大学物理物质的基本性质
大学物理普通物理学
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大学物理普通物理学
汇报人： 202X-12-23
目 录
• 大学物理概述 • 大学物理基础知识 • 大学物理实验 • 大学物理应用 •
定义
大学物理是一门研究物质的基本性质、结构、相互作用以及运动规律的学科。 它涵盖了力、热、光、电、磁等多个领域，是自然科学和工程学科的基础。
实验操作与数据记录
正确操作实验设备
学生应熟悉实验设备的使用方法，严格按照操作规程 进行实验，确保实验过程的安全性和有效性。
准确记录实验数据
学生应认真观察实验现象，准确记录实验数据，包括 测量值、计算值和误差等。
分析处理实验数据
学生应运用相关理论和方法对实验数据进行处理和分 析，得出合理的结论。
04
电子工程
集成电路设计、电磁波传播、 电子器件等。
航空航天工程
空气动力学、材料力学、推进 技术等。
物理学在科学研究中的应用
天文学
行星运动规律、宇宙射线探测 等。
生物学
细胞膜电位、生物磁场、光合 作用等。
地球科学
地震预测、气候变化研究等。
医学影像技术
核磁共振成像、超声波诊断等 。
05
大学物理学习方法
思考和自主实验的能力。
实验原理与方法
掌握实验原理
学生应了解实验的基本原理，明确实验的目 的和意义，理解实验的关键环节和操作要点 。
大学物理绪论
1.物理学是关于物质运动一般规律的科学
普适性：是一个具有逻辑自恰性的理论框架和体系， 所以应从整体上把握。
对象概念框架体系应用
2.物理学是以物质世界为对象的观察和实验的科学 观察和实验是全部物理学知识的基础。 第一要建立起物理学图象。 第二要关注物理学发展中实验的作用。
3.物理学是精密科学 物理学是一门定量科学，它是物质世界数量关系的高 度总结，精确的把握物质运动变化的规律和结果。
➢现代工业技术工程师类型要求良好的科学素质
深厚的科学素养是发明创造的基础。
高的科学素质和能力是高新技术和市场 经济的发展的需要
➢物理素质的表现
物理学的思想、观点和方法 从物理本质上提出和研究本专业问题 创新能力 在工程技术中引入物理学的新成果
二、在大学物理课程中学习什么
知识→物理学关于物质世界的基本理论→基础 方法→物理学认识和研究问题的思想方法→中心 应用→运用物理学的理论和方法解决技术问题→目的
➢爱因斯坦受激辐射理论(1916物理) －第一台激 光器(1960技术)
➢量子力学 费米狄拉克统计 固体能带理论(20年 代微结构物理)－晶体管诞生(1947) 集成电路 (1962) 大规模集成电路(70年代后期技术)
④技术的创新与发展深受科学素质的影响与限制。
电子显微镜的发明
⑤物理学是人类智慧的结晶。
物理学基本框架
V
c
量子理论 狭义相对论
0.01c
量子 禁区 理论
10-5m
禁区
狭义 相对论
广义 相对论
牛顿物理学
1020m
大小或距离
③物理学为其他 学科创立技术和 原理，重大新技 术领域的创立总 是经历长期的物 理酝酿。
大学物理第8章
每个点电荷所受的总静电力，等于其他点电荷单独存在时 作用在该点电荷上的静电力的矢量和.数学表达式为
在国际单位制中，电量的单位为库仑（C），简称库.
第一节 电荷 库仑定律
2. 电荷的量子化
实验证明，自然界中带电体所带的电量总是一个基本单 元的整数倍.物体所带的电荷不是以连续的方式出现，而是以 一个个不连续的量值出现的，电荷的这种特性称为电荷的量 子化.电荷的基本单元就是一个电子所带电量的绝对值，即 e=1.602×10－19C
1785年，法国物理学家库仑通过扭秤实验，首先对两个静止点 电荷之间的相互作用做了定量研究，作用力的大小与这两个点电荷的 电量之积成正比，与两个点电荷之间距离的平方成反比，作用力的方 向沿着两点电荷的连线，同号电荷互相排斥，异号电荷互相吸引.
第一节 电荷 库仑定律
其数学表达式为
k由实验测定. f表示q1对q2的作 用力，r为q1、q2之间的距离，r为由q1指向q2的单位向 量，图8-1 两静止点电荷的相互作用力如图8- 1所示. 当q1、q2为同号时，f的方向与er的方向一致；当q1、 q2为异号时，f的方向与er的方向相反.
