10月16日凌晨5点56分,正负电子对撞机首次对撞成功

重大科学工程的建设北京高能正负电子对撞机5.6Gev重大科学工程的建设美国Fermi实验室质子-反质子对撞机TEVATRON

2Tev美国Fermi实验室质子-反质子对撞机TEVATRONBEPC中国北京ee+-5.6GevTRISTAN日筑波ee+-70GevTEVATRON美Fermipp2TevLHCCERNpp14Tev对撞机的几种实例对反应有贡献的是质心系统中的能量BEPC中国北京ee+-5.6GevTRISTAN日筑波e扭秤调制法检验光子静止质量上限将国际上同类实验上限提高约20倍!华中科技大学教授：罗俊

2002年扭秤调制实验结果给出：最近改进方案实验结果：扭秤调制法检验光子静止质量上限将国际上同类实验上限提高约20神光－Ⅱ靶场系统神光－Ⅱ靶场系统靶场系统概貌传输空间滤波器(SF2)输出端真空靶室神光-III原型靶室靶场系统概貌传输空间滤波器(SF2)输出端真空靶室神光-II三、物理学的研究对象宇宙物质运动三、物理学的研究对象宇宙物理学的研究对象(一)—宇宙物理学的研究对象(一)—宇宙1.探索——宇宙从哪里来?又向何处去?上帝创世说与盘古开天地老子:天下万物生于有,有生于无道生一,一生二,二生三,三生万物霍金:宇宙存在起始点,而且有生于无1.探索——宇宙从哪里来?又向何处去?上帝创世说与盘古开天地勇气号火星探测器于2003年六月升空勇气号火星探测器于2003年六月升空“勇气”号和“机遇”号分别于2004年1月3日和1月24日在火星不同区域着陆机遇号传回照片“勇气”号和“机遇”号分别于2004年1月3日和1月24日在“卡西尼”号土星探测器进入土星轨道效果图(NASA图片)美航空航天局(NASA)和欧空局(ESA)合作研究的“卡西尼—惠更斯”土星探测器经过6年半35.2亿公里的飞行，2004年7月1日成功进入了土星轨道。并且向地球传回了几组照片。“卡西尼”号土星探测器进入土星轨道效果图(NASA图片)美中国人的光荣与梦想神舟系列飞船中国人的光荣与梦想神舟系列飞船北邮-大学物理绪论-课件探索宇宙的代价2003年2月1号，哥伦比亚号返航时坠毁探索宇宙的代价2003年2月1号，哥伦比亚号返航时坠毁2.大爆炸宇宙学

1940sGamov和Alpher首先提出宇宙起源于约150亿年前一次猛烈的巨大爆炸。宇宙的爆炸是空间的膨胀，物质则随着空间膨胀（宇宙是无中心的）。随着宇宙膨胀和温度降低，构成物质的原初元素相继形成

GeorgeGamov2.大爆炸宇宙学1940sGamov和Alpher首先提PossibleFatesoftheUniversePossibleFatesoftheUniverse3.宇宙的概貌宇宙中的天体分为不同的层次:恒星(伴随着行星)星系

星系团

超星系团

宇宙

地球其他行星太阳系小天体与行星际物质美丽的地球以太阳系行星为例（1）行星层次3.宇宙的概貌地球美丽的地球以太阳系行星为例（1）行星太阳系的行星太阳和行星地球火星金星土星木星水星天王星海王星冥王星太阳系的行星太阳和行星地球火星金星土星木星水星天王星海王星

天体的尺度：

地球——一个精测孤本，其它天体离我们都远。1秒差距:1pc=3.1×1016m=3.3光年1光年：1l.y.=9.46×1015m

光谱测量：探明天体的原子、分子、离子以及其它粒子的丰度；了解物质状态、温度、密度、磁场、电场……；均为对物理量的测量。

天文观测的“观”是远远地看天体发出的光；

“测”是远远地测量光所带来的物理信息。天体的测量和尺度日地距离:1AU=1.5亿公里天体的尺度：地球——一个精测孤本，其它天体离我们（2）恒星层次

其他恒星：比邻星、天狼星等

太阳：

M⊙=1.99×1030kgL⊙=3.90×1026WR⊙=7×105km

星际间物质炽热的太阳（2）恒星层次其他恒星：太阳：星际间物质炽热的太阳（3）星系层次

银河系（1011颗恒星）

星际物质和尘埃物质

河外星系（106个大星系）银河系(侧视)星系由几十亿至几千亿颗恒星构成

星系的尺度在pc量级（3）星系层次银河系星际物质和河外星系银河系(侧视)星银河系(顶视)

