大学物理绪论资料
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大学物理基础教程 全一册 第3版 绪论及矢量知识
A3 矢 量
两种不同性质的量：标量和矢量。
一.矢量
标量：只用数（包括大小与正负）即可描述的量。 矢量：具有大小和方向，并满足平行四边形法则的量。
线段长度（大小)；箭头（方向)。矢尾，矢端
A
手书
A
（附有箭头）
印刷
（用黑体字，不附箭头）
二.矢量及其运算法则
1.矢量的加法和减法
服从平行四边形法则 为邻边 为对角线
反向为
减法相当于将一矢量反向后再相加。
2. 矢量的数乘
矢量与实数的乘积仍是一矢量 kA C
k( A B ) kA kB
( k )A kA A
A( kB C ) kA B A C
单 单位位矢矢量量：记模为为e1的矢量。如： 与矢量 A 方向相同的
A A e
3.矢量的标积（点乘）
两矢量为邻边的平行 四边形的面积。 C AB
的方向
两矢量所在平面
Байду номын сангаас
C ABsin
A A 0
◎ 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
卢瑟福α粒子散射实验(1909)－核能利用(40年后) 爱因斯坦受激辐射理论(1917)－第一台激光器(1960)
量子力学,费米狄拉克统计,固体能带理论(20年代) 晶体管诞生(1947), 集成电路(1962),大规模集成电路(70年代后期)
物理学是一切自然科学的基础 物理学派生出来的分支及交叉学科
等 离 子 体 物 理 学
粒 子 物 理 学
原 子 核 物 理 学
原 子 分 子 物 理 学
固 体 物 理 学
凝 聚 态 物 理 学
激 光 物 理 学
大学物理(绪论)
二、物理学和科学技术的关系
1、物理学是一切自然科学的基础。 2、物理学推动技术革命和社会文明：
物理学是工程师的灵魂， 也是工程师的最终目标。
5 首 页 上 页 下 页退 出
第一篇 第二篇 第三篇 第四篇 第五篇
力学基础 热 学 电 磁 学 波动光学 量子物理
6 首 页 上 页 下 页退 出
3 首 页 上 页 下 页退 出
研究对象包括宇观、宏观、介观、微观、生命观
空间：微观粒子10-15m（夸克）---宇宙尺寸1027m（哈勃半径）-大小跨越42个数量级 时间：微观粒子寿命10-24s ;宇宙年龄---1018s
从阶段划分，可分为经典、近代、现代物理。
4 首 页 上 页 下 页退 出
2 首 页 上 页 下 页退 出
2、研究物质最简单最基本最普遍的运动形式
物质的运动具有粒子和波动两种图象。 天体的、宏观的机械运动，及分子的热运动呈粒子性；
微观领域内，无论场和实物都呈波、粒四种相互作用，引力作用、电磁作用、强作用、 弱作用。
超铉理论：试图将四种相互作用力统一起来。
1 首 页 上 页 下 页退 出
一、物理学的研究对象
物理学是关于自然界最基本形态的科学。它研究物质的结构， （物质由什么组成）相互作用（力？电？热？）以及物质的运动。 （质点运动？刚体运动？)
1、研究物质的两种形态
实物和场是物质的两种基本形态 ▲关于实物物质结构 实物包括微观粒子（分子—原子—电子、原子核—中子、质 子—夸克及其它结构粒子）和宏观物体，它的范围是从基本粒 子的亚核世界到整个宇宙。 ▲关于场物质结构 例如：电磁场、引力场、各种量子场。
大学物理绪论
如何具体把握呢？
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。
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。
大学物理实验绪论讲义绪论
图表制作
实验数据应制作成图表，以便更好地展示数据和趋势。
结论分析
实验结论应基于数据分析，指出误差来源并提出改进意见 。
02 实验数据处理与误差分析
测量与误差
测量
测量是获取实验数据的过程，包括对 物理量进行观察、记录和量化。
误差定义
