《大学物理(祝之光)》绪论

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集美大学大学物理电子教案您将一点一点地掀开物质世界的神奇面纱1

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2绪论(Introduction)(一)物理学与物质世界(二)物理学与科学技术(四)几点说明(三)物理量单位和量纲3

3(一)物理学与物质世界物质存在的基本形式：粒子，场物理学是研究物质结构和物质的基本运动规律的学科，是自然科学的基础。一切物质都在不停地运动着。机械运动分子热运动电磁（光）运动（基本）粒子的运动……4

4物理学的研究对象十分广泛：空间尺度时间尺度速率范围1026m(约150亿光年)(宇宙)10－35m(普朗克长度)1018s(150亿年)(宇宙年龄)10-43s(普朗克时间）0(静止)3108m/s(光速)宇观-宏观-介观-微观5

5人们从自己向小尺度追问----粒子物理学质子、中子由夸克组成夸克是不是最基本的粒子？人们从自己向大尺度追问----天体物理学要制造更高能的粒子加速器。哈勃根据多普勒效应发现宇宙在膨胀宇宙有没有边？宇宙有没有中心？粒子物理学和天体物理学目前已成为密不可分的姐妹学科。6

6宇观宏观介观微观人地球山原子核原子星系星太阳系夸克天体物理粒子物理两大尖端紧密衔接DNA101010510-1510-20101510251m102010-510-10up7

7力的总类万有引力弱力电磁力强力相对强度1102810381040作用范围(m)长长从宇观到微观，自然界只有四种相互作用：8

8物理学的研究方法：提出命题推测答案理论预言修改理论应用实验检验观察实验9

9演绎法------推理、演算归纳法------假设、模型定性和半定量分析直觉、想象力不断地探索未知是物理学家一生的追求。10

10近代物理：高温超导；光子学；人工微结构；混沌；......物理学在不断发展经典物理：牛顿力学的决定性→内在随机性；波动光学→信息光学；非线性光学；.....11

11(二)物理学与科学技术第一次（蒸汽机）工业革命第二次（电器）工业革命第三次（高速、微观）工业革命物理学基本规律自然科学的一切领域生产技术的各个部门（包括现代高新技术）牛顿力学、热力学法拉第、麦克斯韦爱因斯坦12

12相对论量子力学核技术半导体技术激光技术超导技术空间技术生物技术…...13

13激光手术刀14

14扫描隧道显微镜15

15高能加速器16

16下面是第23届国际纯粹物理与应用物理联合会决议中的一部分内容·1999.3.16-21·美国亚特兰大物理学是一项国际事业，它曾为人类文明作出过巨大贡献；对当代的生活产生了不可估量的影响；它对人类未来的进步起着关键的作用。物理学是一项激动人心的智力探险活动，它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知识的疆界。17

17物理学在培养化学家、工程师、计算机科学家，以及其他物理科学和生物医学科学工作者的教育中，是一个重要的组成部分。物理学提供发展应用于医学的新设备和新技术所需的基本知识，如计算机层析术(CT)、核磁共振成象改善了我们生活的质量。18

18重大新技术的产生总是经历长期的物理酝酿。如爱因斯坦质量能量公式（1905）----卢瑟福粒子散射（1909）----核能利用（上世纪40年代以后）如爱因斯坦受激辐射理论（1917）----第一台激光器问世（1960）如微电子技术的发展：量子力学、固体能带理论（上世纪20、30年代）----晶体管诞生（1947）----集成电路（1962）----大规模集成电路（上世纪70年代后期）----人工微结构19

19知识素质能力良好的科学素质是发明创造的基础。工程技术人员的物理素质的表现：能从物理本质上提出和研究本专业问题具有创新能力能在工程技术中引入物理学的新成果掌握物理学的思想和观点.如建理想化模型如：扫描隧道显微镜(STM)的发明70年代罗伯特.杨制成场发射显微镜1981年宾尼和罗雷尔应用隧道效应改进了场发射显微镜STM20

