大学物理(绪论,第一章)2012 ppt课件
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《大学物理学绪论》课件
相对论与宇宙学研究
相对论
相对论是爱因斯坦提出的经典理论，描述了 引力和相对速度对时空的影响。未来的研究 将进一步探索相对论的预言和推论，例如引 力波探测和黑洞性质等，并寻求将相对论与 其他物理理论统一起来。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙起源、演化和终极命运的 科学。未来的研究将致力于揭示宇宙的起源 和演化过程，包括宇宙大爆炸、星系形成、 恒星演化等，以及探索宇宙中存在的未知物
质和能量形式。
THANKS
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生物医学
医学影像
放射治疗
物理学在医学影像技术中发挥了重要作用 ，如X射线、CT、MRI等影像设备的研发和 应用。
放射治疗是治疗肿瘤的重要手段之一，物 理学在放射源的选择、剂量控制和设备研 发方面有重要作用。
生物力学
生物传感器
生物力学研究生物体的力学性质和行为， 在生物医学工程、康复医学等领域有广泛 应用。
数学建模法
要点一
总结词
用数学语言描述物理规律和现象
要点二
详细描述
数学建模法是物理学研究中不可或缺的方法之一。它通过 建立数学模型来描述物理规律和现象，将物理问题转化为 数学问题，以便进行定量分析和计算。数学建模法在物理 学中广泛应用于各种领域，例如力学、电磁学、量子力学 和宇宙学等。通过数学建模法，可以更深入地理解物理规 律的本质，预测新现象并解决复杂问题。
理论推导法
总结词
通过数学模型和理论公式推导结论
详细描述
理论推导法是物理学研究中另一种重要的方法。它基于对物理现象的深入理解，通过建 立数学模型和理论公式来描述物理规律和现象。然后，通过逻辑推理和数学计算，从已 知的基本原理出发，推导出新的结论和预测。理论推导法的准确性和可靠性取决于理论
大学物理实验课绪论ppt课件
实验可以发现新事实，实验结果可以为 理论的建立提供依据
伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提 供了重要依据，库仑通过滑板实验提出了摩擦定律， 胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验、波雷里的 表面张力实验为物理学提供了新事实和新规律。
实验又是检验理论正确与否的重要判据
理论物理与实验物理是相辅相成的，规律、公式是否正确必须
2.实验操作
课堂实验操作时，应根据实验的步骤和要求认真进行调 试、仔细观察和测量有关的物理量。
课堂实验可分为：①仪器的安装和调试；②观测（在明 确了实验目的和测量内容步骤并能正确使用仪器后可 进行正式观测）；③记录（记录的内容：日期、时间、 地点、仪器及其编号、简图、简单过程、原始数据、 有关现象、随时发现的问题等，记录不得用铅笔）； ④仪器还原（将其恢复到实验以前的状态）。
5. 物理实验报告要求每次实验课测完数据后立刻处理数 据并且当堂上交，所以大家必须提前写好预习报告 画好表格，否则无法在上课时间内完成！
6. 实验考试 平时的5份报告占总成绩50%， 1次设计性实验（考试实验）报告现场完成并上交，占 总成绩50%；
规定：无故缺做1个或以上实验者并且不补做，期末总 成绩直接记为0分;
每一次实验课包括课前预习、实验操作和实验报告三 个环节
1.课前预习 学生进入实验室之前必须进行预习 。预习时 应仔细阅读实验教材，着重理解实验原理，明 确实验的大体步骤及仪器使用注意事项。预习 时要求写出预习报告。 预习报告的内容：①实验目的；②实验原理 （包括公式及各量的物理意义、原理图、线路 图或光路图等）。
自组电桥测电流表内阻（303房间）学号尾 数双数学生做
本学期实验项目和进度安排
选李良国老师的同学：
第1周周六 第3周周六 第7周周六 第8周周六
伽利略的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提 供了重要依据，库仑通过滑板实验提出了摩擦定律， 胡克的弹性实验、玻意耳的空气压缩实验、波雷里的 表面张力实验为物理学提供了新事实和新规律。
实验又是检验理论正确与否的重要判据
理论物理与实验物理是相辅相成的，规律、公式是否正确必须
2.实验操作
课堂实验操作时，应根据实验的步骤和要求认真进行调 试、仔细观察和测量有关的物理量。
课堂实验可分为：①仪器的安装和调试；②观测（在明 确了实验目的和测量内容步骤并能正确使用仪器后可 进行正式观测）；③记录（记录的内容：日期、时间、 地点、仪器及其编号、简图、简单过程、原始数据、 有关现象、随时发现的问题等，记录不得用铅笔）； ④仪器还原（将其恢复到实验以前的状态）。
