物理学与其他科技的关系.ppt

1、CHAPTER 1，引言，物理学与其他技术的关系，介绍物理学探索的方向，以及涉及的范畴，“物理”(Physics)一词是源于希腊语的自然，早期被称为自然哲学。人类自古以来在日常生活中观察到了很多现象，产生了千头万绪的知识和问题，不断探索这些千头万绪的知识和问题，进行各种类型的研究，逐渐积累了丰富系统的知识。教科书P.2，物理学与其他技术的关系，物理学探索的方向，行星，太阳等宇宙组成和来源原子，质子等微观粒子组成和性质。在知识累积增长的基石下，开发了探索更深的自然科学结构和变化的好实验研究工具。(威廉莎士比亚，哈姆雷特)物理学所处理的范畴中，包括力学、光学、热学、电磁学、近代物理学等。教科书P.

2、2，物理学和其他技术的关系，1 .力学是研究力和物体运动的关系，力学的应用包括杠杆、斜面、滑轮(图1-1)、轮轴等。教科书P.2，物理学和其他技术的关系，2 .光学是研究光的现象，光学的应用包括镜子、镜头、光纤、激光、3D视频、望远镜(图1- 2)、显微镜等。教科书P.2，物理学和其他技术的关系，3 .热学是研究热的现象，热学的应用包括圣诞节灯、热气球、蒸汽机(图1-3)、蒸汽(木柴)油发动机、冰箱和制冷机等。教科书P.2，物理学和其他技术的关系，4 .电磁学研究是电磁相关的所有现象，电磁学应用包括电磁炉、电动机、发电机、无线通讯、雷达天线、微机械系统和通讯卫星(图1-4)。教科书P.2，物理

3、学和其他技术的关系，5 .近代物理学是从微观的角度研究物质的构成及其之间的相互作用。现代物理学的应用包括X-张艺兴应用、二极管、电晶体、探针扫描显微镜、电子显微镜、核能使用、纳米技术(图1-5)等。教科书P.2，物理学与其他技术的关系，19世纪末物理学研究领域被称为力学、光学、热学、电磁学，统称为古典物理学。20世纪早期，创新量子力学理论的诞生，实验中电子和原子核中的中子，质子发现，爱因斯坦解释了相对论物理的时间和空间概念，改变了我们以前对物理世界的看法。20世纪发展的物理学叫近代物理学。教科书P.23，物理学与其他技术的关系，介绍物理学与其他基础科学的关系，根据自然科学研究对象，可以分为物质

4、科学和生命科学两个茄子主要领域。物质科学主要研究物质的组成和构成物质之间相互作用的性质或现象，包括物理、天文学、化学、地球科学等。生命科学主要研究动植物学、微生物学、生态学、医学等生命群部门的现象或分类。物理学与其他基础科学的关系如下。教科书P.3，物理学与其他科学技术的关系，(1)是数学、数学、自然现象研究的必不可少的工具。数学不是自然科学的一环牙齿，但物理的演绎和陈述可以通过数学形式做出正确的表达(图1-6)。教科书P.3，物理学与其他技术的关系，(2)化学、化学、物理涵盖的范围一度模糊，拉塞福(图1-7)通过确认原子核的存在，可以进行明确的区分。尽管如此，物理学和化学之间仍然有着密切的关

5、系。在教科书P.3、物理学与其他技术的关系、DNA的X-张艺兴衍射照片的启发下，生物学家沃森和物理学家克里克对DNA的结构进行了进一步的发现(图1-8)。近代生物学试图从微观角度解开生物的复杂行为也与近代物理学的研究方式相当一致。(3)生物学，教科书P.4，物理学与其他技术的关系，(4)地球科学，地震波的性质(图1-9)，地球磁场的袁泉，地球内部的热流，大气科学，海洋科学等地球科学研究或基础分析中应用物理。，教科书P.4，简述物理学与其他科学技术的关系，物理学与应用科学的关系，为了科学研究的目的，科学研究可以分为基础科学和应用科学两个领域。具体提出科学概念或结果为人类提供服务的科学称为应用科学

6、。应用科学种类很多，下面举几个茄子例子说明物理学和应用科学之间的关系。教科书P.4，物理学与其他技术的关系，(1)血压计，静脉注射，X射线调查，精子断层扫描(PET)，磁振造影(MRI)(图1-10)都是根据物理理论设计的。如果人体的2/3的重量是水分，那么当施加射频脉冲信号时，氢的能量状态会发生变化，引起电磁波释放。通过磁共振成像记录病理变化。教科书P.4，物理学与其他技术的关系，(2)建筑与土木工程，人类根据生活需要建造桥梁、包装、建筑住宅，地理环境因素发展了地震、防风、消防、供电、防洪的技术需求。力学及材料力学发展成熟后，利用电脑软件设备模拟更安全、更经济的建筑物。教科书P.4，物理学与

