大学物理之绪论
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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。
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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》绪论
15 – 8 多普勒效应 三 物理学与技术
世界物理学会大会上，指出：
第十五章 机械波
2000 年 12 月 15-16 日，在德国柏林召开的第三次
物理学是我们认识世界的基础， 是其他 科学和绝大部分技术发展的直接的或不可缺 少的基础，物理学曾经是、现在是、将来也 是全球技术和经济发展的主要驱动力。
第23届国际纯粹物理与应用物理联合会大会上通过
的“决议五”中十分精辟地指出：
物理学是研究物质的基本结构、相互 作用和运动的学科。
15 – 8
多普勒效应
第十五章 机械波
1 世界的物质性 物质存在的基本形式 -- 实物和场
152 – 8 多普勒效应 物质之间存在相互作用
引力相互作用
第十五章 机械波
f引
(1)经典力学 (2)热力学与经典统计物理学 (3)电磁学 二十世纪初形成两种比较成熟的重大理论: (1) 狭义相对论 (2) 量子力学 原子核物理 粒子物理 等离子体物理 凝聚态物理 激光物理 介观物理 天体物理等新分支。 近代物理的理论基础
15 – 8 多普勒效应 四 大学物理学综述
大学物理
-- 物理学的初级阶段
1026 m（约150亿光年）（宇宙） — 10－20 m（夸克） 宏观
15 – 8
横 跨 45 个 数 量 级
多普勒效应
大爆炸
第十五章 机械波
时间尺度
宇宙年龄：
130 ~200亿年
10 s
18
地球年龄
4.6 109 年 1017 s
硬 速率范围
0 （静止）— 3 × 108 m/s （光速）
15 – 8
多普勒效应
第十五章 机械波
3 运动是物质的固有属性
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。
大学物理绪论部分
物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学 等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所 有自然科学之中。
它和其他的自然科学也没有分界线。物理学的门户总 是开放的， 鼓励跨学科的交流与沟通、促进学科交 叉-- 量子化学、生物物理、物理化学等 人们戏称：物理是母鸡
物理思想的强大渗透性： 经济学=数学+物理学
大学物理
授课教师 物电学院： -
联系方式
办公室： 手机： Email: -
1
绪论
➢什么是物理学 物理学发展历史及研究内容
➢为什么学物理学 物理学的重要性及物理之
美
➢怎么学物理学 大学物理和高中物理的区别
和联系 微积分基础及矢量 学习物理的方法
2
一、什么是物理学？
格物致知,悟物穷理 (Physics)
物理学是一门最基本的科学;是最古老、但发展最 快的科学;它提供最多、最基本的科学研究手段。
50
3、物理学的规律：
寻求最简单的基本原理，解释最普遍 的物理事实。
物理上真实的东西，一定是逻辑上简单的东西。 ——爱因斯坦
奥克姆准则：越接近真理，基本定律就越简单！
51
二、 为什么学习物理学
物理学是一切自然科学的基础
( ~ 496-399 BC ) ( ~ 427-347 BC )
古典物理萌芽編年簡史
文藝復興時期
釋迦牟尼 ~563-486 BC
孔子 ~551-479 BC
墨子 ~476-390 BC
柏拉圖 427-347 BC
亞里斯多德 384-322 BC
孟子 371-289 BC
亞歷山大大帝 征服巴比倫 330 BC
● 热力学 (Thermodynamics) 18-19世纪卡特、焦耳、开尔文、卡诺 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
它和其他的自然科学也没有分界线。物理学的门户总 是开放的， 鼓励跨学科的交流与沟通、促进学科交 叉-- 量子化学、生物物理、物理化学等 人们戏称：物理是母鸡
物理思想的强大渗透性： 经济学=数学+物理学
大学物理
授课教师 物电学院： -
联系方式
办公室： 手机： Email: -
1
绪论
