大学物理College Physics_0303.ppt

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1、College Physics授课教师授课教师:方明强方明强Tel:Tel:8093871880938718Email:Email:大学物理大学物理(College Physics)(College Physics)1/2/20231Ocean University of ChinaCollege Physics大学物理大学物理(College Physics)(College Physics)课程讲义信息：ftp:/Username:fmq2Password:student1/2/20232Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪

2、论0.1什么是“物理学”？0.2物理的历史？0.3为什么要学习物理？0.4如何学习物理？1/2/20233Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？How do you think about it?1/2/20234Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？“我想知道上帝是如何创造这个世界的。对这个或那我想知道上帝是如何创造这个世界的。对这个或那个现象、这个或那个元素的谱我并不感兴趣，我想个现象、这个或那个元素的谱我并不感

3、兴趣，我想知道的是他的思想，其他都只是细节问题。知道的是他的思想，其他都只是细节问题。”-Albert Einstein1/2/20235Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？物理学是研究物质运动中最普遍、最基本运动形物理学是研究物质运动中最普遍、最基本运动形式的一般规律的一门学科，它研究式的一般规律的一门学科，它研究:物质的构成物质的构成物质的运动规律物质的运动规律物质的相互作用物质的相互作用物理学的概念是宽泛的，甚至研究化学、生物、物理学的概念是宽泛的，甚至研究化学、生物、艺术、数学艺术、数学1/2/

4、20236Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？iron atoms on a copper surface 1/2/20237Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？1/2/20238Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？20032003年年2 2月月1 1号，哥伦比亚号返航时坠毁号，哥伦比亚号返航时坠毁1/2/20239Oce

5、an University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理学”？1/2/202310Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理”？物理学物理学是一项激动人心的智是一项激动人心的智力探险活中动力探险活中动1/2/202311Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理”？Rutherfords Discovery of the Atomic Nucleus(1911)He found

6、 that,once in a while,the a-particles were scattered backwards by the target1/2/202312Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.1什么是“物理”？物理学以实验（观察、观测）为基础物理学以实验（观察、观测）为基础实践是检验真理的唯一标准实践是检验真理的唯一标准大部分时候需要建立适当的物理模型大部分时候需要建立适当的物理模型舍去事物的不重要的细节所得到的规律不是偏离舍去事物的不重要的细节所得到的规律不是偏离真理，而是更接近真理真理，而是更接近真理物

7、理学习、研究需要直觉和想象力、大胆的预测物理学习、研究需要直觉和想象力、大胆的预测物理学是一门定量化的科学，需要准确的语言和完备物理学是一门定量化的科学，需要准确的语言和完备的数学形式的数学形式1/2/202313Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2物理的历史？中国在很早，如，秋战国中国在很早，如，秋战国时期时期考工记考工记轮人轮人记载记载“马马力既竭，犹能一取也力既竭，犹能一取也”。这是惯。这是惯性的最早记载；例如晋代，就有性的最早记载；例如晋代，就有“物理物理”一词，泛指事物之理。一词，泛指事物之理。16071607

8、年徐光启和年徐光启和Mateo RicciMateo Ricci翻翻译的欧几里德的译的欧几里德的几何原本几何原本的的序中就提到了序中就提到了“物理物理”。尽管物。尽管物理这个词出现的较晚，但求物之理这个词出现的较晚，但求物之理自人类有生产活动就开始了理自人类有生产活动就开始了.1/2/202314Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2物理的历史？自西方传来希腊文写作自西方传来希腊文写作（PhysicsPhysics）,由日本人翻译成由日本人翻译成“物理学物理学”，后传入我国。，后传入我国。在我国，约在我国，约1845184

9、5年，某些学校有了年，某些学校有了“格致格致”课，意为课，意为“穷究事物的原理以获得知穷究事物的原理以获得知识识”。该课包含：数学、物理、化学、动物、。该课包含：数学、物理、化学、动物、植物和矿物。植物和矿物。1/2/202315Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2物理的历史？近代物理学的诞生开始于近代物理学的诞生开始于1717世纪后半期。伽利略、开普世纪后半期。伽利略、开普勒和牛顿做出了奠基性的贡献。勒和牛顿做出了奠基性的贡献。16661666年，牛顿发现了微积分的年，牛顿发现了微积分的基本概念，得到了牛顿三大定律。基