误差是指测量值与真实值之间的差异， 可以分为系统误差和随机误差。
随机误差的处理
数学公式拟合
通过选择合适的数学公式对实验数据进行拟合，可以得到物理量之间的数学关系。
03 实验操作规范与安全
实验操作规程
实验前准备
在实验开始前，学生应认真阅读实验指 导书，了解实验目的、原理、步骤和注
意事项。
实验数据记录
学生应认真记录实验数据，确保数据 的准确性和完整性，并按照要求进行
Байду номын сангаас数据处理和分析。
Excel软件介绍
总结词
易用性强的数据处理软件
详细描述
Excel软件是一款易用性强的数据处理软件，广泛应用于办公和数据处理领域。它提供了数 据输入、数据筛选、图表绘制等功能，能够帮助用户快速整理和分析数据。虽然相比于其他 专业数据处理软件，Excel的功能相对较少，但其易用性和普及度较高，适合初学者使用。
05 实验案例分析
单摆实验案例分析
实验目的
实验原理
研究单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。
单摆做简谐运动的周期T与摆长L和重力加速 度g有关，其关系为T=2π√(L/g)。
单摆实验案例分析
2. 将单摆挂上重锤，调整摆长。
1. 准备实验器材，包括单摆装置、 计时器等。
实验步骤
01
03 02
单摆实验案例分析
大学物理绪论课ppt课件
大学物理学
第四版
绪论
• 一 、物理学简介 • 二 、为什么学？ • 三 、学什么？ • 四 、怎么学？
一、物理学简介
1. 什么是物理学 物理学是研究物质结构、相互 作用和运动形态的基本规律的科学。
2. 物理学的基本理论
经典力学 （17世纪），牛顿
经
典 物
热学
（18~19世纪），卡诺、焦耳、克劳修斯、 麦克斯韦、玻耳兹曼等
理 电磁学 （19世纪），库仑、安培、奥斯特、
法拉第、麦克斯韦等
近 代
相对论
（20世纪初），爱因斯坦
物 理 量子力学 （20世纪），玻尔、普朗克、德布罗意、
海森伯、薛定谔等
3. 物理学的研究对象
空间尺度：
质子 （10-15 m） 基本粒子
哈勃半径 超星系团
1027
星系团
原子核
10-15
1024
银河系
和谐统一
ppt课件.
24
四、怎样学习大学物理
一、与中学的物理课比较
1. 是物理学的又一次更深的循环
概念深化 知识扩展 理论性增强
ü物理模型。如：质点、刚体…… ü物理条件。如：守衡条件 ü文字解与结果分析。
ppt课件.
25
2. 高等数学的运用
矢量与标量； 矢积与标积； 坐标分解； 微分；微元； 线积分……
2. 物理框架： 知识结构、知识的来龙去脉、知识的相 互联系
3. 物理思路： 如何观察、分析、思考、研究、处理问题
4. 物理方法： 科学就是一种方法
5. 体会和欣赏物理学中的真、善、美
★ 物理学之美
• 物理学的本质是真－客观规律、真理 • 物理学的价值是善－能够造福人类 • 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称，
第四版
绪论
• 一 、物理学简介 • 二 、为什么学？ • 三 、学什么？ • 四 、怎么学？
一、物理学简介
1. 什么是物理学 物理学是研究物质结构、相互 作用和运动形态的基本规律的科学。
2. 物理学的基本理论
经典力学 （17世纪），牛顿
经
典 物
热学
（18~19世纪），卡诺、焦耳、克劳修斯、 麦克斯韦、玻耳兹曼等
理 电磁学 （19世纪），库仑、安培、奥斯特、
法拉第、麦克斯韦等
近 代
相对论
（20世纪初），爱因斯坦
物 理 量子力学 （20世纪），玻尔、普朗克、德布罗意、
海森伯、薛定谔等
3. 物理学的研究对象
空间尺度：
质子 （10-15 m） 基本粒子
哈勃半径 超星系团
1027
星系团
原子核
10-15
1024
银河系
和谐统一
ppt课件.
24
四、怎样学习大学物理
一、与中学的物理课比较
1. 是物理学的又一次更深的循环
概念深化 知识扩展 理论性增强
ü物理模型。如：质点、刚体…… ü物理条件。如：守衡条件 ü文字解与结果分析。
ppt课件.
