大學物理上-緒論課件

歡迎同學們學習大學物理課！格物致知

－禮記·大學目的：獲得學習“大學物理”的自覺意識和較高的起點。

*明確為什么學？學什么？怎樣學？第一章課程介紹*了解物質(zhì)世界的整體圖象。第二章物質(zhì)世界第一篇緒論學時：2歷史回溯萌芽期：古希臘哲學、中國、歐洲古典天文學公元1600年前（---明朝晚期）時間物理學發(fā)展代表人物墨子、張衡、哥白尼、開普勒公元1600年-1800年（明末-道光年間）開創(chuàng)期：物理學正式成為一門系統(tǒng)的定量科學伽利略1800年-1900年（道光-宣統(tǒng)）發(fā)展成熟期：經(jīng)典物理理論電磁學、波動光學、熱力學統(tǒng)計物理學全面發(fā)展法拉第、麥克斯韋1900年-1940年（清末-民國）變革期：相對論、量子力學誕生愛因斯坦1940-至今（民國末年-今天）再發(fā)展期：實驗規(guī)?？涨疤岣吡Ｗ游锢?、凝聚態(tài)物理等大發(fā)展霍金第一章課程介紹一.為什么要學習“大學物理”？（1）物理學研究對象：物質(zhì)世界的基本結(jié)構(gòu)、相互作用和最普遍的運動規(guī)律的學科?！白繁舅菰础保?）物理與工程技術(shù)的關(guān)系*第一次工業(yè)革命（17～18世紀）：建立在牛頓力學和熱力學發(fā)展的基礎(chǔ)上*第二次工業(yè)革命（19世紀）：建立在電磁理論發(fā)展的基礎(chǔ)上。*第三次工業(yè)革命（20世紀）：建立在相對論和量子力學發(fā)展的基礎(chǔ)上。電子和信息技術(shù)的物理基礎(chǔ)1925年量子力學建立1926年Fermi-Dirac統(tǒng)計法提出1929年能帶理論提出并得到證實，從理論上解釋了導體、半導體、絕緣體的性質(zhì)和區(qū)別；

Fermi面概念及其可測量性的提出1947年發(fā)明晶體管

（肖克萊、巴丁、布拉頓獲1956年諾貝爾物理獎）1957年建立Fermi面編目1962年制成集成電路（IC）

1965年摩爾定律：芯片容量每18－24個月翻番。70年代末大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路（VLIC）※激光技術(shù)的物理基礎(chǔ)1860年Maxwell建立光的電磁理論1900年P(guān)lanck提出能量子理論1917年Einstein提出受激輻射理論1953年制成微波激射器（maser）1960年Maiman制成紅寶石激光器60~70年代激光器及其應用高速發(fā)展，月球上設(shè)置激光反射器1982年激光全息術(shù)80~90年代激光外科手術(shù)，通訊，光盤，激光武器...緒論《大學物理》※核技術(shù)的物理基礎(chǔ)1896年Becquerel發(fā)現(xiàn)鈾的天然放射性1905年Einstein創(chuàng)立狹義相對論，得1911年Rutherford提出原子的有核模型1925年量子力學建立1932年建立原子核的質(zhì)子——中子模型1933年發(fā)現(xiàn)人工放射性1945年實現(xiàn)核裂變——原子彈1952年實現(xiàn)核聚變——氫彈1954年建立第一座核電站緒論《大學物理》物理學提供科學原理指導技術(shù)路線的選擇和技術(shù)方案的改進培養(yǎng)技術(shù)人員的科學品格和創(chuàng)新能力，使其眼光遠，層次高，后勁足全世界工科大學無一例外將物理作為重要基礎(chǔ)課直接從各分支物理實驗室移植到工業(yè)上的新技術(shù)納米（）技術(shù)皮秒（）技術(shù)超導技術(shù)…...IBM公司構(gòu)成的鉑片表面的“一氧化碳人”身高5納米。速率大小或距離1020m10－5m0.01cc狹義相對論廣義相對論量子理論狹義相對論量子理論牛頓物理學禁區(qū)禁區(qū)來自《物理學：基本概念及其與方方面面的聯(lián)系》1.物理學的基本框架二.學什么？知識、方法、科學觀念“物”——物質(zhì)世界“理”——普遍規(guī)律經(jīng)典物理力學（實物粒子）電磁學（場）熱力學統(tǒng)計物理（多粒子體系）相對論力學量子力學量子統(tǒng)計物理相對論量子力學相對論量子場論？分支學科：激光物理，半導體物理，原子物理，核物理…交叉學科：生物物理，量子化學，地球物理，海洋物理…2.物理學的基本方法觀察、實驗、模擬、演繹、歸納、分析、綜合、類比、理想化、假說…...理想化方法理想模型（單擺、彈簧振子、理想氣體……)理想實驗（伽利略、牛頓…...）理想過程