10、本概念，得到了牛顿三大定律。16871687年，牛顿发表了年，牛顿发表了自然自然哲学的数学原理哲学的数学原理。18-1918-19世纪是物理学蓬勃发展的时期。焦尔，迈尔，开世纪是物理学蓬勃发展的时期。焦尔，迈尔，开尔文，克劳修斯奠定了热现象、聚集态的热力学基础。玻耳兹尔文，克劳修斯奠定了热现象、聚集态的热力学基础。玻耳兹曼和吉布斯开辟了热现象、聚集态微观和宏观描述的统计物理曼和吉布斯开辟了热现象、聚集态微观和宏观描述的统计物理学。同一时期，库伦和法拉第在电磁学方面做出了杰出贡献。学。同一时期，库伦和法拉第在电磁学方面做出了杰出贡献。麦克斯韦建立的著名的麦克斯韦方程组，赫兹则证明了电磁波麦克斯韦

11、建立的著名的麦克斯韦方程组，赫兹则证明了电磁波的存在。的存在。至此，人们认为物理学已经发展的很完美了。至此，人们认为物理学已经发展的很完美了。1/2/202316Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2物理的历史？但在但在1919、2020世纪之交，伦琴发现世纪之交，伦琴发现X X射线，汤姆逊发现射线，汤姆逊发现电子，贝克勒尔发现了放射性。物理学从宏观转向了微观。电子，贝克勒尔发现了放射性。物理学从宏观转向了微观。18871887年，迈克尔逊和莫雷利用光的干涉效应，试图探测地年，迈克尔逊和莫雷利用光的干涉效应，试图探测地球在

12、球在“以太以太”中的绝对运动，它们得到了否定的结果，从中的绝对运动，它们得到了否定的结果，从而动摇了作为光波载体的而动摇了作为光波载体的“以太以太”假说。从根本上动摇了假说。从根本上动摇了经典物理学的基础，导致了相对论的产生。随后瑞利和金经典物理学的基础，导致了相对论的产生。随后瑞利和金斯根据经典统计力学和电磁波理论，导出黑体辐射公式，斯根据经典统计力学和电磁波理论，导出黑体辐射公式，不能解释实验得到的辐射能量按波长的分布的关系。当时不能解释实验得到的辐射能量按波长的分布的关系。当时物理界的权威开耳芬爵士把这个问题比喻成笼罩在物理学物理界的权威开耳芬爵士把这个问题比喻成笼罩在物理学晴朗天空的两

13、朵乌云，从后来物理学的发展来看，这两朵晴朗天空的两朵乌云，从后来物理学的发展来看，这两朵“乌云乌云”正预示着近代物理学两个革命性的重大理论正预示着近代物理学两个革命性的重大理论相对相对论论和和量子论量子论的诞生。的诞生。1/2/202317Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2物理的历史？进入进入2020世纪后，爱因斯坦在世纪后，爱因斯坦在19051905提出了狭义相对论，提出了狭义相对论，又于又于19151915年提出了广义相对论，建立崭新的时空观和引年提出了广义相对论，建立崭新的时空观和引力理论。另一个革命是，普朗克、

14、爱因斯坦、玻尔、薛力理论。另一个革命是，普朗克、爱因斯坦、玻尔、薛定谔、海森堡和狄拉克共同建立了量子力学。相对论和定谔、海森堡和狄拉克共同建立了量子力学。相对论和量子力学构造了量子力学构造了2020世纪现代物理学的基础。在此基础上，世纪现代物理学的基础。在此基础上，粒子物理、原子核物理、原子和分子物理、凝聚态物理、粒子物理、原子核物理、原子和分子物理、凝聚态物理、等离子体物理、天体物理、生物物理等均得到了迅速发等离子体物理、天体物理、生物物理等均得到了迅速发展。展。1/2/202318Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2

