大学物理：绪论

1一、物理学的研究对象物理学的研究对象 1.世界是物质的世界是物质的,物质是永恒不断地运动着的物质是永恒不断地运动着的.物理学是研究物质的基本结构物理学是研究物质的基本结构，物质之间的相互作用物质之间的相互作用以及它们的最基本的最普遍的运动规律的科学。以及它们的最基本的最普遍的运动规律的科学。+间断的物体与传递相互作用的间断的物体与传递相互作用的场场都是物质都是物质从9.1110-31KG电子-101030 KG的太阳系绪论绪论(Introduction)12 物质之间存在相互作用物质之间存在相互作用万有引力万有引力-宏观物体宏观物体电磁力电磁力-带电物体之间带电物体之间 注 意意:“基本粒子基本粒子”都有其反粒子（如电子的都有其反粒子（如电子的反粒子就是正电子）。且传递相互作用力都是反粒子就是正电子）。且传递相互作用力都是由其场粒子。由其场粒子。强相互作用力强相互作用力-强子之间（质子、中子及各种强子之间（质子、中子及各种 介子之间）。力程介子之间）。力程10-15m 弱相互作用力弱相互作用力-广泛存在于轻子与轻子之间，广泛存在于轻子与轻子之间，轻子与强子之间，强子与强子之间。；力程轻子与强子之间，强子与强子之间。；力程 力程力程10-17m.传递引力相互作用传递引力相互作用 引力子引力子传递电磁相互作用传递电磁相互作用 光子光子传递强相互作用传递强相互作用 胶子胶子传递弱相互作用传递弱相互作用 中间波色子中间波色子13 运动是物质的固有属性运动是物质的固有属性 自然界中没有不运动的物质，自然界中没有不运动的物质，也没有没有物质的运动也没有没有物质的运动。运动形式是多样的，如机械运动运动形式是多样的，如机械运动,电磁运动电磁运动,热运动热运动.而物理学是研究最基本而物理学是研究最基本,最普遍的运动形式的最普遍的运动形式的4 时间和空间是物质存在的形式时间和空间是物质存在的形式两个转变两个转变:人们从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对人们从牛顿的绝对时空观到爱因斯坦的相对论时空观的转变论时空观的转变。从时空的有限、无限哲学思辩到用科学的方从时空的有限、无限哲学思辩到用科学的方法去研究法去研究。1范围：范围：微观粒子微观粒子10-15m（）-宇宙尺寸宇宙尺寸1027m（）-大小跨越大小跨越4242个数量个数量级级时间：时间：空间：空间：夸夸克等克等哈哈勃半径勃半径宇宙年龄宇宙年龄-1018s微观粒子寿命微观粒子寿命10-24s ;1二二 物理学研究的方法物理学研究的方法观察观察、实验实验、假设假设、理论理论 观察观察-对现象的考察和研究对现象的考察和研究 1581年伽利略在年伽利略在教堂作礼拜，司事教堂作礼拜，司事灌注油灯后，观察灌注油灯后，观察灯摆动的等时性。灯摆动的等时性。丹麦科学家第谷布拉赫观察天上的丹麦科学家第谷布拉赫观察天上的星星达二十年之久，为开普勒发现行星星达二十年之久，为开普勒发现行星三大定律奠定了基础。星三大定律奠定了基础。哈勃望远镜哈勃望远镜 目前哈勃望远镜也是为了观察宇宙目前哈勃望远镜也是为了观察宇宙星系的变化星系的变化1实验实验：例如：电磁感应定律是例如：电磁感应定律是法拉第经过实验室中法拉第经过实验室中10年反复研究得到的。年反复研究得到的。1974年年11月月16日丁肇日丁肇中发现中发现 J粒子也是在实粒子也是在实验室发现。验室发现。NS把自然界的现象经过人为简化把自然界的现象经过人为简化（乃至建立模型）在实验室重乃至建立模型）在实验室重现，或进行计算机模拟现，或进行计算机模拟 等，然等，然后进行反复研究后进行反复研究荣获诺贝尔奖的荣获诺贝尔奖的 第三位华裔学者第三位华裔学者观察和实验主要是我们获得第一手材料。观察和实验主要是我们获得第一手材料。观察观察、实验实验、假设假设、理论理论 1假说假说：在事实较少和有限的情况下，提出的一种在事实较少和有限的情况下，提出的一种理论。但假说不等于瞎说。理论。但假说不等于瞎说。