见摸得着，但是依然对外有物质性表现.静电场的物质性表现有两
个方面，即
第二节 电场 电场强度
（1）在静电场中的任何带电体都会受到电场的作用力. （2）当带电体在静电场中运动时，电场力会对它做功. 以上两种物质性表现是研究静电场的基础，根据静电场 的第一种表现，从力的观点出发引入电场强度；根据静电场 的第二种表现，从功和能的角度引入电势.
物质的变化和性质
NO.1 物质的变化和性质【观念一】物质的变化定义：没有新物质生成的变化物理变化实质：物质不发生变化；分子、原子不变，只是间隔发生了变化变化定义：有新物质生成的变化实质：物质发生了改变，分子也发生了变化化学变化原则：质量守恒定律（五不变两变两可变）表示：化学方程式→意义※判断的依据：是否有新的物质生成※注意事项：（1）物质的变化常常伴有一些现象的发生，如发光、放热、变色、产生气体、生成沉淀等，只能帮助我们判断某一已知的化学变化是否发生了，而不能作为判断物理变化和化学变化的依据。
如：电灯通电时发光、放热，是物理变化。
而且有的变化无明显现象。
（2）爆炸不一定都是化学变化。
例如锅炉爆炸、车胎爆炸是物理变化。
※解题突破方法物质变化的辨析，从宏观上判断是否有新的物质生成，从微观上判断构成反应物的粒子是否发生了改变。
若变化后有新物质生成、构成反应物的粒子发生了改变，则是化学变化，反之，是物理变化。
【※知识须知】（1）化学反应常伴随有能量变化。
有的释放能量，有的吸收能量，在生活、生产、实验中，经常利用化学反应放出的热量，如烧煤做饭、取暖等。
（2）影响化学反应速率的因素有温度、反应物的浓度、反应物的接触面积和催化剂等。
（3）催化剂在化学反应中可以改变化学反应速率，但本身的质量和化学性质在反应前后没有发生改变。
（4）正确理解“催化剂”①要紧扣“一变二不变”。
“变”指的是改变其他物质的化学反应速率，既能变快，也能变慢，不能片面理解成加快；“二不变”是指自身的质量和化学性质在反应前后没有改变，物理性质可能改变。
②催化剂离不开特定的化学反应，离开化学反应讨论催化剂是没有意义的③对于同一反应，催化剂不是唯一的；对于不同反应，有不同的催化剂④催化剂不能增加或减少生成物的质量⑤催化剂不能决定反应能否进行。
【示例一】例1、下列变化中，没有新物质生成的是（）A.铁铸成锅B.葡萄酿成酒C.木柴燃烧D.面包发霉例2、下列生产过程主要发生物理变化的是（）A．沼气生产 B．石油蒸馏 C．转炉炼钢 D．高炉炼铁例3、古诗是古人留给我们的宝贵精神财富。
大学物理第一章课件
04
大学物理第一章：电磁学基础
电场与电场强度
电场
电荷和电流在空间中激发的场，对其 中运动的电荷产生力的作用。
电场强度
描述电场对电荷作用力大小的物理量， 用矢量表示，单位是伏特/米（V/m） 或牛顿/库仑（N/C）。
电场线
用来形象地描述电场的强弱和方向的 假想线，电场线上每一点的切线方向 表示该点的电场强度方向。
动量与角动量
动量
一个物体的质量与它的速度的乘 积，表示物体运动的量。
角动量
一个旋转物体的转动惯量与它的 角速度的乘积，表示物体旋转运 动的量。
功与能
功
力在物体运动轨迹上所做的乘积，表 示力对物体运动所做的贡献。
能
一个物体由于它的运动或位置而具有 做功的能力，表示物体运动或位置的 量。
03
大学物理第一章：热学基础
大学物理课程是高等教育的必修基础课程之一，旨在为学生提供物理学的 基本概念、原理和方法，培养其科学素养和解决实际问题的能力。
课程目标
01
掌握物理学的基本概念和原理，理解物质的基本性 质和运动规律。
02
学会运用物理学原理和方法分析、解决实际问题， 培养科学思维和创新能力。
03
培养学生对自然界的敬畏和好奇心，激发探索未知 世界的热情和追求科学的动力。
偏振分类
偏振分为线偏振、椭圆偏振和圆偏振三种类型。
偏振应用
偏振现象在光学仪器、通信和信息处理等领域有 广泛应用，如偏振眼镜、液晶显示等。
06
大学物理第一章：近代物理简介
量子力学基础
量子态与波函数
01
描述微观粒子状态的数学函数，具有波粒二象性。
薛定谔方程
02
描述粒子在给定势能下的运动状态的偏微分方程。
大学物理ppt课件完整版
物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学。
