大学物理 课件 第0章 物理学导论

物理学导论

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论视频中国科大智能机器人佳佳

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论“神舟”七号载人飞船发射火箭等待发射点火瞬间回首过去，我们不禁感叹，世界变化得多么快！我们不禁要问，谁使我们这个世界变化得这么快？这就是现代科学技术，是现代科学的基础——物理学！

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论一三、怎样学习物理学?一、什么是物理学？二、为什么要学习物理学?

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论一、什么是物理学？物理学(Physics)物质结构物质相互作用物质运动规律

物理学是关于大自然规律的科学，是研究物质世界最基本形态的科学。

万物之理Theoryofeverything（一）物理学研究对象

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论1、物质结构：物质存在的基本单元粒子

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论物质结构：物质存在的基本形式粒子和场

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论2、物质相互作用四大作用力：引力电磁力弱作用力强作用力

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论3、物质运动形式机械运动、热运动、电磁运动、化学变化，生物运动、宇宙演化。。。。。等等物质运动规律

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论（二）物理学研究的范围——物质世界的层次微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宏观物质macroscopic宇观物质cosmological

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论大学物理教学大学物理教学山E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小的细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒星的距离太阳系太阳哈勃半径超星系团人蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次大学物理教学（三）物理学分类物理现象

按空间尺度划分：量子力学经典物理学宇宙物理学

按速率大小划分：相对论物理学非相对论物理学

按客体大小划分：微观系统宏观系统

宇观系统

按运动速度划分：常速现象高速现象

按研究方法划分：实验物理学理论物理学计算物理学

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论物理学的基本框架：

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论●牛顿力学

17世纪伽利略、开普勒、牛顿

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

18-19世纪库仑、法拉第、麦克斯韦

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

18-19世纪卡特、焦耳、开尔文、卡诺

研究物质热运动的统计规律及其宏观表现●

相对论

1905、1915爱因斯坦

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

20世纪普朗克、玻尔、薛定谔、海森堡、狄拉克

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

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论●天上和地上宏观物体统一牛顿定律、万有引力

定律

●电和磁的统一麦克斯韦电磁理论●质量和能量的统一

爱因斯坦质能方程●

粒子性和波动性的统一

波粒二象性理论●

时间和空间的统一

爱因斯坦相对论物理学的几次大统一

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物理学是一切自然科学的基础物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学、环境科学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。（四）物理学是构成自然科学的理论基础

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物理学派生出来的分支及交叉学科粒子物理学原子核物理学原子分子物理学微电子物理学凝聚态物理学激光物理学等离子体物理学地球物理学生物物理学天体物理学宇宙射线物理学

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论（五）物理学与技术20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科层析成像技术(CT)超导电子技术粒子散射实验X射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论核能的利用激光器的产生

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论电子计算机的诞生●

1947年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始●

1962年发明了集成电路●

70年代后期出现了大规模集成电路●

192526年建立了量子力学●

1928年索末菲提出能带的猜想●

1929年派尔斯提出禁带、空穴的概念

同年贝特提出了费米面的概念

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论●

当今物理学和科学技术的关系相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。——李政道

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论二、为什么要学习物理学?

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论（一）物理学具有开放性:物理学与其它自然学科也没有分界线。物理学的门户总是开放的，鼓励跨学科的交流与沟通、促进学科交叉—量子化学、生物物理、物理化学。。。人们戏称：物理是母鸡物理思想强大的渗透性

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论（二）物理学的方法和科学态度提出命题理论解释理论预言实验验证修改理论现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学

从新的观测事实或实验事实中提炼出来，或从已有原理中推演出来

建立模型；用已知原理对命题作定性解释，进行逻辑推理和数学演算

一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则

当一个理论与实验事实不符时，它就面临着被修改或被推翻

新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言三、怎样学习物理学著名物理学家爱因斯坦说：

发展独立思考和独立判断的一般能力，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。

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论●

学习的关键：●学习的重点：●物理模型

●数学表述

●研究方法勤于思考悟物穷理3大件：课本、笔记本、草稿本；●学习要求：

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《普通物理学》程守洙，江之永等编

高等教育出版社《改变世界的物理学》倪光炯著复