➢什么是物理学 物理学发展历史及研究内容
➢为什么学物理学 物理学的重要性及物理之
美
➢怎么学物理学 大学物理和高中物理的区别
和联系 微积分基础及矢量 学习物理的方法
2
一、什么是物理学？
格物致知,悟物穷理 (Physics)
物理学是一门最基本的科学;是最古老、但发展最 快的科学;它提供最多、最基本的科学研究手段。
50
3、物理学的规律：
寻求最简单的基本原理，解释最普遍 的物理事实。
物理上真实的东西，一定是逻辑上简单的东西。 ——爱因斯坦
奥克姆准则：越接近真理，基本定律就越简单！
51
二、 为什么学习物理学
物理学是一切自然科学的基础
( ~ 496-399 BC ) ( ~ 427-347 BC )
古典物理萌芽編年簡史
文藝復興時期
釋迦牟尼 ~563-486 BC
孔子 ~551-479 BC
墨子 ~476-390 BC
柏拉圖 427-347 BC
亞里斯多德 384-322 BC
孟子 371-289 BC
亞歷山大大帝 征服巴比倫 330 BC
● 热力学 (Thermodynamics) 18-19世纪卡特、焦耳、开尔文、卡诺 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现
大学物理绪论(二)
大学物理绪论（二）引言概述：大学物理是自然科学的基础学科之一，通过研究物质和能量之间的相互关系，旨在揭示自然界的规律。
本文将进一步探讨大学物理的绪论，主要包括粒子的性质、物质的结构、力学基础、热学基础以及电磁学基础等五个大点，为读者提供关于大学物理的基本概念和原理。
正文：一、粒子的性质：1.1 原子和分子的结构1.2 粒子的质量和电荷1.3 粒子的自旋和角动量1.4 反粒子的存在和性质1.5 粒子的相互作用和粒子物理学的基本概念二、物质的结构：2.1 原子核的结构和稳定性2.2 电子的轨道和能级2.3 物质的密度和比重2.4 物态变化和物理性质2.5 晶体的结构和晶格参数三、力学基础：3.1 物体的平衡和运动3.2 牛顿运动定律3.3 力的合成和分解3.4 动量和动量守恒定律3.5 能量和能量守恒定律四、热学基础：4.1 热量和温度的概念4.2 热力学系统和状态变化4.3 热传导、对流和辐射4.4 热平衡和热力学平衡4.5 理想气体定律和热力学过程五、电磁学基础：5.1 电荷和电场5.2 高斯定律和电场强度5.3 电势和电势能5.4 电流和电路5.5 磁场和磁场力总结：本文简要介绍了大学物理的绪论，包括了粒子的性质、物质的结构、力学基础、热学基础以及电磁学基础等五个大点。
粒子的性质研究了原子、分子、具体粒子的结构和相互作用等内容。
物质的结构阐述了原子核、电子、晶体等的组成和性质。
力学基础包括了物体的运动规律、力的作用和动量守恒等内容。
热学基础则涉及了热量、温度、热力学系统等方面的基本概念。
电磁学基础介绍了电场、磁场和电路等的基本原理。
通过这些内容的学习，读者可以初步了解大学物理的基本概念和原理，为进一步深入学习打下基础。
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。
大学物理学-绪论
科学和技术统称为“科技”。二者既有密切联系，又有重要区别。
科学解决理论问题，技术解决实际问题。科学要解决的问题，是
发现自然界中确凿的事实和现象之间的关系，并建立理论把这些事
实和关系联系起来；
技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去。科学主要是和未
知的领域打交道，其进展，尤其是重大的突破，是难以预料的；技术
交换律
结合律
2、减法
3、标量积
交换律
分配律
大学物理学
章目录
节目录
上一页
下一页
矢量的运算
4、矢量积
方向：右手螺旋法则
大学物理学
章目录
节目录
上一页
下一页
矢量函数的微积分
矢量函数
Ԧ = + + ()
大学物理学
Ԧ = + + ()
Ԧ = റ 0 = 0
计算物理基础
➢ 计算物理是以计算机为基础、采用数学方法解决
物理问题的应用科学。
➢ 计算物理中的“计算”不是做习题时的这种计算
，而是运用计算机对复杂问题的数值计算或实验
模拟，是科学计算。
➢ 计算物理常用计算工具Matlab简介。
大学物理学
章目录
节目录
上一页
下一页
计算物理基础
是在相对成熟的领域内工作，可以作比较准确的规划。
物理学是所有自然科学的理论基础
大学物理学
章目录
节目录
上一页
下一页
绪 论
三、物理学所涵盖的时空范围
