物理学的研究对象

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1、TeachingPhilosophyKnowledgeConfucius(Eastern)Socrates(Western)Knowledge1§1物理学的研究对象绪论§2物理学的研究方法§3物理学与科学技术§4为什么要学习物理学*物理学在医学中的应用2一、物质世界研究的对象十分广泛宇观、宏观、介观、微观，为人们描绘出一幅五彩缤纷的图画§1物理学的研究对象物理学古称自然哲学。“Physics”→“”物理学是探索物质结构（“物”）及其运动的基本规律（“理”）的科学。空间尺度(相差1045－1046)1026m(约150亿光年)(宇宙)－10－20m(夸克)时间尺度(相差

2、1045)1018s150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬射线周期)速率范围0(静止)-3x108m/s(光速)3人们从自己向小尺度追问以探索物质的组成物理学上对应粒子物理学目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克即认为quark没有内部结构,但近来有消息称:quark也可一分为二,说明认识是无止境的人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘物理学上对应天体物理学空间尺度(相差1045－1046)1026m(约150亿光年)(宇宙)－10－20m(夸克)标准宇宙模型给出的宇宙起源与基本粒子的标准模型给出的物质组成是一致的。41m10-2010-1510-1010-51015105

3、101010251020W++粒子微观介观宏观宇观山太阳系地球星系团星系原子原子核DNA人5物质世界结构实物分子原子原子核质子中子夸克电子（轻子）场规范玻色子宇宙大爆炸标准模型粒子物理标准模型宇宙费米子6空间尺度举例（单位：m）已观测到的宇宙范围极限1026超星系团尺度1024银河系半径7.6×1022光一年内所走的距离1016日地距离1.5×1011太阳半径7×108地球半径6×106空间尺度(相差1045－1046)1026m(约150亿光年)(宇宙)－10－20m(夸克)7无线电中波波长103核动力航空母舰长度3×102人类身高~1.6灰尘线度10-3人类红细胞细胞直径10

4、-6细菌线度10-9原子线度10-10原子核线度10-15基本粒子线度10-17夸克10-208人类已观测到的宇宙大致范围9目前人类所研究的物质世界的最小物质为夸克10时间尺度(相差1045)1018s150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬射线周期)时间尺度举例（单位：s）宇宙年龄1018太阳系年龄1.4×1017原始人出现1013最早的文字记录1.6×1011人类平均寿命2.2×109地球公转3.2×107地球自转8.6×10411太阳光到地球的传播时间5×102人类心脏跳动周期1声波的周期10-3无线电波的周期10-6+介子的平均寿命10-9分子振动周期10-12原子振

5、动周期(光波周期)10-15光穿越原子的时间10-18最短的粒子寿命10-25硬射线周期10-2712质量范围(相差1076)1041kg(银河系)-10-35kg(中微子质量)银河系2.2×1041太阳2.0×1030地球6.0×1024月亮7.4×1022地球上的海洋1.4×1021远洋轮船108质量范围举例（单位：kg）13大象103人7.0×101葡萄10-3灰尘10-10烟草花叶病毒2.3×10-13青霉素分子5.0×10-17铀原子4.0×10-26质子1.7×10-27电子9.1×10-31中微子<2.0×10-3514空间尺度(相差1045－1046)1026

6、m(约150亿光年)(宇宙)－10－20m(夸克)不同尺度和速度范围的对象，要用不同的物理学规律研究时间尺度(相差1045)1018s150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬射线周期)速率范围0(静止)-3x108m/s(光速)研究对象质量范围(相差1076)1041kg(银河系)-10-35kg(中微子质量)15自然界存在的四种基本相互作用:1、引力相互作用2、电磁相互作用3、强相互作用4、弱相互作用二、基本的相互作用长10-38引力子引力相互作用短（10-18m）10-13中间玻色子弱相互作用长10-2光子电磁相互作用短（10-15m）1胶子和介子强相互作用作用距离强度**

7、媒介粒子类型**：在距离源10-15m处，相对于强相互作用的相对强度16演绎法－推理，演算归纳法－假设，模型定性和半定量物理上的直觉、想象力、洞察力也常常产生重大突破和发现§2物理学的研究方法物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学.提出命题修改理论推测答案理论预言实验检验应用17具体地说，物理学还有许多有特色的方法★对称性分析★守恒量的利用★简化模型的选取★概念和方法的类比★定性和半定量分析★量纲分析★能量分析……18§3物理学与科学技术▲历史上物理与技术的关系大致有两种模式：