25
2. 高等数学的运用
矢量与标量； 矢积与标积； 坐标分解； 微分；微元； 线积分……
2. 物理框架： 知识结构、知识的来龙去脉、知识的相 互联系
3. 物理思路： 如何观察、分析、思考、研究、处理问题
4. 物理方法： 科学就是一种方法
5. 体会和欣赏物理学中的真、善、美
★ 物理学之美
• 物理学的本质是真－客观规律、真理 • 物理学的价值是善－能够造福人类 • 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称，
大学物理实验绪论(不确定度)总结课件
数据：
直径 D (mm)
12
四、 间接测量结果及不确定度的计算 设间接测量的函数关系式为： N＝f (x ，y ，z……)，
其中x ，y ，z为相互独立的直接测量量， N为 间接测量量 。
设x, y, z，的不确定度分别为△x 、 △y 、 △z ， 它们必然影响间接测量结果，使N也有相应的 不确定度△N
改为N= (2.80±0.08) ×104cm
改为N= (10.7±0.2) cm
N= (10.651±0. 12) cm 改为N= (10.6±0.2) cm
29
例：用米尺测长方形边长，测得以下数据： (单位： cm) a=1.99; 2.02; 2.01; 2.00; 1.97; 2.00 b=5.57; 5.59; 5.55; 5.49; 5.48; 5.54 求：长方形面积S.
②乘除法 结果的有效数字位数与诸数中有效数字位数最少者 相同。
③乘方，开方 结果的有效数字位数与自变量的有效数字位数相同。
④对数
(1)自然对数的有效数字位数与真数的有效数字位 数相同。
例： Ln5.374=1.682
20
(2)以10为底的对数，其尾数的有效数字 位数与真数的有效数字位数相同。 例： Lg15.0=1. 176
7
(2)多次测量 N趋于无穷时， 服从正态分布, 而进行有限次测量，一般服从t分布(学生分布)。
大学物理实验中n 的次数一般不大于10次 , 在5＜n≤10时，作△A＝Sx近似，置信概率p为0.95 或更大。所以作为简化计算， 可直接把Sx 的值当作 测量结果的总不确定度的A类分量△A。
若n不在此范围或要求更高，用公 式(6)
⑤常数,π,e 等有效数字位数可认为是无限的。但一 般取比运算各数中有效数字位数最多的还多一位。
直径 D (mm)
12
四、 间接测量结果及不确定度的计算 设间接测量的函数关系式为： N＝f (x ，y ，z……)，
其中x ，y ，z为相互独立的直接测量量， N为 间接测量量 。
设x, y, z，的不确定度分别为△x 、 △y 、 △z ， 它们必然影响间接测量结果，使N也有相应的 不确定度△N
改为N= (2.80±0.08) ×104cm
改为N= (10.7±0.2) cm
N= (10.651±0. 12) cm 改为N= (10.6±0.2) cm
29
例：用米尺测长方形边长，测得以下数据： (单位： cm) a=1.99; 2.02; 2.01; 2.00; 1.97; 2.00 b=5.57; 5.59; 5.55; 5.49; 5.48; 5.54 求：长方形面积S.
②乘除法 结果的有效数字位数与诸数中有效数字位数最少者 相同。
③乘方，开方 结果的有效数字位数与自变量的有效数字位数相同。
④对数
(1)自然对数的有效数字位数与真数的有效数字位 数相同。
例： Ln5.374=1.682
20
(2)以10为底的对数，其尾数的有效数字 位数与真数的有效数字位数相同。 例： Lg15.0=1. 176
7
(2)多次测量 N趋于无穷时， 服从正态分布, 而进行有限次测量，一般服从t分布(学生分布)。
大学物理实验中n 的次数一般不大于10次 , 在5＜n≤10时，作△A＝Sx近似，置信概率p为0.95 或更大。所以作为简化计算， 可直接把Sx 的值当作 测量结果的总不确定度的A类分量△A。
若n不在此范围或要求更高，用公 式(6)
⑤常数,π,e 等有效数字位数可认为是无限的。但一 般取比运算各数中有效数字位数最多的还多一位。
大学物理实验绪论
四、有效数字尾数的舍入规则