7、其他技术的关系，(3)环境科学，人与环境的关系，声音、光、热、电磁场等对人类的影响，污染物、毒物的卫星监测和去除都适用于物理扩展技术(图1-11)，教科书P.45，物理系今天，科学家们利用传记纸浆物理知识分析太阳风和行星磁场的关系，如图1-12所示。教科书P.5，物理学与其他技术的关系，图1-12地球磁圈受太阳风的影响，在太阳一侧，其界限比远离地心的距离离太阳方向的距离，教科书P.5，物理学与其他科学技术的关系，1895年伦琴用x光拍下了他妻子手的照片一张。(威廉莎士比亚，美国电视电视剧(Northern Exposure)，科学信息站放射照相术，教科书P.5，物理学和其他科学技术的关系，今天

8、的放射照相术在工业和医学上有着广泛的应用。图1-14显示了海关商品通关检查的辐射照片视频，显示了集装箱中没有申报走私品的商品。教科书P.5，物理量的测量和单位，现象往往很复杂，不容易用普通语言准确详细地描述，因此产生了数学语言。物理学是实验的科学，如果在研究过程中能够准确测量实验数值，将促进物理现象估计或模拟的推广。所有测量都将要测量的物理量与1标准量进行比较，因此测量结果必须同时包含数字和单位两部分。例如，我们记录了蚊子的平均质量约为1 X10-5公斤。教材P.6，物理量的测量和单位、时间、质量、长度的测量，(1)时间的测量和单位，人类很久以前就发现了时间周期的概念，如昼夜的变化，月亮的盈亏

9、和春夏秋冬季的四季循环(图1-15)；教科书P.6，为了准确表示物理量测量和单位、时间，最初在地球的任何地方连续两次将太阳时间间隔定义为1太阳日。全年测量的太阳日平均，称为平均太阳日。平均太阳日为24小时，1小时为60分钟，1分钟为60秒，1秒是平均太阳日的86400分之一。教科书P.6，物理量的测量和单位，近代科学家们发现原子的振动具有非常精确的周期性，在各国的实验室中很容易复制。1967年国际度量衡会议将铯-133原子振动9，192，631，770次重新定义为1秒。基于原子振动的牙齿时间不受标准、温度、压力等外部环境的影响，具有较好的恒星(图1-16)。教科书P.6，物理量的测量和单位，教

10、科书P.6，物理量的测量和单位，(2)长度的测量和单位，长度的测量将测量长度与1标准长度进行比较。1792年通过巴黎子午线，北极-赤道长度的一千万分之一是标准长度，被称为1米(图1-17)。图1-17 18世纪经由巴黎，以赤道子午线长度的1千万分之一为北极长度，1米，教科书P.6，物理量测量和单位，1889年法国由此制作了铂铱合金标准尺(图1-18)，并储存在法国赛弗国际度量衡局。1983年第17届国际度量衡会议上，光速设置定为299，792，458米/秒，1米是光线经过真空299，792，458分之一秒的长度。教材P.7，物理量测量和单位，一些英语国家在长度测量中的英制单位、英制单位和公制单

11、位关系为1英寸2.54厘米，1英尺0.3048米。1厘米0.3937英寸，1米3.28英尺。表1-1，表1-2是公制和英制单位之间的长度单位和转换关系。教科书P.7，物理量测量和单位，教科书P.7，物理量测量和单位，教科书P.7，物理量测量和单位，教科书P.7，物理量测量和单位，教科书P.7，物理量其原始定义是1气压下温度4点体积1升纯净水的质量，1889年第一届国际图解，教科书P.8，物理量的测量和单位，(3)质量的测量和单位，以及白金铱合金制成的公斤元机，标准，法国网络国际度量衡标准局保管。表1-4是质量的公制单位，教科书P.8，物理量的测量与单位，(3)质量的测量与单位，表1-5是公制与

12、英制单位质量单位转换的关系。我国质量最高的标准钚原级存在于新竹工业技术研究院的计量技术发展中心。教科书P.8，物理量测量和单位，教科书P.8，物理量测量和单位，教科书P.8，物理量测量和单位，教科书P.9，物理量测量和单位，国际单位制介绍1960年巴黎第11届国际度量衡会议上，协商统一科学用单位，正式确定国际单位制，简称SI制。1971年第14届国际度量衡会议通过了7个基本单位。这些国际单位中文名称，符号详细列为表1-6:教科书P.9，物理量测量和单位，教科书P.9，物理量测量和单位。因为实际测量单位范围很广，所以在基本单位前加上前缀可以轻松地将基本单位缩小或放大几倍，并且可以使用常用的前缀和倍数1。物理量的因素，力学中可以直接测量的大小(如长度、质量、时间等)称为基本量，这些基本量没有徐璐关系，是独立的。这些基本量的因子分别称为长度L、质量为m、时间为T、基本因子。教科书P.10，物理量的系数和因次席，其他基本量定义或结合的物理量称为派生量。例如，面积等于长度乘以宽度。这意味着以下面积长度x宽度LxLL2和体积是长度乘以宽度的高度：下一卷长度x宽度x高度=LxLxLL3，教科书p物理量的因次席，教科书P.10