银河系的质量约为1011M⊙

银河系约有

1011

颗恒星银河系(顶视)银河系的质量约为1011M⊙银河系约有银河系全貌银河系全貌河外星系

螺旋星云M83河外星系螺旋星云M83（4）星系团：已发现上万个星系团

星系团尺度在Mpc量级

本星系团：由银河系所属的星系团，大小麦哲仑云、仙女座星云等40多个星系组成。

星系团：星系结合而成的星系团

（5）超星系团

本超星系团：由本星系群、室女星系团、大熊座星系团等50多个星系团组成。

空洞：例如几十Mpc的范围内几乎没有星系存在。超星系团尺度在100Mpc量级超星系团和空洞是宇宙结构中最大的层次（4）星系团：已发现上万个星系团星系团尺度在Mpc量级本各层次天体的尺度

天体层次尺度(单位：光年)

地球直径1.3×10-9

太阳直径1.5×10-7

太阳系范围

约10-3

最近恒星距离

约4

银河系范围

约105

近处星系距离

约106

本星系团大小

约107

可测宇宙范围

约1.5×1010各层次天体的尺度天体层次尺度(单位：光年)地球直宇宙学原理和哈勃定律宇宙学原理:宇宙从小尺度看物质分布不均匀，但从宇观尺度看可认为是均匀的（固体微观看不均匀宏观看均匀）。大爆炸宇宙学理论简介“Themostincomprehensiblethingabouttheuniverseisthatitiscomprehensible.”——Einstein哈勃定律：哈勃得出了视向速度V与距离d之间大致的线性正比关系。现代精确观测已证实这种线性正比关系：

V=H0×d宇宙学原理和哈勃定律大爆炸宇宙学理论简介“Themost哈勃望远镜进一步发现：河外星系；证明黑洞的存在；宇宙膨胀；提供新的恒星形成和消失的照片；捕捉到彗星与木星相撞的壮观景象。哈勃轨道：地球上空375英里，97分钟绕地球一周神舟轨道：地球上空343公里，92分钟绕地球一周1990年发射了哈勃太空望远镜哈勃望远镜进一步发现：哈勃轨道：地球上空375英里，97微波背景辐射分析宇宙早期星系团发现:

一种暗能量正在驱动着宇宙加速膨胀微波背景辐射分析宇宙早期星系团发现:人类目前还不理解暗能量和暗物质的本质宇宙的组成重元素0.03%中微子0.3%星系物质0.5%自由氢和氦3.17%暗物质23%暗能量73%人类目前还宇宙的组成重元素中微子星系物质自由氢和氦暗物质暗能宇宙起源于150-200亿年前的一次大爆炸，在产生的初始，半径很小，能量和温度很高，以后随着宇宙的膨胀，温度下降，逐渐形成多层次的物质结构，直到星体、星系。1948年Gamove,Alpher,Bethe提出大爆炸宇宙模型理论预言：

He丰度为0.25,

存在均匀充满空间温度为5K左右的背景黑体辐射宇宙起源于150-200亿年前的一次大爆炸，1948年Gam按现代的大爆炸宇宙模型，宇宙的演化过程如下：(1)宇宙创生期爆炸010－44s，T~1032k,

宇宙处于高温、高压、高密度状态(2)宇宙的极早期

10-4310-36s,T~1028k，粒子平均能量1015GeV,，宇宙暴涨,增大~1050倍；按现代的大爆炸宇宙模型，宇宙的演化过程如下：(2)宇宙的极10-10s以后：T~1014k

弱电相变——弱作用和电磁作用分离，完成了四种相互作用逐一分化出来的过程。1s后：

温度下降到1010K

光子不再有足够的能量产生粒子；中微子脱耦而独立出来。10-2s后：

1.0×1011K1.0×107eV：宇宙充满光子、电子、正电子、中微子，三种夸克可以形成中子、质子及其它强子,粒子不断碰撞转化,整个宇宙处于热力学平衡。人们探索微观世界和宇宙结构的努力在这里会合了！宇宙生成史上第一个重要时期——进入高能物理学研究领域(3)宇宙的早期

10-36102s,T~1027kT~109k,

大爆炸后10-36s

大统一相变——强作用同电磁、弱作用分离，物质和反物质之间的不对称性出现；10-10s以后：T~1014k1s后：温度下降到15s后：e、e+电子湮灭，自由中子衰变3分钟后：