尾数大于五进，小于五舍，等于五时取偶。 ——“逢五取偶” 这个原则比“四舍五入”的截尾规则更合理。
例4 将下列数截去尾数成四位有效数字。 2.345 26 → 2.345 2.345 52 → 2.346 2.346 50 → 2.346 2.347 50 → 2.348
5、注解和说明
要求注明图线的名称、作图者姓名、日期以及必要的 简单说明（如实验条件：温度、压力等）。
3 ——极限误差
三、偶然误差的数据处理——多次测量 结果与误差计算
被测物理量的算术平均值——测量结果的最佳估 计值
1 n x xi n i 1
等精度测量条件下，当测量次数相当多时，算术 平均值是真值的最佳值。
四、标准偏差
等精度测量条件下，若测量次数n有限 任意一次测量值的标准偏差
1 n x ( xi x )2 n 1 i 1 平均值的标准偏差
实验报告剩余部分的完成（即数据处理和 思考题部分）： 1)数据处理（含有数据处理主要过程、作图及实 验结果）； 2）回答思考题及分析讨论。 3）将带有教师签字的原始记录纸，沿粘贴线粘 贴好(用胶水或透明胶带粘贴)。
交报告的时间、地点： 一周内由指定的同学将上周完成的实验报告 交到对应的实验室。逾期未交报告，酌减报告 分，一个月不交，按无报告处理。
B类不确定度 合成不确定度
uj
j C
uc
i2 u j2
二、不确定度的传递公式
设间接测得量与各直接测得量有下列函数关系 N f ( x, y, z ) ，其中x、y、z……相互独立。 u u 各直接测得量的不确定度为 uc x 、 c y 、 c z ……
间接测得量 N 的不确定度 f 2 2 f 2 2 uc N ( ) uc x ( ) uc y x y 相对不确定度
大学物理绪论 zsq汇总
二、大学物理与中学物理的区别
The Difference between University Physics and Middle School Physics
大学物理不仅仅是中学物理的简单重复，无论从物 理概念规律方面，还是从结构层次方面，都比中学物理 大大地拓宽了；大学物理以高等数学为工具，还要接触 到现代物理的前沿。 1．从层次上讲：特殊规律——般规律。如直线运动— —曲线运动、力矩定义等； 2．从工具上讲：初等数学——高等数学。如，矢量代 数、微积分等。
A X Y Z
艰正少 成苦确说 功劳方空
动法话
“人只有献身于社会，才能找出那实际 上是短暂而有风险的生命的意义”。
——爱因斯坦
3.充分利用现有条件开设“设计性实验”、 “研 究性”、“设计性实验”和“计算机仿真实验”，利 用课余时间开放实验室，提高学员动手、动脑能力， 以激发他们的创新精神。
爱因斯坦曾经指出
“提出一个问题往往比解 决一个问题更重要”；“发 展独立思考和独立判断的一 般能力应始终放在首位。如 果一个人掌握了学科的基础 理论，并且学会了独立思考 和工作，他必定会找到自己 的道路，一定会更好地适应 进步和变化”。
（二）提高教员素质
1.鼓励教员不断地学习新知识、新理论和新技术， 以充实、更新知识结构，并将现代科技的最新成果有 机地融入《大学物理》教学中。
2.促进教员自身创新精神，不断地创造新的教学 方法和教学手段。围绕教学经常开展教学研究，参与 各种学术交流和科研活动，促进教员的创新能力。
3.提高教员的知识层次，有计划地安排教员外出 进修学习，逐步形成以高职称带头、高学历为主、中 青年为骨干的梯形教员队伍结构。
3. 扩展性知识：即当前物理学的前沿和热点知识。例 如：分形与混沌、高温超导、黑洞、耗散结构、大爆炸宇 宙论以及同步辐射等方面的初步知识。
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14
迁移性
注意提高应用物理知识理解、解 决实际问题的能力。
2. 学习物理方法 观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、 类比、理想化、假说…... 指导性原理: * 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。 …...