5. 物理实验报告要求每次实验课测完数据后立刻处理数 据并且当堂上交，所以大家必须提前写好预习报告 画好表格，否则无法在上课时间内完成！
6. 实验考试 平时的5份报告占总成绩50%， 1次设计性实验（考试实验）报告现场完成并上交，占 总成绩50%；
规定：无故缺做1个或以上实验者并且不补做，期末总 成绩直接记为0分;
每一次实验课包括课前预习、实验操作和实验报告三 个环节
1.课前预习 学生进入实验室之前必须进行预习 。预习时 应仔细阅读实验教材，着重理解实验原理，明 确实验的大体步骤及仪器使用注意事项。预习 时要求写出预习报告。 预习报告的内容：①实验目的；②实验原理 （包括公式及各量的物理意义、原理图、线路 图或光路图等）。
自组电桥测电流表内阻（303房间）学号尾 数双数学生做
本学期实验项目和进度安排
选李良国老师的同学：
第1周周六 第3周周六 第7周周六 第8周周六
大物第一章ppt课件
● 笔记：抓住重点
● 作业： 要能够举一反三，一题多解
● 参考书： 《大学物理学》 张三慧 主编 清华大学出版社 《大学物理教程》 吴锡珑 主编 高等教育出版社 《大学物理学习指导》 张孝林 主编 科学出版社
大学物理网站：精选课件ppt
6
第一篇 力 学
力学 —— 研究物体机械运动的规律
• 机械运动 —— 物体相对于其他物体的位置随时间发生变 化，或物体内部的各个部分的相对位置随时间发 生变化
● 波动 (Waves) 研究宏观物质世界中的波动，包括实物媒质中的波和场的波
● 相对论 (Relativity) 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律
● 量子力学 (Quantum mechanics)
研究微观物质运动现象以及基本运动规律
精选课件ppt
5
五. 要求
● 听课和阅读：信息量较大，进度较快，范围较宽 要求：重视分析、思考，抓住主线、核心，学会归纳
O • O•
r r r
14
二. 速度 ( 描述物体运动状态的物理量 )
1. 平均v 速 度Δ r r (t t) r (t)
t
t
在直角坐标系中
v xiyjzk t t t
r(t) r r (t t)
例：求自由落体运动的 v
y 1 gt2
2
y y (t t) y (t) 1g (t t)2 1g2 tg tt 1g t2
位移矢量反映了物体运动中位置 ( 距离与方位 ) 的变化。
讨论
P s
•
r(t) r
• P’
O • r (t t)
(1) 位移是矢量（有大小，有方向）
位移不同于路程 rS
(2) 位移与参照系位置的变化无关
● 作业： 要能够举一反三，一题多解
● 参考书： 《大学物理学》 张三慧 主编 清华大学出版社 《大学物理教程》 吴锡珑 主编 高等教育出版社 《大学物理学习指导》 张孝林 主编 科学出版社
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6
第一篇 力 学
力学 —— 研究物体机械运动的规律
• 机械运动 —— 物体相对于其他物体的位置随时间发生变 化，或物体内部的各个部分的相对位置随时间发 生变化
● 波动 (Waves) 研究宏观物质世界中的波动，包括实物媒质中的波和场的波
● 相对论 (Relativity) 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律
● 量子力学 (Quantum mechanics)
研究微观物质运动现象以及基本运动规律
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5
五. 要求
● 听课和阅读：信息量较大，进度较快，范围较宽 要求：重视分析、思考，抓住主线、核心，学会归纳
O • O•
r r r
14
二. 速度 ( 描述物体运动状态的物理量 )
1. 平均v 速 度Δ r r (t t) r (t)
t
t
在直角坐标系中
v xiyjzk t t t
r(t) r r (t t)
例：求自由落体运动的 v
y 1 gt2
2
y y (t t) y (t) 1g (t t)2 1g2 tg tt 1g t2
位移矢量反映了物体运动中位置 ( 距离与方位 ) 的变化。
讨论
P s
•
r(t) r
• P’
O • r (t t)
(1) 位移是矢量（有大小，有方向）
位移不同于路程 rS
(2) 位移与参照系位置的变化无关
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非弹性碰撞
碰撞后系统动能不守恒，部分机械 能转化为内能，损失了机械能。如 湿纸或橡皮泥的碰撞等。
