物理学专题培训市公开课金奖市赛课一等奖课件

物理学史彭pshi56@163.comQQ:52528242第1页第1页物理作业要求:1.各班统一卖有建大抬头暗格纸;2.每班发一份作业，大家抄题，做作业;3.每次作业前面写班级、学号、姓名，订好;4.交作业时，学委按学号排号交;5.发觉抄别人作业，按0记！重做！6.不抄题作业按0记！重做！7.不按时交作业按0记！第2页第2页上大学目的获取知识提升能力没有足够知识就无法结识世界;无法完毕工作岗位要求！没有足够能力就无法改造世界;不能重新！无法完毕高级岗位要求！第3页第3页获取知识基础知识专业知识包括：数学、物理、计算机、外语等。基础知识是专业知识基础，也是工作基础!包括：各种专业基础、专业课程等。专业知识是完毕专业任务必备条件!基础做厚、做牢才也许盖高楼!第4页第4页提升能力获取知识能力创新能力只有具备很强"获取知识能力”才也许不断获取结果！（1)判别所需知识（2)查找书籍和文献（3)自学不能创新人是没有前程!第5页第5页创新思维——一切不完美,都有也许改进单摆：小球质量不变——改变是沙漏摆

摆线长度不变——改变是弹性摆

摆线很长——为0为扭摆（物理摆)…。反常思维诺贝尔物理奖——强互相作用"渐进自由”类比思维改变磁场产生——电场，那么改变电场——?…创新能力第6页第6页为何要学习物理学?物理学是一切自然学科基础，要成为专家必须学好物理学!物理学中思维、研究、内容最丰富、最有效物理学对各种工科专业有直接和间接支撑第7页第7页1.青年人含有较强创造性爱因斯坦、德波罗意、诺贝尔物理奖中一位都是在25-26岁突破。2.人类科技与自然威胁赛跑！直径1公里以上小行星撞击地球，地球生物就会"清零”小行星撞击地球是也许吗?为何要抓紧学习物理学?第8页第8页1937年10月30日直径1500m赫米斯从地球和月球之间飞过!1994年10月另一颗小行星掠过地球编号MN小行星掠过地球第9页第9页要避免小行星撞击地球,必须近早发觉（光学测量技术)准确测定（时间、长度、质量)拟定运动规律（物理规律、计算物理)改变其运动规律（核物理等)总之，要避免小行星撞击地球，必须尽快学好物理学!第10页第10页一、

物理学内涵物理学(Physics)物质结构物质互相作用物质运动规律第11页第11页物质结构

自然界万物由物质构成。物质大体可分为：（1)固态物质（2)液态物质（3)气态物质（4)液晶态物质、…。（5)尚有一个特殊形式物质——场，电场、磁场、电磁场、引力场…。

物理学研究自然界中各类物质结构及各类物质含有各种性质。结识各类物质结构，能够掌握物质共性!第12页第12页物质互相作用

自然界万物都不是独立，各个物质之间每时每刻都在相互作用。在物质内部，组成物质分子、原子每时每刻也在相互作用着。

因为物质不同，其相互作用方式也不同，如（1)固体物体之间摩擦作用；（2)液体物质之间粘滞作用；（3)气体物质之间扩散作用；（4)电场对电场中电荷作用，…。

物理学研究自然界中各类物质各类相互作用所遵照方式和规律。第13页第13页物质运动规律

自然界万物都在永不停息地运动着。

因为物质不同，运动方式不同，各类物质运动所遵照运动规律也不同。如：（1)刚体转动规律；（2)热量传递规律；（3)光干涉、衍射规律等。

物理学研究自然界中各类物质各种运动运动方式和运动规律。物理学是研究物质世界中最基本形态科学第14页第14页

物理学是一门定量科学，需要用一组"物理量”定量地描述物质性质、物体运动规律。

下列通过几种惯用物理量分析，让同窗们理解物理学博大。长度

长度是物理学最惯用物理量之一。国际单位制（SI)中长度单位为：米（m)，这是由于我们周围常见物体尺寸大体在米数量级。物理学中物理量第15页第15页我们已熟悉了常规尺寸物体测量，从我们常见物体向下看

