物理5学绪论.ppt

让我们共同认识奇妙的物质世界 欢迎学习 《大学物理A》课程 课件密码 绪论 ◆物理学研究什么？ ◆它对人类物质文明、社会进步的作用如何？ ◆作为大学的一门重要的基础课，其意义何在？ 0.1 物理学与物质世界 0.2 物理学与科学技术 0.3 物理学与科学思维 0.4 物理学与人才培养 0.5 大学物理A（Ⅰ）内容 这是一项国际事业，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。对物理教育的支持和研究，在所有国家都是重要的。 1999年召开的第23届国际纯粹物理与 应用物理联合会(IUPAP)决议 物理学是研究物质、能量和它们的 相互作用的学科。 一.物理学的研究对象 研究物质、能量和它们的相互作用的学科。 物质的基本运动和基本相互作用！ 0.1 物理学与物质世界 研究的对象十分广泛 （ 宇观 宏观 微观） 空间尺度 1026 m(约150亿光年)(最远类星体距离) ——≯10－20 m(夸克) (相差1045 － 1046) 时间尺度 1036s (质子寿命) ——10-27s(硬 ?射线周期) (相差1063) 速率范围 0(静止)——3×108 m/s(光速) 不同空间和时间尺度，不同速度范围 采用不同分支的物理学进行研究。 物理学的基本框架 速率 大小或距离 1020m 10－5m 0.01c c 狭义 相对论 广义 相对论 量子理论 狭义相对论 量子理论 牛顿物理学 禁区 禁区 来自《物理学：基本概念及其与方方面面的联系》 二. 物理学对物质世界的认识不断发展 量子场论： 每种粒子对应一种场； 场有不同能量状态 （量子化） 场与粒子是统一体 的两种表现形式！ 某种粒子的场处于基态 ——无粒子 某种场处于激发态 出现相应的粒子 场和粒子——是两种？抑或统一？ ◆关于物质存在的基本形式 已认识：四种：电磁 强 弱 引力 探讨：相互作用的统一： 电弱及强作用的统一； 引力作用的统一——大统一？ 第五种力？ ◆关于基本相互作用 ◆关于物质的凝聚状态 固、液、气态 ； 等离子态（宇宙物质90％以上）； 致密态——黑洞 白洞 暗物质？ 微结构物理（纳米科学） 波动光学→信息光学 非线性光学 牛顿力学的决定论→内在随机性 混沌 …… ★前沿（边缘学科）方兴未艾： 混沌学 高温超导 …… ★经典物理仍在发展 物理学基本规律渗透在自然科学的一切领域， 应用于生产技术的各个部门，是许多自然科学 的基础，也是工程技术特别是高新技术的基础。? 0.2 物理学与科学技术 一. 物理学的发展与人类社会的三次技术革命： 第一次革命 力学和热学 第二次革命 电磁学 第三次革命 近代物理 牛顿力学、热力学 （蒸汽机）工业革命 法拉第、麦克斯韦 （电器）工业革命 爱因斯坦 （能源、信息、材料） 卢瑟福 关于原子的核式结构(1909）＋ 爱因斯坦质能公式（1905）—— 核能利用(40年代以后) 爱因斯坦受激辐射理论(1917) —— 第一台激光器(1960)，激光技术 物理学的研究成果为新技术的开发提供 了理论准备！ 量子力学 量子统计 固体能带理论(20年代) ——晶体管诞生(1947)， 集成电路( SSI 60年代 102 ) 大规模集成电路( LSI 70年代 103 ) 超大规模集成电路（ VSI 80年代 105） 超超大规模集成电路（ USI 90年代 108） ——表面物理、微结构物理 计算机发展的新途径？！新的课题！ 演绎法 ——定律 推理 推导 归纳法 ——综合 类比 猜想 假设 模型 0.3 物理学与科学思维 一. 物理学的研究方法 修改理论 应 用 观察、实验 模型、假设 以实验为基础，理论和实践高度结合。 ◆从方法论看： 推测、推理 实验检验 ★对称性分析 ★守恒量的利用 ★量纲分析 ★能量分析 ★简化模型的选取 ★概念和方法的类比 ★极限情况和特例分析 物理学还有许多有特色的方法， 如：定性和半定量分析 通过学习具体物理内容了解、掌握分析方法。 物理的直觉 和想象力！ 二. 研究物理的科学态度 实验结果与已有理论不符