完全非弹性碰撞
碰撞后两物体粘在一起运动，动能 损失最大，机械能损失也最大。
能量守恒定律
定律表述
自然界中的一切物质都具有能量，能量既不能创 造也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种 形式，从一个物体传递到另一个物体；在转化和 传递过程中能量的总量保持不变。
大学物理的学习方法和要求
掌握基本概念和基本规律
注重实验和实践
学习大学物理首先要掌握基本概念和基本 规律，理解它们的物理意义和适用范围。
大学物理实验是学习物理学的重要环节， 通过实验可以加深对物理概念和规律的理 解，培养实验技能和动手能力。
培养物理思维
拓宽知识面
学习大学物理要注重培养物理思维，即运 用物理学的方法和观点去分析和解决问题 的能力。
热力学第二定律的表述及实质
表述
实质
应用
热力学第二定律有多种表述方式，其 中最著名的是开尔文表述和克劳修斯 表述。开尔文表述指出，不可能从单 一热源吸取热量，使之完全变为有用 功而不产生其他影响。克劳修斯表述 指出，热量不可能自发地从低温物体 传到高温物体而不引起其他变化。
热力学第二定律的实质是揭示了自然 界中一切与热现象有关的宏观过程都 具有方向性，即不可逆性。这种方向 性是由系统内部的微观状态数目的变 化所决定的，也就是由系统的熵增原 理所决定的。
循环过程卡诺循环
01
02
定义
工作原理
卡诺循环是一种理想的可逆循环，由 两个等温过程和两个绝热过程组成。 它是热力学第二定律的出发点，也是 热机效率的理论极限。
卡诺循环通过高温热源吸收热量，在 低温热源放出热量，并对外作功。其 效率只与高温热源和低温热源的温度 有关，而与工作物质无关。
大学物理学(绪论)-PPT课件
40
解决许多理论和实验上的疑难问题
硅表面77重构图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 图2 插页彩
41
基于STM工作原理或扫描成像方法的派生显微镜系列
原子力(AFM) 磁力 分子力显微镜 等等
用AFM得到的癌细胞的表面图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 P.98 图 4-8
42
He proposed that only certain orbits for the electron are allowed
Bohr’s Empirical Explanation
Electrons can only take discrete energies (energy is related to radius of the orbit)
What is a Galaxy?
If our solar system was only the size of a cell in the human body, our galaxy would still measure over one mile across.
宇宙从哪里来?又向何处去?
欢迎大家进入物理世界
绪论 Introduction
一、为什么要学习物理学？ 1.Physics：研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、 最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。 是自然科学的许多领域和工程技术的基础。 In short：探讨物质基本结构和运动最基本规律 Come from a Greek term physis meaning nature 内容：力学、热学、声学、电磁学、光学、相对论、量子力 学、核物理与粒子物理、天体物理等(按研究领域分类)
解决许多理论和实验上的疑难问题
硅表面77重构图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 图2 插页彩
41
基于STM工作原理或扫描成像方法的派生显微镜系列
原子力(AFM) 磁力 分子力显微镜 等等
用AFM得到的癌细胞的表面图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 P.98 图 4-8
42
He proposed that only certain orbits for the electron are allowed
Bohr’s Empirical Explanation
Electrons can only take discrete energies (energy is related to radius of the orbit)
What is a Galaxy?