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
现代物理学
以相对论、量子力学等为 代表，揭示了微观世界的 奥秘和宇宙大尺度的结构。
大学物理课程的目的和要求
1 2
掌握物理学的基本概念和原理
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
THANKS
感谢观看
麦克斯韦-安培定律
将磁场的变化与电场联系起来，是电磁场理论的基础。
麦克斯韦电磁场理论
麦克斯韦方程组 描述电磁场的基本规律，包括高 斯定律、高斯磁定律、法拉第电 磁感应定律和麦克斯韦-安培定律。
电磁波的应用 如无线电通信、雷达、微波炉等。
电磁波 由变化的电场和磁场相互激发而 产生的在空间中传播的电磁振荡。
大学物理ppt课件完 整版
目 录
• 绪论 • 力学 • 热学 • 电磁学 • 光学 • 近代物理学基础
01
绪论
物理学的研究对象
物质的基本结构和相互作用
研究物质的基本组成、性质以及相互作用，包 括微观粒子和宏观物体之间的相互作用。
物质的运动和变化规律
研究物质在不同条件下的运动状态、变化过程 以及相应的物理量之间的关系。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从单一热源取热使其完全转换为有用的功而不产生其他影响。也就是说，热 机的效率不可能达到100%。
卡诺定理和热力学温标
大学物理学课件完整ppt全套课件
现代物理学
以相对论和量子力学为代表，揭示了 微观世界和高速运动物体的规律。
经典物理学
以牛顿力学、热力学和电磁学为代表 ，建立了完整的经典物理理论体系。
大学物理学的课程目标
01
掌握物理学的基本概念和基本原理
通过学习大学物理课程，使学生掌握物理学的基本概念和基本原理，为
后续专业课程的学习打下基础。
02
气体动理论
气体分子运动论的基本假设
气体由大量分子组成，分子之间存在间隙；分子在永不停息地做无规则运动；分子之间存 在相互作用的引力和斥力。
气体压强与温度的微观解释
气体压强是由大量分子对容器壁的频繁碰撞产生的；温度是分子平均动能的标志。
气体动理论的应用
气体动理论可以解释许多宏观现象，如气体的扩散、热传导等。同时，它也为研究其他物 质的微观结构提供了重要的思路和方法。
物理学的研究方法
观察和实验
01
通过观察自然现象和进行实验研究，获取物理现象的数据和信
息。
数学建模
02
运用数学工具对物理现象进行描述和建模，以便更深入地理解
物理规律。
理论分析
03
通过逻辑推理和演绎，对物理现象进行深入分析，揭示其内在
规律。
物理学的发展历史
古代物理学
以自然哲学为主要形式，探讨宇宙的 本质和构成。
位置矢量的定义、位移的计算、路程与位移 的区别。
02
速度与加速度
平均速度与瞬时速度、平均加速度与瞬时加 速度、速度与加速度的矢量性。
04
03
01
牛顿运动定律
1 2
牛顿第一定律
惯性定律、力的概念、力的性质。
牛顿第二定律
动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律。
物理学上的物质
物理学上的物质人类对物质的探索源远流长，随着科技的进步，我们对物质的认识也越来越深入。
物质是构成宇宙的基本组成部分，它们以各种形式存在，给我们的生活带来了无尽的可能性和挑战。
在我们的日常生活中，我们接触到的大部分物质都是由原子构成的。
原子是物质的基本单位，它们由质子、中子和电子组成。
质子带有正电荷，中子中性，而电子带有负电荷。
原子通过电子的运动和排列方式形成了不同的物质。
物质可以分为三种状态：固体、液体和气体。
固体的原子紧密排列在一起，具有固定的形状和体积。
液体的原子比固体的原子更松散，可以流动，但具有固定的体积。
气体的原子则更加分散，可以自由运动，没有固定的形状和体积。
物质的性质取决于原子之间的相互作用力。
例如，如果原子之间的相互作用力很强，物质通常是固体，例如金属。
而如果原子之间的相互作用力较弱，物质通常是液体或气体，例如水和空气。
除了原子之间的相互作用力外，温度和压力也会影响物质的性质。
随着温度的升高，原子的运动速度增加，物质可能从固体转变为液体或气体。