温度降到109K，p、n结合成2H、4He核宇宙生成史上的第二个重要时期5s后：e、e+电子湮灭，自由中子衰变3分钟后：(4)辐射为主时期

0–1012s(几十万年,每年3.15×107s)

辐射和实物粒子处于热平衡,(5)实物为主时期1012s–现在,40万年：中性原子形成,辐射与实物相互作用减弱；50亿年：星系形成，太阳系形成；(6)暗能量为主时期70亿年左右–现在(4)辐射为主时期辐射和实物粒子处于热平衡,(5)实物1989年，为研究宇宙背景辐射发射了“宇宙背景探测者”卫星(COBE)宇宙背景探测者(COBE)COBE卫星在30多个波长上，每个波长用四个仪器做测量。1989年，为研究宇宙背景辐射发射了宇宙背景探测者(COBE目前的吻合值：T=2.728±0.004K第一批卫星数据表明：在从0.05cm到30cm的最重要的频谱波段上，该辐射的谱分布与温度为

2.375K±0.006K的理想黑体吻合！大爆炸宇宙学模型令人信服的又一证据！目前的吻合值：第一批卫星数据表明：大爆炸宇宙学模型令人信服的美两位物理学家凭借宇宙背景辐射研究成果获奖约翰·马瑟乔治·斯穆特2006年度诺贝尔物理学奖美两位物理学家凭借宇宙背景辐射研究成果获奖约翰·马瑟乔治宇宙中的核丰度按大爆炸理论,在爆炸后很快就产生了H,几分钟后(T~1010109k)聚变成He和其它一些轻核,

1991年G.Steigman等人用最新的核反应载面和中子寿命的数据计算了这些核的丰度，得出：

H:74%,

4He:24%,

2H和3He:10-4,7Li:10-10与实验测量值非常符合。跨越10个量级的数据都与实验符合决不是偶然的。这是对大爆炸模型的有力支持！宇宙中的核丰度这是对大爆炸模型的有力支持！大爆炸模型面临的挑战分析结果表明，星系象是集中在一堆肥皂泡的泡壁上：壁上星系密度为平均值的5倍，而泡内密度则为平均值的1/5(称为“空洞”)。(1)星系分布的大尺度结构为何如此不均匀？20世纪80年代末，发现了目前宇宙中已知的最大结构——长达5亿光年的“长城”，在那里集中了比最大的星系还大1万倍的质量!这样大尺度的不均匀性是如何形成的?除了引力之外还有无别的力量参与?

——这是任何宇宙演化理论都必须回答的关键问题之一。大爆炸模型面临的挑战分析结果表明，星系象是集中在一堆肥皂泡的尺度越大的天体，暗物体的比例越大，平均宇宙密度中，暗物体要占90%以上！？(2)暗物质是什么？由动力学方法测定的星系质量由光度推算出来的星系质量＞存在着未能直接探测到的“暗物体”暗物体在宇宙整体中份量如此之大是一大挑战是一时还探测不到的暗弱恒星、行星、气体?是根本没有光信息的黑洞?是带有微小质量的中微子?是除引力作用外不参与其它作用的某种亚原子粒子?尺度越大的天体，暗物体的比例越大，(2)暗物质是什么？由动力暗能量是什么？？？？真空能量（宇宙常数）？动力学场？（Quintessence）暗能量是新世纪的“以太”？暗能量是什么？？？？真空能量（宇宙常数）？物理学的研究对象(二)—物质

实物粒子物质是无限可分的吗?

什么是场物质?

介观物理与纳米电子学物理学的研究对象(二)—物质实物粒子J.J.Thomson’sPlumPuddingModeloftheAtom(1897)Heproposedthattheelectronsareembeddedinapositivelycharged‘pudding’J.J.Thomson’sPlumPuddingMoRutherford’sDiscoveryoftheAtomicNucleus(1911)Hefoundthat,onceinawhile,thea-particleswerescatteredbackwardsbythetarget1908诺贝尔化学奖Rutherford’sDiscoveryoftheAlphaScattering

AlphaScatteringSolarSystemModeloftheAtomTheatomconsistsofelectronsorbitingaroundsmallbutdensecentralnucleusSolarSystemModeloftheAtomBohr’sModeloftheHydrogenAtom

(1913)HeproposedthatonlycertainorbitsfortheelectronareallowedBohr’sModeloftheHydrogenA物质是无限可分的吗---“毛子”