纳米材料颗粒尺寸为——小于100nm（10-7m)。能够用电子显微镜进行观测测量；

分子、原子尺寸为——10-7～10-10m。能够用X射线衍射进行测量，也能够用电子探针隧道显微镜进行观测测量；

原子核、层子、电子尺寸为——10-15m。能够用各种含有量子效应仪器间接进行测量。第16页第16页从我们常见物体向上看

地球尺寸为——106～107m。能够卫星直接进行观测；

太阳系尺寸为——1013m。能够用天文望远镜直接进行测量；

超星系团尺寸为——1024m（100亿光年)。当前，人类能够观测到最远距离为1026m，可用哈勃望远镜进行观测。

人类最短——最长能够观测距离相差1041倍！第17页第17页E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小细胞原子原子核基本粒子DNA长度星系团银河系最近恒星距离太阳系太阳山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层次第18页第18页时间

时间也是物理学最惯用物理量之一。国际单位制（SI)中时间单位为：秒（s)，这是由于我们人类脉搏大体在秒数量级。

我们已熟悉了常规时间间隔测量，让我们向下看：

照相机快门时间间隔为——10-2s；

计算机时钟晶体振动周期为——10-9s（频率1GHz)；

飞秒激光器发出脉冲激光时间间隔为——10-15s；

基本粒子平均寿命为——10-25s。

再让我们向上看：

地球年龄为——1025s（46亿年)；

质子p平均寿命为——1039s。

人类最短——最长能够准确测量时间间隔相差1064倍！第19页第19页质量

质量也是物理学最惯用物理量之一。国际单位制（SI)中质量单位为：公斤（kg)，这是由于我们人类周围常见物体质量大体在公斤数量级。

我们已熟悉了常见物体测量，让我们向下、向上看：

电子质量为——10-31kg;

人类正在测量中微子、引力子质量！

地球质量为——1025kg;

已知宇宙部分质量为——1053kg。

人类最轻——最重能够准确测量质量间隔相差1086倍!

从以上分析能够看出物理学研究范围非常博大！伴随科学技术不断发展，会使得我们看得更近、更远;时间测量更短、更长;物体质量测量更轻、更重。人类迫切需要科技发展来保护人类!如小星球碰地球.第20页第20页物理学分支物理现象

按空间尺度划分：量子力学典型物理学宇宙物理学

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

按运动速度划分：低速现象高速现象

第21页第21页●牛顿力学(Mechanics)

研究物体机械运动基本规律及关于时空相对性规律●

电磁学(Electromagnetism)

研究电磁现象、物质电磁运动规律及电磁辐射等规律●

热力学(Thermodynamics)

研究物质热运动统计规律及其宏观表现●

相对论(Relativity)

研究物体高速运动效应以及相关动力学规律●

量子力学(Quantummechanics)

研究微观物质运动现象以及基本运动规律物理学五大基本理论第22页第22页试验物理理论物理计算物理当代物理学当代物理学构成以试验结果为依据，研究物理规律。以理论分析为主，研究物理规律以计算机为工具，利用数学手段，计算、得出物理结果。物理学是一门最基本科学;是最古老、但发展最快科学;它提供最多、最基本科学研究手段。第23页第23页物理学研究办法提出命题推测答案理论预言实验验证修改理论当代物理学是一门理论和试验高度结合准确科学第24页第24页二、

物理学外延1物理学发展与社会进步紧密相关

物理学重大发展、突破为社会进步提供了也许,促使社会产生巨大奔腾。1.1冶炼技术产生、发展引起了农业革命

处理了吃问题,人类数量大量增长。

冶炼技术关键是物理学金属、合金热性质,如铜、青铜熔点等。1.2牛顿力学、热力学产生、发展引起了第一次工业革命17-18世纪，在牛顿力学、热力学基础上创造了蒸汽机，为人类提供了巨大动力，使工业从手工生产——大规模工业生产，处理了人类"穿”及日用必需品产生问题。第25页第25页1.3电磁学产生、发展引起了第二次工业革命19世纪法拉第、麦克斯韦建立了电磁理论,创造了发电机、电动机、电灯、电讯设备、…,建立起电能时代。极大地解放了产生力,大大丰富了人类物质生活。1.4近代物理学产生、发展引起了第三次工业革命20世纪爱因斯坦、普朗克等建立了相对论、量子理论,创造了核能、半导体、集成电路、激光、超导、…,建立起当代文明时代。1.5当前