If our solar system was only the size of a cell in the human body, our galaxy would still measure over one mile across.
宇宙从哪里来?又向何处去?
欢迎大家进入物理世界
绪论 Introduction
一、为什么要学习物理学？ 1.Physics：研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、 最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。 是自然科学的许多领域和工程技术的基础。 In short：探讨物质基本结构和运动最基本规律 Come from a Greek term physis meaning nature 内容：力学、热学、声学、电磁学、光学、相对论、量子力 学、核物理与粒子物理、天体物理等(按研究领域分类)
《大学物理第一章-》课件
详细描述
牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成 反比。公式表示为F=ma，其中F表示作用力，m表示物体的质量，a表示物体的 加速度。
牛顿第三定律
总结词
描述力的作用是相互的。
详细描述
牛顿第三定律指出，对于两个相互作用的物体，施加在物体上的力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一 条直线上。这是对力的相互作用的客观描述，适用于任何相互作用力的情况。
CHAPTER
04
动量与角动量
动量
动量定义
动量的矢量性
动量是描述物体运动状态的物理量， 定义为物体的质量与速度的乘积。在 物理学中，常用符号p表示动量，单 位为千克·米/秒（kg·m/s）。
动量是一个矢量，具有方向和大小。 在描述物体的运动状态时，需要明确 动量的方向。
动量守恒定律
在没有外力作用的情况下，封闭系统 中的总动量保持不变。这是动量守恒 定律的表述，是自然界的基本定律之 一。
CHAPTER
03
牛顿运动定律
牛顿第一定律
总结词
描述物体静止和匀速直线运动的规律。
详细描述
牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出如果没有外力作用，物体会保持其静 止状态或匀速直线运动状态不变。这是对物体运动状态的客观描述，不受其他 物体的影响。
牛顿第二定律
总结词
描述物体加速度与作用力之间的线性关系。
势能分类
根据产生的原因，势能可 以分为重力势能、弹性势 能、电势能等。
势能定理
合外力对物体所做的功等 于物体势能的减少量，即 $W = - Delta E_{p}$。
动能定理与机械能守恒定律
动能定理
合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，即$W = Delta E_{k}$。
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
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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
大学物理绪论精ppt课件
.
世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类头
发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有望应
用于量子计算机研制领域。
.
癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
能够把物理学的思想、观点、规律和方法运用到工 程技术的实际中； --------- （解决问题）
注意物理学的发展，不断探索如何把物理学的新成果 引入到工程技术中。-------- （不断创新）
.
五、 怎样学好物理学？
1. 树立信心，正面思想 2. 沉心静气，看书思考 3. 课前预习，课堂笔记 4. 课后复习，认真作业
星图像。
.
人造大脑
数码眼睛——视觉输入 机械臂——绘制出它对视觉输入 作出的反应。
这个模拟大脑非常先进，甚至 能通过IQ测试的基本测试。
由250万个模拟神经元组成，它 能执行8种不同类型的任务。这些 任务的范围从描摹到计算，再到 问题回答和流体推理，可谓五花 八门。测试期间，科学家亮出一 系列数字和字母，让Spaun记入 储存器，然后科学家亮出另一种 字母或符号，作为指令，告诉 Spaun借助它的记忆力做什么。
工
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
学应 用
解人
定 性 的
类 理
数和
定
美
量
学
的
生
化
物 物理 学
自然法则
.
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推理 、演算 新理论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论
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第三次工业革命：工业的自动化与核能的应用-----计算机、 光通讯、核弹、核能发电。。。
基础： 爱因斯坦的相对论、普朗克、 波尔、等人
创立的量子力学。
第四次工业革命：纳米技术、基因工程、超导体应用......
基础： 现代物理学理论 ......