物质是无限可分的吗---“毛子”

1955年1月15日，毛泽东主持书记处扩大会议，钱三强讲到核原理时，毛插问：“原子核，是由中子和质子组成的吗﹖”“是这样。”“质子、中子又是什么东西组成的呢﹖”钱回答：“根据现在科学研究的最新成果，只知道质子、中子是构成原子的基本粒子。基本粒子，也就是最小的、不可分的。”毛却从容地说：“以哲学的观点来说，物质是无限可分的。质子、中子、电子也应该是可分的。一分为二，对立统一嘛！”后来的事实证明，此一论题的胜者，正是毛泽东。1977年，世界第七届粒子物理学会在夏威夷召开，诺贝尔奖得主格拉肖发言，把物理学家研究物质结构的历程比作剥洋葱，他说：“洋葱还有更深的一层吗﹖夸克和轻子是否都有共同的更基本的组成部分呢﹖许多中国物理学家一直是维护这种观念的。我提议把构成物质的所有这些假设的组成部分命名为‘毛粒子’，以纪念毛泽东，因为他一贯主张自然界有更深的统一。”

1955年1月15日，毛泽东主持书记处扩大会议，钱三强TheScanningTunnelingMicroscopeTheNobelPrizeinPhysics1986"fortheirdesignofthescanningtunnelingmicroscope"TheScanningTunnelingMicrosc二十世纪八十~九十年代迅速发展起来的人工设计材料，像超晶格、纳米（10-9m）材料和光子晶体等都开辟一个崭新的材料科学新时代，有人预言：二十一世纪将会是人工设计材料的世纪。人工设计材料则意味着人们将按自己的需要去设计并通过人工制作重新排列原子或原子集团，使得这种材料具有人们希望有的特性。

一氧化碳分子竖立在铂表面上、分子间距约0.5纳米的“分子人。从头到脚只有5纳米，堪称世界上最小的人形图案二十世纪八十~九十年代迅速发展起来的人工设计材料，像超晶重庆大学研制的扫描隧道显微镜重庆大学研制的扫描隧道显微镜物理学的研究对象(二)—场物质物理学的研究对象(二)—场物质磁场的应用（MRI）TheNobelPrizeinPhysics2003磁场的应用（MRI）TheNobelPrizeinP物理学的研究对象(三)—运动运动的四种形式:

物理(化学)运动生物运动思维运动社会运动物理运动的分类:(低高速)

机械运动;

分子热运动;

电磁运动;

原子及原子核内部运动物理学的研究对象(三)—运动运动的四种形式:机械运动机械运动分子热运动Bose-Einsteincondensate(BEC)NobelPrizeinPhysicsin2001

分子热运动Bose-Einsteincondensate电磁运动（Maxwell方程组）电磁运动（Maxwell方程组）原子及原子核内部运动FusionPowerstheSunandOtherStars原子及原子核内部运动FusionPowerstheSu美国投到日本广岛的原子弹“小男孩”美国投到日本长崎的原子弹“胖子”枪法内爆法美国投到日本广岛美国投到日本长崎枪法内爆法我国广东大亚湾核电站我国广东大亚湾核电站我国自行研制建造的核潜艇我国自行研制建造的核潜艇谁真的理解运动??？

谁真的理解运动??？

绝对时空观与相对时空观

时间是绝对的均匀的吗?

空间是弯曲的吗?

质量与运动无关吗?HowdidEinsteinarriveatthespecialtheoryofrelativity?绝对时空观与相对时空观时间是绝对的均匀的吗?Howdi过去与未来过去与未来弯曲时空与黑洞back弯曲时空与黑洞back四、物理学的研究方法“科学是一种方法”。——R.P费曼“我从不迷信权威，但命运捉弄了我——我自己变成了权威”

——爱因斯坦正如一个古老的故事所讲的那样，学生从老师那里得到的，应该是一个点石成金的法则

，而不是一堆金子

。四、物理学的研究方法“科学是一种方法”。——R.P费曼1.物理学本质上是实验科学1.物理学本质上是实验科学理论家与实验家理论家与实验家2.物理规律的相对性与绝对性2.物理规律的相对性与绝对性3.继承与创新3.继承与创新TychoBrahe,1546-1601SirIsaacNewton,1643-1727NicolausCopernicus,1473-1543ClaudiusPtolemy,85-165JohannesKepler,1571-1630GalileoGalilei,1564-1642Newtonsaid：Istandontheshouldersofthesegiants;thelas