15、物理的历史？1/2/202319Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.2物理的历史？1/2/202320Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？古之欲明明德于天下者，先治其国；欲治其国者，古之欲明明德于天下者，先治其国；欲治其国者，先齐其家；欲齐其家者，先修其身。先齐其家；欲齐其家者，先修其身。欲修其身者，先正其心；欲正其心者，先诚其意；欲修其身者，先正其心；欲正其心者，先诚其意；欲诚其意者，先致其知；致知在格物。欲诚其意者，先致其知；致

16、知在格物。物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心物格而后知至，知至而后意诚，意诚而后心正，心正而后身修。身修而后家齐，家齐而后国治，国治正而后身修。身修而后家齐，家齐而后国治，国治而后天下平。而后天下平。格物格物 即即 Physics,物理物理 1/2/202321Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？物理学无所不在，无所不用1/2/202322Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？1/2/202323Ocea

17、n University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？The Scanning Tunneling Microscope The Nobel Prize in Physics 1986for their design of the scanning tunneling microscope 1/2/202324Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？The most famous photograph This is one of the m

18、ost famous images in photographic history and propelled him within two more weeks into an international celebrity.The medical implications were immediately realised and the first images of fractured bones were being made by January 1896 even though none yet knew what the mystery rays were.The Nobel

19、Prize in Physics 19011/2/202325Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？1/2/202326Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？4 4 发现泥石流后，要马上与泥发现泥石流后，要马上与泥石流成垂直方向向两边的山坡石流成垂直方向向两边的山坡上面爬，爬得越高越好，跑得上面爬，爬得越高越好，跑得越快越好，绝对不能往泥石流越快越好，绝对不能往泥石流的下游走。的下游走。3 3 要选择平整的高地作为营

20、地，要选择平整的高地作为营地，尽可能避开有滚石和大量堆积尽可能避开有滚石和大量堆积物的山坡下面，不要在山谷和物的山坡下面，不要在山谷和河沟底部扎营。河沟底部扎营。2 2 注意观察周围环境，特别留注意观察周围环境，特别留意是否听到远处山谷传来打雷意是否听到远处山谷传来打雷般声响，如听到要高度警惕，般声响，如听到要高度警惕，这很可能是泥石流将至的征兆。这很可能是泥石流将至的征兆。1 1 沿山谷徒步时，一旦遭遇大沿山谷徒步时，一旦遭遇大雨，要迅速转移到安全的高地，雨，要迅速转移到安全的高地，不要在谷底过多停留。不要在谷底过多停留。1/2/202327Ocean University of China

21、College Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？物理帮助人们形成：开阔的思路良好的逻辑求实的作风创新的精神奉献的精神1/2/202328Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？诚信要想人不知除非己莫为1/2/202329Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？继承与创新继承与创新1/2/202330Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章

22、 绪论绪论0.3为什么要学习物理？创新是科学研究的灵魂创新是科学研究的灵魂想象力比知识更重要想象力比知识更重要1/2/202331Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？1/2/202332Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？1/2/202333Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？1/2/202334Ocean Univers

23、ity of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？1/2/202335Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.3为什么要学习物理？爱因斯坦评价说：“在我认识的所有著名人物里面，居里夫人是唯一不为盛名所颠倒的人。”奉献1/2/202336Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.4如何学习物理？勤：观察、实验、思考、总结 忌：漠然、主观、混淆1/2/202337Ocean University of ChinaC

24、ollege Physics第第0 0章章 绪论绪论0.4如何学习物理？1/2/202338Ocean University of ChinaCollege Physics第第0 0章章 绪论绪论一 力学基础 力学和相对论讨论机械运动和时空性质二 振动与波讨论宏观领域的波动规律三 热学讨论由大量分子组成的热力学系统的统计性规律和宏观表现将要学习的主要内容1/2/202339Ocean University of ChinaCollege Physics四 电磁学讨论电磁场的运动规律和电磁相互作用五 波动光学讨论的干涉、衍射和偏振六 量子论讨论微观粒子的波粒二象性和量子运动的特征第第0 0章章 绪论绪论1/2/202340Ocean University of ChinaCollege Physics本课程要求：1.课堂上不影响他人2.充分预习3.欢迎各种方式讨论（课堂、电话、电邮）4.诚实作业5.最终成绩=取决于你的表现第第0 0章章 绪论绪论1/2/202341Ocean University of China