大学物理上绪论课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,欢迎同学们学习大学物理课！,格 物 致 知,礼记大学,欢迎同学们学习大学物理课！格 物 致 知,1,目的：,获得学习“大学物理”的自觉意识和较高的起点。,*,明确为什么学？学什么？怎样学？,第一章 课程介绍,*,了解物质世界的整体图象。,第二章 物质世界,第一篇 绪 论,学时：2,目的：*明确为什么学？学什么？怎样学？第一章 课程介绍*,2,历史回溯,萌芽期,：古希腊哲学、中国、欧洲古典天文学,公元1600年前,（-明朝晚期）,时间,物理学发展,代表人物,墨子、张衡、,哥白尼、开普勒,公元1600年-1800年,（明末-道光年间）,开创期：,物理学正式成,为一门系统的定量科学,伽利略,1800年-1900年,（道光-宣统）,发展成熟期,：经典物理理,论电磁学、波动光学、热,力学统计物理学全面发展,法拉第、,麦克斯韦,1900年-1940年,（清末-民国）,变革期,：相对论、量子,力学诞生,爱因斯坦,1940-至今,（民国末年-今天）,再发展期,：实验规模空前提高,粒子物理、凝聚态物理等大发展,霍金,历史回溯萌芽期：古希腊哲学、中国、欧洲古典天文学公元1600,3,第一章 课程介绍,一.为什么要学习“大学物理”？,（1）物理学研究对象,：物质世界的基本结构、相互作,用和最普遍的运动规律的学科,。“追本溯源”,（2）物理与工程技术的关系,*,第一次工业革命（1718世纪）：,建立在牛顿力学和热力学发展的基础上,*,第二次工业革命（19世纪）：,建立在电磁理论发展的基础上。,*,第三次工业革命（20世纪）：,建立在相对论和量子力学发展的基础上。,第一章 课程介绍一.为什么要学习“大学物理”？（1）物理学,4,电子和信息技术的物理基础,1925年 量子力学建立,1926年 Fermi-Dirac 统计法提出,1929年 能带理论提出并得到证实，从理论上解释,了导体、半导体、绝缘体的性质和区别；,Fermi面概念及其可测量性的提出,1947年 发明晶体管,（肖克莱、巴丁、布拉顿获1956年诺贝尔物理奖）,1957年 建立Fermi面编目,1962年 制成集成电路（IC）,1965年摩尔定律：芯片容量每1824个月翻番。,70年代末 大规模和超大规模集成电路（VLIC）,电子和信息技术的物理基础1925年 量子力学建立,5,激光技术的物理基础,1860年 Maxwell 建立光的电磁理论,1900年 Planck 提出能量子理论,1917年 Einstein 提出受激辐射理论,1953年 制成微波激射器（maser）,1960年 Maiman制成红宝石激光器,6070年代 激光器及其应用高速发展，月球上设置,激光反射器,1982年 激光全息术,8090年代 激光外科手术，通讯，光盘，激光武器.,绪论,大学物理,激光技术的物理基础1860年 Maxwell,6,核技术的物理基础,1896年 Becquerel 发现铀的天然放射性,1905年 Einstein 创立狭义相对论，得,1911年 Rutherford 提出原子的有核模型,1925年 量子力学建立,1932年 建立原子核的 质子中子 模型,1933年 发现人工放射性,1945年 实现核裂变原子弹,1952年 实现核聚变氢弹,1954年 建立第一座核电站,绪论,大学物理,核技术的物理基础1896年 Becquerel 发现,7,物理学,提供科学原理,指导技术路线的选择和技术方案的改进,培养技术人员的科学品格和创新能力，使其眼光远，层次高，后劲足,全世界工科大学无一例外将物理作为重要基础课,直接从各分支物理实验室移植到工业上的新技术,纳米（）技术,皮秒（）技术,超导技术,.,IBM公司构成的铂片表面的“一氧化碳人”身高5纳米。,物理学提供科学原理指导技术路线的选择和技术方案的改进培养技术,8,速率,大小或距离,10,20,m,10,5,m,0.01,c,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,1.物理学的基本框架,二.学什么？,知识、方法、科学观念,“物”,物质世界,“理”,普遍规律,速率大小或距离1020m105m0.01cc狭义广义量子理,9,经典物理,力学,（实物粒子）,电磁学,（场）,热力学 统计物理,（多粒子体系）,相对论力学,量子力学,量子统计物理,相对论,量子力学,相对论,量子场论,？,分支学科：,激光物理，半导体物理，原子物理，核物理,交叉学科：,生物物理，量子化学，地球物理，海洋物理,经典物理 力学电磁学（场）热力学 统计物理（多粒子体系）相对,10,2.物理学的基本方法,观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、,类比、理想化、假说.,理想化方法,理想模型,（单摆、弹簧振子、理想气体),理想实验,（伽利略、牛顿.）,理想过程,(准静态、绝热),例,2.物理学的基本方法观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合,11,方法实质:,简化、纯化，抓住主要矛盾，摒弃次要因素。,重要意义：,人类认识世界的基本策略,物理概念、规律与自然实在并非完全同一。人类是依靠建立模型、不断改进模型来逐渐认识自然的。要,避免将物理规律视为一成不变的僵死教条，寻求发展和创新！,用模型来描述自然，,用数学来表达模型，,用实验来检验模型。