很多理论往往是通过多次假说，依据新的实很多理论往往是通过多次假说，依据新的实验事实逐渐修正得到的。验事实逐渐修正得到的。如光的理论、量子理论等等如光的理论、量子理论等等。理论理论：在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、定律、规律等。定律、规律等。当然，理论应当足够准确地反映物质运动的规律。当然，理论应当足够准确地反映物质运动的规律。还要在实验中进一步检验，当发现新事实，还要不断还要在实验中进一步检验，当发现新事实，还要不断修正、完善理论。实际上经历了一个实践、认识、再修正、完善理论。实际上经历了一个实践、认识、再实践、再认识实践、再认识-循环往复的过程循环往复的过程。没有没有!那么上升为理论后就完事了吗？那么上升为理论后就完事了吗？观察观察、实验实验、假设假设、理论理论 132倍倍 人类正是在这循环往复的认识过程中，创造出人类正是在这循环往复的认识过程中，创造出辉煌的业绩来辉煌的业绩来HeNe激光器激光器Laser亮度亮度大功率激光器大功率激光器121791010srWcmI可使一切金属熔化可使一切金属熔化可使一切非金属化为可使一切非金属化为 一缕青烟一缕青烟1原子弹爆炸发出巨大的能量原子弹爆炸发出巨大的能量现在人类正在向征服宇宙进发。现在人类正在向征服宇宙进发。物理学的每一进展都带来生物理学的每一进展都带来生产力巨大发展产力巨大发展1指出几点：指出几点：爱因基坦说过：爱因基坦说过：物理上真实的东西，物理上真实的东西，一定是逻辑上简洁的东西。一定是逻辑上简洁的东西。能量转化与守恒定律能量转化与守恒定律-将机械的、电磁的、热的将机械的、电磁的、热的 运动统一运动统一；麦克斯韦方程的建立麦克斯韦方程的建立-将电磁、光的运动统一将电磁、光的运动统一；物理学研究的是最基本的规律，应具有简洁、物理学研究的是最基本的规律，应具有简洁、和谐、对称和统一的特点。和谐、对称和统一的特点。万有引力万有引力-天上与地上的运动统一；天上与地上的运动统一；1、物理学贯穿着一条红线、物理学贯穿着一条红线-追求物质世界的统一追求物质世界的统一相对论的建立相对论的建立-将时间、空间与物质运动统一，将时间、空间与物质运动统一，电磁与光的运动统一电磁与光的运动统一1量子力学的建立量子力学的建立-将粒子性与波动性统一，实物将粒子性与波动性统一，实物与场统一；与场统一；弱电统一理论弱电统一理论-将弱相互作用与电磁相互作用统一将弱相互作用与电磁相互作用统一夸克理论夸克理论-将强子将强子结构统一结构统一（夸克夸克）；宇宙大爆炸理论宇宙大爆炸理论与大统一理论与大统一理论-力图将宇观力图将宇观与微观统一与微观统一（正在努力（正在努力实现）实现）以人类作标准以人类作标准尺度（尺度（1m）1如如：质点质点+点电荷点电荷电耦极子电耦极子磁耦极子磁耦极子p+-qq一切科学的抽象，都能更深刻、更正确地反映一切科学的抽象，都能更深刻、更正确地反映着自然。着自然。列宁说过：列宁说过：2、物理学研究往往要将对象抽象成模型、物理学研究往往要将对象抽象成模型1V乙太阳系卫星地球地球可见：运动是绝对的，而描述物体运动是相对的可见：运动是绝对的，而描述物体运动是相对的地球地球3、由于运动的绝对性，在研究物理学时应注意、由于运动的绝对性，在研究物理学时应注意 合理选择参照系合理选择参照系1参照系参照系-描述物体运动时，选择作为参考、对照描述物体运动时，选择作为参考、对照的物体或物体系统叫参照系的物体或物体系统叫参照系。为了定量描述物体运动，为了定量描述物体运动，要建立坐标系，确定单位制。要建立坐标系，确定单位制。注意：注意：ZXYO我国规定使用国际单位制我国规定使用国际单位制-“SI”制制O点称为参考点点称为参考点SI制制：基本单位基本单位米、千克、秒、安培米、千克、秒、安培 开尔文、摩尔、坎德拉开尔文、摩尔、坎德拉 M.T.I.j N.L导出单位导出单位：通过物理定理等导出的单位：通过物理定理等导出的单位如米如米/秒、牛顿、伏特。秒、牛顿、伏特。