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）
科学解决理论问题，技术解决实际问题。科学要解决的问题，是
发现自然界中确凿的事实和现象之间的关系，并建立理论把这些事
实和关系联系起来；
技术的任务则是把科学的成果应用到实际问题中去。科学主要是和未
知的领域打交道，其进展，尤其是重大的突破，是难以预料的；技术
交换律
结合律
2、减法
3、标量积
交换律
分配律
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矢量的运算
4、矢量积
方向：右手螺旋法则
大学物理学
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矢量函数的微积分
矢量函数
Ԧ = + + ()
大学物理学
Ԧ = + + ()
Ԧ = റ 0 = 0
计算物理基础
➢ 计算物理是以计算机为基础、采用数学方法解决
物理问题的应用科学。
➢ 计算物理中的“计算”不是做习题时的这种计算
，而是运用计算机对复杂问题的数值计算或实验
模拟，是科学计算。
➢ 计算物理常用计算工具Matlab简介。
大学物理学
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计算物理基础
是在相对成熟的领域内工作，可以作比较准确的规划。
物理学是所有自然科学的理论基础
大学物理学
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绪 论
三、物理学所涵盖的时空范围
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）
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“科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验，有时一 条腿走在前面，有时另一条腿走在前面。但只有使用 两条腿，才能前进。在实验过程中寻找新的关系，上 升为理论，然后再在实践中加以检验”
——密立根（1923年获得诺贝尔物理学奖时的演说)。
学好物理学
• 在生活中体会物理 • 站在科学家的角度把握物理思想 • 掌握基本的数学手段，矢量、微积分贯穿于整个
参考文献： ➢周勇志 大学物理学 华南 理工大学出版社 ➢张三慧主编，大学物理学 清 华大学出版社 ➢马文蔚 物理学高教出版社 ➢胡盘新 汤毓骏普通物理学简 明教程，高等教育出版社 ➢程守洙 江之永 普通物理学 （第五版）高教出版社
想象力比知识更重要，因为知 识是有限的，而想象力可以拥 抱整个世界。
光子
X射线
波射性
核式结构
现 湍流 代 生物力学
非平衡统 光信息技
计
术
超导
耗散系统 量子光学
基本粒子
物理学与自然科学
数学
天文学
微积分 混沌
生物技术手段 DNA
耗散结构理论
物理学
生物学
探测工具 海王星
原子结构论 高分子材料化学
化学
物理学与技术
• 两种模式 ➢技术——物理——技术 第一次工业革命：蒸汽机的 发明→热机效率、能量守恒 定律、热力学第一、第二定 律→热机效率的提高
绪论
物理学的研究对象
• 物理学是研究物质的基本结构，物质的基本运动 形式，物质之间的相互作用，这些物质最基本最 普遍的运动规律的学科。
+
从9.1110-31KG电子---101030 KG的太阳系 从实物到场
物理学的发展
特征：实验观察结合数学逻辑推导的 经典物理 方法引入物理学研究
成就：形成完整的理论体系，奠定 深刻的基本物理观念
➢物理——技术——物理
第二次工业革命：电磁感应 →交、直流发电机，电动机， 电报机，无线电→电磁波理 论
• 现代物理学与技术 核能应用（20世纪60年代） ——1909年卢瑟福原子核式结构、爱因斯坦质能关系
激光器（20世纪60年代） ——1917年爱因斯坦受激辐射理论
Laser亮度 32倍 He Ne激光器
可用于通信
可使一切金属 与非金属熔化
电子技术（计算机，集成电路……） ——波动光学、量子力学、固体理论
物理学的研究方法
理论
相互验证 实验
（大胆假设）
（小心求证）
万有引力定律
第谷天文观察
电磁波理论
无线电接收
玻尔氢原子理论
α粒子散射
量子力学
隧道效应
1、观察与实验 2、在观察实验与已有原理基础上科学推理，提出命题 3、形成理论，预言 4、实验检验（证伪），修改理论
——爱因斯坦
大学物理