压力的增加也可以改变物质的状态，例如将气体压缩成液体或固体。
物质的多样性使得它们在我们的生活中发挥着重要的作用。
我们使用金属制成的工具和设备，享受着液体的舒适和便利，呼吸着气体的氧气。
物质还可以通过化学反应转化为其他物质，为我们提供能量和各种化学产品。
物质的研究不仅仅是为了满足我们的生活需求，还有助于我们更好地理解宇宙的运行机制。
通过研究物质，我们可以揭示出它们的奥秘，解答一些科学难题，推动科技进步，为人类社会的发展做出贡献。
物质是我们生活中不可或缺的一部分，它们的存在和变化给我们的世界带来了无限的可能性。
我们应该继续努力探索物质的奥秘，理解它们的本质，以更好地利用和保护它们，为人类的未来创造更美好的生活。
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运动是物质的固有属性
1018（单位：s） 1017 107 105 103 10-2 10-4 10-14 10-25
三、物质存在的基本形式
物质的基本存在形式是实物和场。
实物是指由大量原子、分子所组成的宏观实体，也包括原子、 分子、离子和静止质量不为零的基本粒子，如电子、质子、中子 等。
场是传递物体间相互作用的媒质。如电场、磁场、引力场。
§1.1 物质的结构 10-17 m 的亚原子粒子到大至1026 m 的宇宙半 径，跨越了大约42～43个数量级。
已观测到的宇宙范围极限 银河系半径 日地距离 地球半径
无线电波波长 灰尘线度 原子线度
原子核线度 基本粒子线度
1026（单位：m） 7.6×1022 1.5×1011 6×106 103 10-4 10-10 10-15
空间尺度数量级(单位：m) 1026(已知部分) 1020 1012～107 107～105 106～10-3 10-6～10-8
10-9 10-10 10-14 10-15以下
相关专业学科 宇宙学 天文学
天体物理学 地球、生物物理学
凝聚态物理学 介观物理学 气体动力学 液体动力学 固体物理学
等离子体物理学 高分子化学 分子物理学
化学物理、化学 原子、原子核、粒子物理学
二、物质存在的时间尺度
现代科学研究涉及的时间标度从寿命约为10-25 s 的 z0 粒子到 137亿年的宇宙年龄（约1018 s ），跨越了大约43个数量级。
宇宙年龄 地球年龄 地球公转周期 地球自转周期 中子寿命 市电周期 高速摄影曝光时间 光波周期
Z0粒子
第1章 物质的基本性质
爱因斯坦 (1879~1955) ： 20世纪最伟大的物理学家，在物理学6个领 域作出了具有划时代意义的贡献 — 创建了光量子理论、狭义相对论 和分子运动论；建成了广义相对论、辐射量子理论和现代科学的宇 宙论。 1921年因光量子理论获得诺贝尔物理学奖。
“婴儿宇宙”照片公开 宇宙年龄实为137亿年
渺观系统
微观系统
介观系统
宏观系统
宇观系统
原子尺度数量级的客体，用量子力学处理 接近人体尺度附近几个数量级的物体，用经典力学处理
把由十几个到数百个原子组成的团簇及同量级的物体
物理学以及物理学与其他学科交叉的边缘学科在物质世 界中许多层次都有研究。
层次名称 宇宙半径
星系 星球 地上物体 凝聚态物质 介观物质 气体 液体 固体 等离子体 分子 原子 原子核 基本粒子
2003年2月12日，美国宇航局公布了探测器拍到的宇宙“婴儿期照片”，为宇宙 大爆炸理论提供了新的依据。根据这张照片，科学家还精确地测量出了宇宙的实际 年龄是137亿年。据报道，这张珍贵的照片是美国宇航局科学家通过威尔金森各向 异性微波探测器经过一年时间的观测获得的结果。照片中包含了许多令人震惊的信 息，为支持宇宙大爆炸和宇宙膨胀理论提供了新的依据，同时为揭开暗能量之谜指 引了道路。据有关人士估计，这项成果是近几年宇宙研究中最重大的发现之一。
10-17
哈勃半径
基本粒子
原子核
E-15
原子
E-12 E-09
E+27 E+24 E+21 E+18
超星系团 星系团 银河系
最近恒 星的距离
最小 的细胞
DNA长度
E-06 E-03 1m
E+03
E+15
E+12 E+09 E+06
太阳系
人 山
太阳
蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次
依照物质的运动规律做了系统性划分