四、物理学的基础研究在当前最引人注目 的高技术如下：
1.核能技术：可控热核聚变能的研究，将为解
大学物理(绪论,第一章)2012 ppt课件
一.什么是物理学？
物理学是研究自然界中物质的基本结构及基 本运动规律的科学。是一切自然科学的基础。
1、物质世界 空间尺度约150亿光年(宇宙)～ 10－20 m(夸克)
时间尺度150亿年(宇宙年龄)～10-27s( 射线周期)
速率范围0(静止) ～ 3108 m/s(光速)
为生命科学提供现代化的实验手段。
物理学与哲学：物理学的研究离不开哲学思想的指导
，物理学的发展又促进了哲学的进步。
三、物理学是科学技术的基础
第一次工业革命：工业的机械化-----瓦特的蒸汽机
基础： 牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学
第二次工业革命：工业的电气化-----发电机、电动机。。。
基础： 法拉第与麦克斯韦等建立的电磁学
机械能守恒
势能
x
功能定理
转动定理
质能定理
v
F＝ d (mv)
质速关系
dt
角动量定理
a
能量动量关系
动能定理
动量定理
长度收缩 时间延缓
第一章：质点运动学
1.1参考系 坐标系 质点 1.1.1参考系和坐标系
静止是相对的，运动是绝对的，地心学说被日心 说取代，让人们明白，判断物体运动与否，首先要 选择统一的物体作参考。即使是太阳，在银河系中 其它恒星系统观察，仍然运动着的。
银河系
指南针
参考系：描述物体运动时，被选作参考的物体，称 为参考系。
要定量描述物体的位置与运动情况，就要运用 数学手段，采用固定在参考系上的坐标系。
常 用 的 坐 标 系 有 直 角 坐 标 系 ( x,y,z)， 极 坐 标 系
(,)，球坐标系(R,, )，柱坐标系(R, ,z )。
z
z
z
R
yo
可以作为质点处理的物体的条件：大小和形状对运动 没有影响或影响可以忽略。
研究地球公转
RES RE
1.5108 6.4103
2.4140 1
地球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺 寸的影响，作为质点处理。
研究地球自转
vR
地球上各点的速 度相差很大，因 此，地球自身的 大小和形状不能 忽略，这时不能 作质点处理。
i j
co 2 sco 2s co 2 s1 x
2. 位移
位移反映质点位置变化的物
理量，从初始位置指向末位 置的有向线段。
如能量守恒、物质不灭等，是物理学的灵魂 (4)基本方法：是物理学家在建立概念和定律时所使用的研究方法
如实验分析法，归纳类比法等等。
物理学的研究方法是科学 素质的集中体现。是人类的共同 财富，对所有的科学研究都有极好的借鉴意义，
思维训练：
利用各种思维方法将各知识点联成一个纵横交错， 四通八达的网······
3、运动和相互作用是物质的普遍属性：
万事万物都处在不停的运动和变化之中，运动是永 恒的,其运动形式有a 机械运动; b 电磁运动; c 分子热运动等。
自然界中没有不发生相互作用的物质，有引力相互 作用、电磁相互作用等。
物体的运动和相互作用，构成了自然界形形色色的 物质结构、物质形态和自然现象。
二、物理学是自然学科的带头学科
时间与空间是物质的最基本属性，物理学的发展史就 是时间与空间研究的发展史。地心说----日心说----宇 宙无心说。经典时空观、相对论时空观。
2、物质的两种形态：
微观实物（电子、中子等） 量子物理学
a.实物 宏观实物（气、液、固等） 经典物理学
宇观实物（日、月、星、辰等） 天体物理学
b. 场 （电场、磁场、引力场等）
xo
x
y
R 参考方向
1.1.2 质点
物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物
质形态。 一般情况下，物体各部分的运动不相同，在 运动的过程中大小、形状可能改变，这使得运动 问题变得复杂。 某些情况下，物体的大小、形状不起作用， 或者起次要作用而可以忽略其影响——简化为质 点模型。
质点：具有一定质量没有大小或形状的理想物体。
势，已成为国际高科技竞争的热点。 …...