• 教学要求：课前预习；听课，适当作笔记，初步 消化；复习（听懂不等于掌握）；完成作业（A4 打印纸，双面写，班级和姓名）；每章小结。平 时成绩（考勤、按时按量完成作业）占20%。期 末卷占80%。
教学计划
• 经典力学：24学时 • 振动和波：13学时 • 波动光学：12学时 • 热学：13学时 • 机动：2学时
•纵向 近代物理 特征：量子力学与相对论 成就：突破旧的物理观
现代物理
特征：宏观转入微观；简单系统转入 复杂系统；理论转入应用；交叉学科
成就：丰富与深化物理学内涵， 应用科技成果
物理学的发展
力学— 研究物质相互作用及机械运动规律， 贯穿整个物理学
•横向
热学— 研究热现象规律，分析热性质，讨 论分子热运动
光学— 研究光的本性、传播及其与物质相 互作用的规律
电磁学— 研究电磁场的性质及其运动规律
原子物理学— 研究物质的基本结构
力学
热学
光学
电磁学
原子
牛顿力学 热力学三 波动光学 场
经 拉格朗日— 定律
光的电磁 电磁相互作
典 哈密顿体系 热传导 理论
用
麦氏方程组
近 量子力学 代 相对论
分子动理 论
统计物理
——密立根（1923年获得诺贝尔物理学奖时的演说)。
学好物理学
• 在生活中体会物理 • 站在科学家的角度把握物理思想 • 掌握基本的数学手段，矢量、微积分贯穿于整个
参考文献： ➢周勇志 大学物理学 华南 理工大学出版社 ➢张三慧主编，大学物理学 清 华大学出版社 ➢马文蔚 物理学高教出版社 ➢胡盘新 汤毓骏普通物理学简 明教程，高等教育出版社 ➢程守洙 江之永 普通物理学 （第五版）高教出版社
想象力比知识更重要，因为知 识是有限的，而想象力可以拥 抱整个世界。
光子
X射线
波射性
核式结构
现 湍流 代 生物力学
非平衡统 光信息技
计
术
超导
耗散系统 量子光学
基本粒子
物理学与自然科学
数学
天文学
微积分 混沌
生物技术手段 DNA
耗散结构理论
物理学
生物学
探测工具 海王星
原子结构论 高分子材料化学
化学
物理学与技术
• 两种模式 ➢技术——物理——技术 第一次工业革命：蒸汽机的 发明→热机效率、能量守恒 定律、热力学第一、第二定 律→热机效率的提高
绪论
物理学的研究对象
• 物理学是研究物质的基本结构，物质的基本运动 形式，物质之间的相互作用，这些物质最基本最 普遍的运动规律的学科。
+
从9.1110-31KG电子---101030 KG的太阳系 从实物到场
物理学的发展
特征：实验观察结合数学逻辑推导的 经典物理 方法引入物理学研究
成就：形成完整的理论体系，奠定 深刻的基本物理观念
➢物理——技术——物理
第二次工业革命：电磁感应 →交、直流发电机，电动机， 电报机，无线电→电磁波理 论
• 现代物理学与技术 核能应用（20世纪60年代） ——1909年卢瑟福原子核式结构、爱因斯坦质能关系
激光器（20世纪60年代） ——1917年爱因斯坦受激辐射理论
Laser亮度 32倍 He Ne激光器
可用于通信
可使一切金属 与非金属熔化
电子技术（计算机，集成电路……） ——波动光学、量子力学、固体理论
物理学的研究方法
理论
相互验证 实验
（大胆假设）
（小心求证）
万有引力定律
第谷天文观察
电磁波理论
无线电接收
玻尔氢原子理论
α粒子散射
量子力学
隧道效应
1、观察与实验 2、在观察实验与已有原理基础上科学推理，提出命题 3、形成理论，预言 4、实验检验（证伪），修改理论
——爱因斯坦
大学物理
• 教学要求：课前预习；听课，适当作笔记，初步 消化；复习（听懂不等于掌握）；完成作业（A4 打印纸，双面写，班级和姓名）；每章小结。平 时成绩（考勤、按时按量完成作业）占20%。期 末卷占80%。
教学计划
• 经典力学：24学时 • 振动和波：13学时 • 波动光学：12学时 • 热学：13学时 • 机动：2学时
•纵向 近代物理 特征：量子力学与相对论 成就：突破旧的物理观
现代物理
特征：宏观转入微观；简单系统转入 复杂系统；理论转入应用；交叉学科
成就：丰富与深化物理学内涵， 应用科技成果
物理学的发展
力学— 研究物质相互作用及机械运动规律， 贯穿整个物理学
•横向
热学— 研究热现象规律，分析热性质，讨 论分子热运动
光学— 研究光的本性、传播及其与物质相 互作用的规律
电磁学— 研究电磁场的性质及其运动规律
原子物理学— 研究物质的基本结构
力学
热学
光学
电磁学
原子
牛顿力学 热力学三 波动光学 场
经 拉格朗日— 定律
光的电磁 电磁相互作
典 哈密顿体系 热传导 理论
用
麦氏方程组
近 量子力学 代 相对论
分子动理 论
统计物理