物理学与技术关系的两种模式
*技术 学） *物理 物理 技术 技术（典型例子：力、热 物理（典型例子：电磁学）
在现代社会中主要以第二种方式进行。 例：通讯技术和激光技术是这个崭新的信息时代的 关键，其基础正是过去大半个世纪的现代物理学的 研究成果。
7
以计算机为代表的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
1.学习物理知识要注意整体性、发展性和迁移性。
整体性
形成物质世界的整体物理图象
注意掌握知识的结构和联系
教材结构和主线 实物的 运动规律 基本 粒子
相互作用 和场
振动和 波动
量子现象和 量子规律
多粒子体系 的热运动
12
发展性
不断从新的角度审视和理解物理概念和 规律，关注其内涵的丰富，应用的扩展， 相互关系的变化。
大学物理
1
绪 论
说明两个问题：
* 明确为什么学？学什么？怎样学？ * 了解物质世界的整体图象。
目的：
获得学习“大学物理”的自觉意识。
2
第一部分 课程介绍 一. 为什么要学习“大学物理”？ 1：什么是物理学 物理学是研究物质世界的基本结构、 基本相互作用和最普遍的运动规律的科学。 我们把不依赖于人的意识而独立存在的 客观实在称为物质。与其它科学相比，物理 学更着重于物质世界普遍而基本的规律的追 求。
3
2：物理学发展历程
以公元1600年为界，在这以前，叫物理 学的前科学时期，这一时期，物理学还不 是一门独立的学科。 1600——1800年，在这一时期，物理形 成了一门学科，牛顿完成了牛顿0——1900年，电磁学、热力学、波 动光学、经典统计物理学等的发展完善了经 典力学。
吗？场也是物质的一种形式……
13
m
mV
例如：力 F
中学：以“力”为中心。
对时间积累 I Ft p
动量定理——动量守恒
F ma 对空间积累 A FScos Ek
动能定理——机械能守恒 力矩 M Fd 定轴转动物体的平衡 近代物理：以能量为中心的表述优于以力为中心的表述。 中心：守恒量——动量、角动量、能量 守恒定律与自然界对称性的联系
上世纪初，20世纪自然科学领域最伟大的两个理 论出现了：量子力学和相对论——近代物理的开始。
4
现代物理学发展的两个趋势： （1）自身的细化、分支多；（2）与其他学科的交叉 随着科学的发展，从物理学中不断分化出诸如粒子物 理、原子核物理、原子分子物理、凝聚态物理、激光 物理、电子物理、计算物理、等离子体物理、半导体物 理等名目繁多的新分支。
（1）概念的发展；（2）框架结构的发展； （3）数学手段的发展 例如：质量 初中： m 循环定义？ V GmM 高中： F ma 惯性质量； F 引力质量 2 r 2 大学： E m c 能量载体； m引 m惯 前沿： 质量究竟是什么？是如何产生的？
什么是物质？“是物质就有质量”的观点正确
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
10
提供科学原理 物 理 学
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
全世界理工科大学无一例外将物理作为重要基础课
11
二.学什么？ “物”——物质世界 “理”——普遍规律 知识、方法、科学观念
激光技术的物理基础 1860年 1900年 Maxwell 建立光的电磁理论 Planck 提出能量子理论
1917年
1953年
Einstein 提出受激辐射理论
制成微波激射器（maser）
1960年
Maiman制成红宝石激光器
60~70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
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面概念及其可测量的提出 1947年 发明晶体管（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）
70年代末 大规模和超大规模集成电路（VLIC）
8
量子力学叠加原理、量 子纠缠态 量子计算机、量子比特 、量子信息处理编码
80~90年代 激光外科手术，通讯，光盘，激光武器... 9
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 E m c 1911年 Rutherford 提出原子的有核模型 1925年 量子力学建立
2
1932年 建立原子核的 质子——中子 模型
当今，物理学与其它学科的交叉诞生了生物物理、化 学物理、地球物理、天体物理等新型学科，人们公认： 当今最有生命力的是不同学科交叉的领域。
每一个科研和工程技术人员都应该加强自身的 数理知识的培养与积累,以适应新发展的要求。
5
3：物理学与技术
*第一次工业革命（17~18世纪）：建立在牛顿力学和 热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一 系列机械的产生和应用。 *第二次工业革命（19世纪）：建立在电磁理论发展的 基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现 和应用。 *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，其标志是以信息技术为代表的 一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和 发展。 6
15
例如：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……) 实质: 简化、纯化，抓住主要矛盾，摒弃次要因素。
复习
质点、质点系、刚体
质点：当物体的线度和形状在所研究的问题中的作 用可以忽略不计时，将物体抽象为一个具有质量， 占有位置，但无形状大小的“点”。
迁移性
注意提高应用物理知识理解、解 决实际问题的能力。
2. 学习物理方法 观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、 类比、理想化、假说…... 指导性原理: * 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。 …...