五、物理学的主要特点
1、物理学是一门实验科学，是观察、试验与科学思维的产物。 2、物理学的基本结构：
基本概念+基本定律+基本思想+ 基本方法. (1)基本概念： 是物理学的核心内容。如：速度、加速度、力。。。 (2)基本定律： 是基本概念的本质联系。如：牛顿定律、守恒定律等 (3)基本思想： 是物理学家在建立概念和定律时 所遵从的指导思想。
研究汽车在平直道路上运动 除车轮外，汽车各部分运动情况完全相同，车轮 的运动是次要的，此时可把汽车作为质点处理。
研究汽车突然刹车“前倾”或转弯
涉及转动问题，汽各部分运动情况不同，各个 车轮受力差异很大，不能把汽车做质点处理。
质点是从实际中抽象出的理想模型，研究质点的运 动是为了抓住事物的主要矛盾进行研究分析。
决21世纪能源问题开辟道路。
2.超导技术：无耗损地传输电流的超导体，可以
节约大量电能，高温超导的广泛应用，将导致
一场伟大的工业革命。 3.微电子技术：目前半导体器件已接近物理和技
术上的极限，迫切要求物理学家从微结构的研
究中创造出要求更高的器件。 4.光电子技术：光通信、光全息、光计算等，具
有容量大、抗干扰强、保密性高、低成本等优
物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科一直
在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。物理与 数学：数学是物理学不可缺少的工具，物理学为数学
开辟了广阔的研究领域。
物理学与化学：唇齿相依息息相关，例如原子壳层结
构的建立，从本质上说明了元素化学性质周期性变化
的规律性。
物理学与生物学：为生命科学提供理论概念和方法，
时间与时刻
1.2质点运动的描述
1.2.1位置矢量 位移
在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，
叫做位置矢量。位置矢量是从坐标原点指向质点所
在位 置的 有向线 段。
z
r x i y j z k
r r x 2 y 2 z 2
co x s /r cosy/r
P(x,y,z)
k
r
o
y
cosz/r
基础： 爱因斯坦的相对论、普朗克、 波尔、等人
创立的量子力学。
第四次工业革命：纳米技术、基因工程、超导体应用......
基础： 现代物理学理论 ......
四、物理学的基础研究在当前最引人注目 的高技术如下：
1.核能技术：可控热核聚变能的研究，将为解
大学物理(绪论,第一章)2012 ppt课件
一.什么是物理学？
物理学是研究自然界中物质的基本结构及基 本运动规律的科学。是一切自然科学的基础。
1、物质世界 空间尺度约150亿光年(宇宙)～ 10－20 m(夸克)
时间尺度150亿年(宇宙年龄)～10-27s( 射线周期)
速率范围0(静止) ～ 3108 m/s(光速)
为生命科学提供现代化的实验手段。
物理学与哲学：物理学的研究离不开哲学思想的指导
，物理学的发展又促进了哲学的进步。
三、物理学是科学技术的基础
第一次工业革命：工业的机械化-----瓦特的蒸汽机
基础： 牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学
第二次工业革命：工业的电气化-----发电机、电动机。。。
基础： 法拉第与麦克斯韦等建立的电磁学
机械能守恒
势能
x
功能定理
转动定理
质能定理
v
F＝ d (mv)
质速关系
dt
角动量定理
a
能量动量关系
动能定理
动量定理
长度收缩 时间延缓
第一章：质点运动学
1.1参考系 坐标系 质点 1.1.1参考系和坐标系
静止是相对的，运动是绝对的，地心学说被日心 说取代，让人们明白，判断物体运动与否，首先要 选择统一的物体作参考。即使是太阳，在银河系中 其它恒星系统观察，仍然运动着的。
银河系
指南针
参考系：描述物体运动时，被选作参考的物体，称 为参考系。
要定量描述物体的位置与运动情况，就要运用 数学手段，采用固定在参考系上的坐标系。
常 用 的 坐 标 系 有 直 角 坐 标 系 ( x,y,z)， 极 坐 标 系
(,)，球坐标系(R,, )，柱坐标系(R, ,z )。
z
z
z
R
yo
可以作为质点处理的物体的条件：大小和形状对运动 没有影响或影响可以忽略。