(準靜態(tài)、絕熱……)〔例〕方法實質(zhì):

簡化、純化，抓住主要矛盾，摒棄次要因素。重要意義：人類認識世界的基本策略物理概念、規(guī)律與自然實在并非完全同一。人類是依靠建立模型、不斷改進模型來逐漸認識自然的。要避免將物理規(guī)律視為一成不變的僵死教條，尋求發(fā)展和創(chuàng)新！用模型來描述自然，用數(shù)學來表達模型，用實驗來檢驗模型。物理學的基本思想方法3.學習先進的科學觀念，樹立科學世界觀（1）物理學中的唯物論：實踐（實驗）是判斷（檢驗）真理（科學）的唯一標準.（2）物理學中的辨證法比比皆是:*簡單性原理：邏輯前提越簡單，普遍程度越高。*對應原理：新理論應包容在一定條件下被證實是正確的舊理論，并在極限條件下過渡到舊理論。

成績評定：平時：30%（半期考試、活頁作業(yè)、大作業(yè)、考勤…）期末考試：70%；答疑時間：每周星期二下午

1:00－－3：00答疑地點：6220六、考核要求第二章物質(zhì)世界宇宙學、粒子物理的奇妙銜接－物極必反一.物質(zhì)世界的空間尺度——宇宙的42個臺階哈勃半徑：星系團：銀河系：地球軌道半徑：太陽半徑：地球半徑：月球半徑：大分子：小分子：原子：原子核：基本粒子：二.物質(zhì)世界的時間尺度共計跨越了42個數(shù)量級宇宙年齡：

150億年生命的誕生：約40億年人類：300萬年（1014s）中間玻色子壽命：10－24s地球年齡:大爆炸宇宙年齡：星系年齡：地球年齡：出現(xiàn)生命：富氧大氣：人類：地球公轉(zhuǎn)：月球公轉(zhuǎn)：地球自轉(zhuǎn)：中子壽命：中間玻色子壽命：50億年150億年46億年40億年3百萬年8億年三.物質(zhì)世界的質(zhì)量尺度目前所測宇宙：銀河系：太陽：地球：月球：細菌：紅血球：流感病毒：氧分子：中子、質(zhì)子：電子：宇宙中物體的質(zhì)量量級——跨躍了約80個數(shù)量級四.基本粒子家族基本粒子：指人類迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的“點”粒子，是一個不斷向更深層次轉(zhuǎn)移的動態(tài)概念。標準模型：1964年美國蓋爾曼提出，1969年斯坦福直線加速器中心電子—核子撞擊實驗首次驗證，獲當年諾貝爾物理獎。

基本粒子特征：質(zhì)量、電荷、自旋、壽命……要點：三大家族四種相互作用（1929－）

1.規(guī)范粒子（場粒子，傳遞相互作用，共13種）三大家族名稱符號靜質(zhì)量（MeV）電荷（e）自旋壽命（s）傳遞的相互作用光子001電磁中間玻色子11弱膠子（8種）001強引力子??002引力玻色子2.輕子：共3代12種三大家族名稱符號靜質(zhì)量（MeV）電荷（e）自旋壽命（s）代電子電子中微子一0.510-1μ子μ子中微子二1060-1子子中微子三*1776.90-1費米子*北京正負電子對撞機測量結(jié)果名稱符號靜質(zhì)量（MeV）電荷（e）自旋代一二三上夸克粲夸克奇異夸克頂夸克底夸克下夸克udcstb～300～300～500～1500～180000～5000費米子3.夸克:3代、6味、每味3色，共36種三大家族基本粒子規(guī)范粒子13種輕子12種夸克36種玻色子（引力子？）費米子希格斯粒子（？）62種基本粒子的三大家族五.物質(zhì)存在的基本形式——實物和場輕子夸克實物規(guī)范粒子場物質(zhì)結(jié)構(gòu)層次實物分子原子原子核質(zhì)子夸克電子（輕子）規(guī)范粒子場中子場:無靜止質(zhì)量,不具有不可入性，以連續(xù)形式存在，具有可疊加性，不能作為參考系。*實物周圍存在相關(guān)的場，場傳遞實物間的相互作用，場和實物可以相互轉(zhuǎn)化實物：具有質(zhì)量、不可入性，以空間間斷形式存在。宏觀客體（>）服從因果律微觀客體（<）服從統(tǒng)計規(guī)律介觀客體（108－1011個原子，亞微米尺寸器件）一定條件下出現(xiàn)量子效應實物和場六.四種基本相互作用迄今為止，人類了解得最早的是引力,了解得最晚的是強力；了解得最少的是引力，了解得最多的是電磁力。想想其中的