物理学与技术关系的两种模式
*技术 学） *物理 物理 技术 技术（典型例子：力、热 物理（典型例子：电磁学）
在现代社会中主要以第二种方式进行。 例：通讯技术和激光技术是这个崭新的信息时代的 关键，其基础正是过去大半个世纪的现代物理学的 研究成果。
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以计算机为代表的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
1.学习物理知识要注意整体性、发展性和迁移性。
整体性
形成物质世界的整体物理图象
注意掌握知识的结构和联系
教材结构和主线 实物的 运动规律 基本 粒子
相互作用 和场
振动和 波动
量子现象和 量子规律
多粒子体系 的热运动
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发展性
不断从新的角度审视和理解物理概念和 规律，关注其内涵的丰富，应用的扩展， 相互关系的变化。
大学物理
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绪 论
说明两个问题：
* 明确为什么学？学什么？怎样学？ * 了解物质世界的整体图象。
目的：
获得学习“大学物理”的自觉意识。
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第一部分 课程介绍 一. 为什么要学习“大学物理”？ 1：什么是物理学 物理学是研究物质世界的基本结构、 基本相互作用和最普遍的运动规律的科学。 我们把不依赖于人的意识而独立存在的 客观实在称为物质。与其它科学相比，物理 学更着重于物质世界普遍而基本的规律的追 求。
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2：物理学发展历程
以公元1600年为界，在这以前，叫物理 学的前科学时期，这一时期，物理学还不 是一门独立的学科。 1600——1800年，在这一时期，物理形 成了一门学科，牛顿完成了牛顿0——1900年，电磁学、热力学、波 动光学、经典统计物理学等的发展完善了经 典力学。
吗？场也是物质的一种形式……
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m
mV
例如：力 F
中学：以“力”为中心。
对时间积累 I Ft p
动量定理——动量守恒
F ma 对空间积累 A FScos Ek
动能定理——机械能守恒 力矩 M Fd 定轴转动物体的平衡 近代物理：以能量为中心的表述优于以力为中心的表述。 中心：守恒量——动量、角动量、能量 守恒定律与自然界对称性的联系
上世纪初，20世纪自然科学领域最伟大的两个理 论出现了：量子力学和相对论——近代物理的开始。
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现代物理学发展的两个趋势： （1）自身的细化、分支多；（2）与其他学科的交叉 随着科学的发展，从物理学中不断分化出诸如粒子物 理、原子核物理、原子分子物理、凝聚态物理、激光 物理、电子物理、计算物理、等离子体物理、半导体物 理等名目繁多的新分支。
（1）概念的发展；（2）框架结构的发展； （3）数学手段的发展 例如：质量 初中： m 循环定义？ V GmM 高中： F ma 惯性质量； F 引力质量 2 r 2 大学： E m c 能量载体； m引 m惯 前沿： 质量究竟是什么？是如何产生的？
什么是物质？“是物质就有质量”的观点正确
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
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提供科学原理 物 理 学
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
全世界理工科大学无一例外将物理作为重要基础课
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二.学什么？ “物”——物质世界 “理”——普遍规律 知识、方法、科学观念
激光技术的物理基础 1860年 1900年 Maxwell 建立光的电磁理论 Planck 提出能量子理论
1917年
1953年
Einstein 提出受激辐射理论
制成微波激射器（maser）
1960年
Maiman制成红宝石激光器
60~70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
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面概念及其可测量的提出 1947年 发明晶体管（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）
70年代末 大规模和超大规模集成电路（VLIC）
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量子力学叠加原理、量 子纠缠态 量子计算机、量子比特 、量子信息处理编码
80~90年代 激光外科手术，通讯，光盘，激光武器... 9
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 E m c 1911年 Rutherford 提出原子的有核模型 1925年 量子力学建立
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1932年 建立原子核的 质子——中子 模型
当今，物理学与其它学科的交叉诞生了生物物理、化 学物理、地球物理、天体物理等新型学科，人们公认： 当今最有生命力的是不同学科交叉的领域。
每一个科研和工程技术人员都应该加强自身的 数理知识的培养与积累,以适应新发展的要求。
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3：物理学与技术
*第一次工业革命（17~18世纪）：建立在牛顿力学和 热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一 系列机械的产生和应用。 *第二次工业革命（19世纪）：建立在电磁理论发展的 基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现 和应用。 *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，其标志是以信息技术为代表的 一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和 发展。 6
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例如：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……) 实质: 简化、纯化，抓住主要矛盾，摒弃次要因素。
复习
质点、质点系、刚体
质点：当物体的线度和形状在所研究的问题中的作 用可以忽略不计时，将物体抽象为一个具有质量， 占有位置，但无形状大小的“点”。