研究地球公转
RES RE
1.5108 6.4103
2.4140 1
地球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺 寸的影响，作为质点处理。
研究地球自转
vR
地球上各点的速 度相差很大，因 此，地球自身的 大小和形状不能 忽略，这时不能 作质点处理。
i j
co 2 sco 2s co 2 s1 x
2. 位移
位移反映质点位置变化的物
理量，从初始位置指向末位 置的有向线段。
如能量守恒、物质不灭等，是物理学的灵魂 (4)基本方法：是物理学家在建立概念和定律时所使用的研究方法
如实验分析法，归纳类比法等等。
物理学的研究方法是科学 素质的集中体现。是人类的共同 财富，对所有的科学研究都有极好的借鉴意义，
思维训练：
利用各种思维方法将各知识点联成一个纵横交错， 四通八达的网······
3、运动和相互作用是物质的普遍属性：
万事万物都处在不停的运动和变化之中，运动是永 恒的,其运动形式有a 机械运动; b 电磁运动; c 分子热运动等。
自然界中没有不发生相互作用的物质，有引力相互 作用、电磁相互作用等。
物体的运动和相互作用，构成了自然界形形色色的 物质结构、物质形态和自然现象。
二、物理学是自然学科的带头学科
时间与空间是物质的最基本属性，物理学的发展史就 是时间与空间研究的发展史。地心说----日心说----宇 宙无心说。经典时空观、相对论时空观。
2、物质的两种形态：
微观实物（电子、中子等） 量子物理学
a.实物 宏观实物（气、液、固等） 经典物理学
宇观实物（日、月、星、辰等） 天体物理学
b. 场 （电场、磁场、引力场等）
xo
x
y
R 参考方向
1.1.2 质点
物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物
质形态。 一般情况下，物体各部分的运动不相同，在 运动的过程中大小、形状可能改变，这使得运动 问题变得复杂。 某些情况下，物体的大小、形状不起作用， 或者起次要作用而可以忽略其影响——简化为质 点模型。
质点：具有一定质量没有大小或形状的理想物体。
势，已成为国际高科技竞争的热点。 …...
五、物理学的主要特点
1、物理学是一门实验科学，是观察、试验与科学思维的产物。 2、物理学的基本结构：
基本概念+基本定律+基本思想+ 基本方法. (1)基本概念： 是物理学的核心内容。如：速度、加速度、力。。。 (2)基本定律： 是基本概念的本质联系。如：牛顿定律、守恒定律等 (3)基本思想： 是物理学家在建立概念和定律时 所遵从的指导思想。
研究汽车在平直道路上运动 除车轮外，汽车各部分运动情况完全相同，车轮 的运动是次要的，此时可把汽车作为质点处理。
研究汽车突然刹车“前倾”或转弯
涉及转动问题，汽各部分运动情况不同，各个 车轮受力差异很大，不能把汽车做质点处理。
质点是从实际中抽象出的理想模型，研究质点的运 动是为了抓住事物的主要矛盾进行研究分析。
决21世纪能源问题开辟道路。
2.超导技术：无耗损地传输电流的超导体，可以
节约大量电能，高温超导的广泛应用，将导致
一场伟大的工业革命。 3.微电子技术：目前半导体器件已接近物理和技
术上的极限，迫切要求物理学家从微结构的研
究中创造出要求更高的器件。 4.光电子技术：光通信、光全息、光计算等，具
有容量大、抗干扰强、保密性高、低成本等优
物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科一直
在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。物理与 数学：数学是物理学不可缺少的工具，物理学为数学
开辟了广阔的研究领域。
物理学与化学：唇齿相依息息相关，例如原子壳层结
构的建立，从本质上说明了元素化学性质周期性变化
的规律性。
物理学与生物学：为生命科学提供理论概念和方法，
时间与时刻
1.2质点运动的描述
1.2.1位置矢量 位移
在坐标系中，用来确定质点所在位置的矢量，
叫做位置矢量。位置矢量是从坐标原点指向质点所
在位 置的 有向线 段。
z
r x i y j z k
r r x 2 y 2 z 2
co x s /r cosy/r
P(x,y,z)
k
r
o
y
cosz/r