当前人类社会进一步发展要求物理学有重大突破。如智能计算机、光子计算机，研究复杂问题（如长期天气预报)都要求计算机计算速度更快、容量更大。

制作这样计算机要求IC片中线宽更细，正在进入纳米范围，要求物理学处理其量子效应。光子计算机要求物理学处理光量子问题，以实现光信号储存、传播、…。第26页第26页2物理学与其它科学关系2.1物理学是一切自然科学基础

物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科基础。

物理学基本概念、研究办法和技术被应用到所有自然科学之中。2.2物理学与其它自然科学结合,派生出来许多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固体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第27页第27页2.3物理学与数学之间有着深刻内在联系

（1)物理学需要数学支持，没有数学强有力支持，物理学不也许定量描述物理规律，不也许发展，如物理学需要用到矢量、微积分、统计学等；

（2)物理学促使了数学发展，如研究基本粒子时，需要“群论”，促使了数学“群论”发展。

历史上许多物理学家也是大数学家，如牛顿等。2.4物理学与科学技术关系

（1)物理学需要科学技术支持，没有科学技术强有力支持，物理学许多理论无法验证。如1958年物理学家提出“在弱互相作用下，宇称不守恒”结论，吴健雄处理了许多技术问题，证实了该结论，才使得该结论得以认可，取得诺贝尔奖；

（2)物理学结论促使了新技术产生和发展。如约色夫建立了著名“量子约色夫效应”，在该理论基础上，形成了量子测量技术，为电压测量提供了原则。第28页第28页物理学和科学技术互相支持发展两种模式:技术——物理——技术（1)第一个模式如电气化进程（2)第二种模式物理——技术——物理如热机创造和使用当前,物理学被公认为科学技术发展中最主要带头学科核能利用激光器产生层析成像技术(CT)超导电子技术a粒子散射试验X射线发觉受激辐射理论低温超导微观理论第29页第29页

总之，物理学支持者其它自然学科和科学技术，反应在两个方面：

（1)直接支持：物理学中原理、公式是自然界遵守普遍规律。其它自然学科和科学技术中原理、公式仅是自然界在特定条件下表征。学好物理学为学习其它自然学科奠定基础。

（2)间接支持：物理学研究问题办法、手段、思维方式最科学、最丰富、最有效，掌握之后，能够应用到其它自然学科学习研究中，能够有效提升自己研究能力。

其它自然学科也为物理学提供了新研究领域。

如基因研究要求更大放大倍数显微镜；更高精度温度控制和测量，为物理学提供了新研究领域。

纳米材料研究要求物理学处理量子效应、表面积比在物性中作用等理论问题。

物理学和其它自然学科、科学技术互相支持、互相渗入！第30页第30页超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管创造大规模集成电路电子计算机信息技术与工程●

几乎所有重大新(高)技术领域创建,事先都在物理学中通过长期酝酿。“没有昨日基础科学就没有今日技术革命”。

——李政道量子力学能带理论人工设计材料第31页第31页三、

如何学好物理学著名物理学家费曼说:科学是一个办法。它教导人们：一些事物是如何被理解，什么事情是已知，现在理解到了什么程度，如何看待疑问和不拟定性，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。著名物理学家爱因斯坦说:

发展独立思考和独立判断地普通能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位。假如一个人掌握了他学科基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到自己道路，并且比起那种主要以取得细节知识为其培训内容人来，他一定会更加好地适应进步和改变。第32页第32页3.1为何要学好物理学

几十亿人构成社会就向"金字塔”，每一个人处于一定位置，要想站高，就必须打好基础。物理学是这个基础中关键部分。3.2做好中学学习办法向大学学习办法转变

（1)中学学习以教师讲为主，大学以自学为主。要求：

课前：预习，查阅必要资料；

上课：认真听、记笔记；

课后：复习，使知识系统化，独立完毕作业。

（2)学会读书，掌握自己取得知识办法。

（3)掌握必要数学知识，如矢量、微积分。

（4)中学所讲物理知识大多是特例，大学所讲大多

普遍情况。

（5)学习中尤其注意培养自己能力，如取得知识能

力、查询资料能力等。第33页第33页3.3学习观点:从整体上逻辑地、协调地学习物理学，理解