,物理学的基本思想方法,方法实质:物理概念、规律与自然实在并非完全同一。人类是依,12,3.学习先进的科学观念，树立科学世界观,（1）物理学中的唯物论：,实践（实验）是判断（检验）真理（科学）的唯一标准.,（2）物理学中的辨证法比比皆是:,*,简单性原理：,逻辑前提越简单，普遍程度越高。,*,对应原理：,新理论应包容在一定条件下被证实,是正确的旧理论，并在极限条件下过渡到旧理论。,3.学习先进的科学观念，树立科学世界观（1）物理学中的唯物,13,成绩评定：,平时：30%,（半期考试、活页作业、大作业、考勤）,期末考试：70%；,答疑时间：,每周星期二下午,1:003：00,答疑地点：,6220,六、考核要求,成绩评定：平时：30%（半期考试、活页作业、大作业、考勤,14,第二章 物质世界,宇宙学、粒子物理的奇妙衔接,物极必反,一.物质世界的空间尺度宇宙的42个台阶,第二章 物质世界宇宙学、粒子物理的奇妙衔接物极必反一,15,哈勃半径：,星系团：,银河系：,地球轨道半径：,太阳半径：,地球半径：,月球半径：,大分子：,小分子：,原子：,原子核：,基本粒子：,哈勃半径：,16,二.物质世界的时间尺度,共计跨越了42个数量级,宇宙年龄：,150 亿年,生命的诞生：,约40亿年,人类：,300万年（10,14,s）,中间玻色子寿命：,10,24,s,地球年龄:,大爆炸,二.物质世界的时间尺度共计跨越了42个数量级宇宙年龄：1,17,宇宙年龄：,星系年龄：,地球年龄：,出现生命：,富氧大气：,人类：,地球公转：,月球公转：,地球自转：,中子寿命：,中间玻色子寿命：,50亿年,150亿年,46亿年,40亿年,3百万年,8亿年,宇宙年龄：50亿年150亿年46亿年40亿年3百万年8亿年,18,三.物质世界的质量尺度,目前所测宇宙：,银河系：,太阳：,地球：,月球：,细菌：,红血球：,流感病毒：,氧分子：,中子、质子：,电子：,三.物质世界的质量尺度目前所测宇宙：,19,宇宙中物体的质量量级跨跃了约80个数量级,四.基本粒子家族,基本粒子：,指人类迄今为止尚未发现其内部结构的“点”粒子，,是一个不断向更深层次转移的动态概念。,宇宙中物体的质量量级跨跃了约80个数量级四.基本粒,20,标准模型：,1964年 美国盖尔曼提出，1969年斯坦福,直线加速器中心电子核子撞击实验首次验证，获,当年诺贝尔物理奖。,基本粒子特征：,质量、电荷、自旋、寿命 ,要点：,三大家族,四种相互作用,（1929）,标准模型：1964年 美国盖尔曼提出，1969年斯坦福 基,21,1.规范粒子（场粒子，传递相互作用，共13种）,三大家族,名称,符号,静质量,（MeV）,电荷,（e）,自旋,寿 命（s）,传递的,相互作用,光子,0,0,1,电磁,中间,玻色子,1,1,弱,胶子,（8种）,0,0,1,强,引力子,?,?,0,0,2,引力,玻色子,1.规范粒子（场粒子，传递相互作用，共13种）三大家族名,22,2.轻子：共3代12种,三大家族,名称,符号,静质量,（MeV）,电荷,（e）,自旋,寿 命（s）,代,电子,电子中微子,一,0.51,0,-1,子,子中微子,二,106,0,-1,子,子中微子,三,*,1776.9,0,-1,费米子,*,北京正负电子对撞机测量结果,2.轻子：共3代12种 三大家族名称符号静质量电荷自旋寿,23,名 称,符号,静质量,（MeV）,电荷,（e）,自旋,代,一,二,三,上夸克,粲夸克,奇异夸克,顶夸克,底夸克,下夸克,u,d,c,s,t,b,300,300,500,1500,180000,5000,费米子,3.夸克:3代、6味、每味3色，共36种,三大家族,名 称符号静质量电荷自旋代一二三上夸克粲夸克奇异夸克顶夸克底,24,基本粒子,规范粒子13种,轻子12种,夸克36种,玻色子（,引力子？）,费米子,希格斯粒子（？）,62种,基本粒子的三大家族,五.物质存在的基本形式实物和场,轻子,夸克,实物,规范粒子,场,基本粒子规范粒子13种轻子12种夸克36种玻色子（引力子？）,25,物质结构层次,实物,分子,原子,原子核,质子,夸克,电子（轻子）,规范粒子,场,中子,物质结构层次实物分子原子原子核质子夸克电子（轻子）规范粒子场,26,场:,无静止质量,不具有不可入性，以连续形式存在，具有可叠加性，不能作为参考系。,*,实物周围存在相关的场，场传递实物间的相互作用，场和实物可以相互转化,实物：,具有质量、不可入性，以空间间断形式存在。,宏观客体（）服从因果律,微观客体（）服从统计规律,介观客体（10,8,10,11,个原子，亚微米尺寸器件）一定条件下出现量子效应,实物和场,场:无静止质量,不具有不可入性，以连续形式存在，具有可叠加性,27,六.四种基本相互作用,迄今为止，人类了解得最早的是引力,了解得最晚的是强力；了解得最少的是引力，了解得最多的是电磁力。想想其中的原因！,种类,引力,弱力,电磁力,强力,作用对象,所有粒子,大多数粒子,带电粒子,强子,作用距离,(cm),相对强度,传递作用的,基本粒子,引力子？,中间玻色子,光子,胶子,1,（10,13,cm,处）,六.四种基本相互作用迄今为止，人类了解得最早的是引力,28,物理理论的发展趋向统一,天体引力,地球引力,牛顿 爱因斯坦,经典力学 相对论力学,电,磁,光,弱力,强力,麦克斯韦,电动力学,格拉肖 萨拉姆 温泊格,规范场弱电统一理论,设想的大统一理论,设想的超对称大统一理论,物理理论的发展趋向统一天体引力地球引力牛顿 爱因斯坦经典,29,