20一物理量A：物理理论的组成部分：1.概念2.关于概念的数学表示的假定3.表示物理量之间关系的方程B：物理量分为基本物理量和导出物理量C：物理量的单位和单位制基本物理量的单位称基本单位导出物理量的单位称导出单位（三）物理量单位和量纲21

21选择不同的基本单位构成不同的单位制，国际单位制（用SI表示）的基本单位如下：长度米m质量千克kg时间秒s电流安[培]A热力学温度开[尔文]K物质的量摩[尔]mol发光强度坎得拉cd22

221m是光在真空中在（1/299792458s）内所经过的距离.力学的基本单位1984年2月27日，我国国务院颁布实行以国际单位制（SI）为基础的法定单位制.1s是铯的一种同位素133CS原子发出的一个特征频率光波周期的9192631770倍.“千克标准原器”是用铂铱合金制造的一个金属圆柱体，保存在巴黎度量衡局中.物理量单位名称符号长度米质量千克时间秒二.物理量单位和量纲23

23速率导出量力功实际时间过程的时间宇宙年龄约（140亿年）地球公转周期人脉搏周期约最短粒子寿命24

24实际长度实际质量可观察宇宙半径宇宙地球半径太阳说话声波波长地球可见光波波长宇宙飞船原子半径最小病毒质子半径电子夸克半径光子，中微子（静）25

25定义：表示一个物理量如何由基本量的组合所形成的式子.量纲作用1）可定出同一物理量不同单位间的换算关系.3）从量纲分析中定出方程中比例系数的量纲和单位.2）量纲可检验文字结果的正误.量纲某一物理量的量纲26

26三.物理学中的近似正确地、巧妙地、运用近似是基本技能。模型：质点、点电荷、理想气体等模型近似严格解题27

27经典物理学（17－19世纪）——力学、热学、电磁学、光学近代物理学（19世纪末－20世纪）——相对论、量子力学80学时，本学期完成(四)几点说明大学物理课程的内容。28

281、参考教材：马文蔚等改编《物理学》第四版程守洙等编《普通物理学》第五版等及有关学习指导书2、是中学物理的提高内容更多、更深、更具普遍意义更注重物理学的思维方式：建立模型、抽象推理、近似、类比¨¨¨应用更多的数学工具，如矢量分析、微积分等29

293、学习方法和要求摆脱中学学习方法和思维模式。掌握物理学基本架构，分清层次，主从有序，步步深入。理解基本概念、原理，掌握公式学好数学。30

301）弄清概念，不怕难；2）注意尽快适应电子教案的教学方式学会有重点地记好笔记。(懒惰乃万恶之源也!少壮不努力,老大徒悲伤.)3）养成一丝不苟的作风；（先从笔记、作业入手）4）学会物理学中科学分析方法，学会看书。31

31具体要求1）上课作笔记，认真听讲（效果事半功倍）。2）课后及时复习，完成作业，缺交一次作业期末成绩扣2分，整学期缺交1/3不得参加期末考试。迟交扣1分。3）每章结束后及时复习、作小结。4）上课应带：笔记本、书、习题册。5）有时间多看参考书，多作练习。32

32发展独立思考和独立创新的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把知识放在首位。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与工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那些主要以获取细节知识为其训练内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化.－爱因斯坦结束语33

33附:矢量代数的基本知识标量只有大小，例如：质量、长度、时间、密度、能量、温度等。矢量既有大小又有方向，并有一定的运算规则，例如：位移、速度、加速度、角速度等。1、矢量的几种表示方式：几何表示有指向的线段解析表示大小2、矢量相等：大小相同，方向相同34

343、矢量的运算法则：(1)加法含平行四边形法则和三角形法则(2)数乘35

35(3)矢量的分解在一个平面内，若存在两个不共线的矢量则平面内的任一矢量可以分解为：常用称为正交分解(4)矢量的标积（点积）36

36特别注意：若可能(5)矢量的矢积（叉积）方向：大小：平行四边形面积右手螺旋是一个轴矢量37

37矢积的性质：(6)矢量的非法运算包括矢量与标量不能相等！！！38