V=距离距离/时间时间=米米/秒秒M.Kg.S.A.K.MOL.CD4、国际单位制、国际单位制1量纲量纲：表示导出单位是由哪些基本单位组成的：表示导出单位是由哪些基本单位组成的 式子。式子。量纲通常是用方括号表示，如：量纲通常是用方括号表示，如：a=长度长度/时间时间2=L T-2P=质量质量 速度速度=M LT-1V=长度长度/时间时间=L T-1量纲的用途：量纲的用途：M LT-1=MLT-1一个等式相等应满足一个等式相等应满足：量纲相同量纲相同 、数值相等、量性相同、数值相等、量性相同vmvmvmtF12A）验证等式验证等式vmtFB)换算单位：换算单位：V=LT-1 V=米米/秒秒=100厘米厘米/秒秒1C)分析问题分析问题:例：例：声音在气体中传播仅取决于气体的压强声音在气体中传播仅取决于气体的压强P 与与密度密度 和一些数字常数，计算在具有参和一些数字常数，计算在具有参 数数 P1、1和和P2 、2 的两种气体中的声速之比。的两种气体中的声速之比。解解：声速声速V是是P、的函数的函数 V=f（P、）V =L T-1、P =M L-1 T-2、=M L-31221221121/PPPPVV22321TLMLTMLppkV pV压强压强1三三 为什么要学习物理学为什么要学习物理学1 物理学提供了物质世界的最基本的规律，任物理学提供了物质世界的最基本的规律，任何自然科学都不能违反物理的规律何自然科学都不能违反物理的规律-学习自然学习自然科学的基础理论科学的基础理论。卫星的控制与遥测遥感需要力学、电磁学、波动学等卫星的控制与遥测遥感需要力学、电磁学、波动学等知识。知识。34I2I1R4R1R2R312I4I3abcd解复杂电路的需要电流解复杂电路的需要电流一章的基尔霍夫定律一章的基尔霍夫定律1计算机光驱中主要是应用了计算机光驱中主要是应用了光学中激光、光栅、波片等光学中激光、光栅、波片等知识。知识。量子计算机也正在研制量子计算机也正在研制光计算机已经研究出来了光计算机已经研究出来了2）有效地训练研究自然科学的方法）有效地训练研究自然科学的方法通过观察、实验、计算机模拟等得到事实和数通过观察、实验、计算机模拟等得到事实和数 据；据；用用已知的可用的原理分析这些事实和数据已知的可用的原理分析这些事实和数据形成假说和理论以解释事实形成假说和理论以解释事实；预言新的事实和结果；（工程人员必备）预言新的事实和结果；（工程人员必备）用新的事例修改和建立新理论。用新的事例修改和建立新理论。13)能进一步培养和建立辩证唯物主义世界观。能进一步培养和建立辩证唯物主义世界观。恩格斯说过：自然界本来就是辩证的而不是恩格斯说过：自然界本来就是辩证的而不是形而上学发展的。形而上学发展的。结论：物理学是一门素质课，物理思想和物理法结论：物理学是一门素质课，物理思想和物理法是每一个科学工作者灵感之所在，基础之所在。是每一个科学工作者灵感之所在，基础之所在。四）如何学好学好物理学四）如何学好学好物理学2）注意尽快适应电子教案的教学方式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。学会有重点地记好笔记。4）学会物理学中科学分析方法，看好书。）学会物理学中科学分析方法，看好书。1）弄清概念，不怕难；（瓶颈）弄清概念，不怕难；（瓶颈）3）养成一丝）养成一丝 不苟的作风；（先从笔记、作业不苟的作风；（先从笔记、作业 入手）入手）13 3、基础物理、基础物理陆果著，高教出版社陆果著，高教出版社4 4、大学物理解题指导、大学物理解题指导5 5、大学物理学习指导、大学物理学习指导宗馥英、李仁英编，宗馥英、李仁英编，华南理工大学出版社华南理工大学出版社2 2、大学物理、大学物理1 1、大学物理学、大学物理学张三慧主编，张三慧主编，清华大学出版社清华大学出版社参考书：参考书：周勇志主编，华南理工大学出版社周勇志主编，华南理工大学出版社邓法金邓法金(87112795)主编，科学出版社主编，科学出版社6、大学物理学习指导、大学物理学习指导(与本学年教材配套）与本学年教材配套）罗仁俊等编，华南理工大学出版社罗仁俊等编，华南理工大学出版社