物理学是研究物质世界基本结构
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
绪论物理学是研究物质的基本结构、物质间相互作用的基本规律的科学，目的在于揭示物质运动的基本规律及物质各层次的内部结构。
物理学是自然科学的一门非常重要的学科，可以用博、大、精、深四个字来概括。
博：物理学涉及的范围广博，大至整个宇宙，小到基本粒子，而且“基本粒子”就是最基本的吗？它有没有新的层次？这也是物理学家在努力探求的工作。
物理学与天文学是既互相合作又相互促进的兄弟学科。
物理是工科院校一门重要的基础课，其研究的领域涉及力学、热学、光学、电学以及20世纪以来发展起来的量子物理。
从宏观到微观，从低速到高速，从物质的固态、液态、气态到等离子态、超导态，时间跨度达140亿年以上，空间跨度达1044m，温度跨度达1010K，不可称为不博。
大：可以说上至天文，下至地理，物理学无处不在。
物理学研究物质间的相互作用，称为力。
自然界中四种基本的作用力都在物理学的研究范围中。
以强相互作用的相对强度为1，四种基本作用的相对强度和范围如下所示：力的种类相对强度作用范围/m力的种类相对强度作用范围/m强相互作用110-15弱相互作用10-12< 10-17电磁相互作用10-2长引力相互作用10-40长爱因斯坦（1879—1955）生前追求统一场论，试图建立一个包括引力场（引力作用）和电磁场（电磁作用）的统一场理论。
建立四个基本作用之间的统一的理论是物理学家们追求的目标。
爱因斯坦为之奋斗了30年，但未能成功，最终带着热切的期望和必定成功的信念离开人世。
这之后，1961年美国物理学家格拉肖首先提出弱相互作用和电磁作用统一的基本模型，1967年美国物理学家温伯格和巴基斯坦物理学家萨拉姆独立地对此模型进行了发展和完善，之后该理论得到实验证实。
物理学向统一场论迈出了坚实的一步。
精：物理学家研究的问题既涉及定性的描述（如力是物体间的相互作用，感应电动势是因回路包围面积的磁通量变化而引起的），还必须有精准的定量的计算。
这就涉及建立物理模型和充分利用数学工具进行运算两方面的问题。
2022年版《义务教育物理新课标》测试题(含答案)
2022年版《义务教育物理新课标》测试题（含答案）义务教育物理课程标准（2022年版）测试卷填空题一门学科。
理论体系。
作用。
撰写科学探究报告。
合教学的实际情况，创造性地开展物理教学，将培养学生核心素养贯穿物理教学活动的全过程。
12.义务教育物理课程标准2022年版中的课程内容包括物质、运动和相科学态度与责任。
19课程目标由知识与能力、过程与方法、情感态度与价值观三个维度调学生学习和教师教学的改进。
的结构和物质世界的尺度”三个二级主题。
会发展密切相关。
评价与考试命题建议。
32.物理课程标准以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯育。
相关。
设计中应条理清晰，重点突出的对相关物理内容作出要求。
课程内容纳入了一级主题。
44.年新物理课程标准中将必做实验中的测量改为探究：将“测量水平运义务教育物理课程标准（2022年版）测试卷选择题1.义务教育物理课程是一门以（ B ）为基础的自然科学课程。
A.科学B.实验C.实践D.核心素养2.义务教育物理课程旨在促进人类科学事业的传承与社会发展，为培养（ C ）全面发展的社会主义建设者和接班人奠定基础。
A.高素质人才B.全体学生核心素养C.德智体美劳D.全体学生科学素养3.义务教育课程规定了教育目标、（ B ）和教学基本要求。
A.教学方法B.教育内容C.教学方向D.教育本质4.义务教育物理课程旨在促进学生（ B ）的养成和发展。
A.探究能力B.核心素养C.道德品质D.知识储备5.新课标指导思想以（ C ）为中心，扎根中国大地办教育。
A.学生B.教师C.人民D.国家6.学业要求反映学生完成（ A ）的学习后，在物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任方面应达到的学业成就。
A.一级主题B.二级主题C.三级主题D.所有主题7.（ C ）部分内容的设计旨在引导学生从物理学的视角认识物质世界，了解身边物质的形态和变化，了解物质的属性、结构与物质世界的尺度，初步形成物质观念。
大学物理教学大纲
信阳师范学院华锐学院教学大纲课程名称：大学物理适用专业：理工类单位：信阳师范学院华锐学院理工系编制人：冯金地审定人：冯金地大学物理课程教学大纲【课程编码】05020055 【课程类别】专业基础课【学分数】6 【适用专业】理工类【学时数】142 【编写日期】2012年11月26日一、教学目标物理学是研究物质基本结构、物质世界中最普遍、最基本的运动形式及其相互转化规律的科学。
随着人类对物质世界认识的深入，物理学一方面带动了科学与技术的发展，另一方面推动了文化、经济和社会的发展。
物理学的基本理论渗透在自然科学和技术的各个领域，并与我们的日常生活密切相关。
因此掌握物理学的基本概念、基本原理，了解物理学的历史和发展，掌握物理学研究问题的科学的思维方式、方法论对人才的文化修炼、素质和能力的培养以及知识构成都起到很重要的作用。
二、教学内容和学时分配第一章质点力学学时（14+0）主要内容：位移、位矢、加速度、速度、角速度和角加速度；牛顿三定律；质点的动能定理、动量定理；功，保守力，势能教学要求：掌握位移、位矢、加速度、速度、角速度和角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量。
能借助于直角坐标系计算质点作空间运动时的速度、加速度；掌握牛顿三定律及其适用条件，掌握质点的动能定理、动量定理。
能用微积分方法求解一维变力作用下的简单质点的运力学问题；掌握功的概念，能计算运动情况下变力的功。
掌握保守力作功的特点及势能的概念，会计算重力、弹性力和万有引力势能；掌握质点系的动能定理、功能原理、机械能守恒定律、动量定理以及动量守恒定律；理解质点的角动量（动量矩）和角动量守恒定律重点：质点，坐标系，质点的运动方程，速度，加速度，伽利略坐标变换；牛顿三大运动定律，动量定理，动能定理；保守力，势能，质点系动能定理、功能原理、机械能守恒定律、动量定理以及动量守恒定律难点：自然坐标系中的切向加速度和法向加速度；牛顿运动定律的运用：用微积分方法求解一维变力作用下的简单质点的运力学问题；变力作功，机械能守恒定律、动量守恒定律的运用第二章刚体力学学时（14+0）主要内容：转动惯量，刚体绕定轴转动的转动定律；刚体定轴转动中动能定理和功能原理；刚体绕定轴转动情况下的角动量定理和角动量守恒定律；力矩的功、转动动能教学要求：了解转动惯量概念。
物理学的发展
第四章物理学的发展物理学是研究物质基本结构和物质运动的最一般规律的科学，是其它科学和技术的基础和发源地。
一方面，它推动着人们的认识观念与思维方式的变革与发展，另一方面，又通过技术转化为直接生产力，为社会和经济服务。
同时，物理学也是一门不断发展的科学，向着物质世界的深度和广度不断前进。
原始的自然观和物理学的起源与发展在第二章中已经谈到一些，本章叙述的主要是经典物理学至现代物理学的发展和相关内容。
经典物理学是指19世纪末以前的物理学部分，包括经典力学、热力学、统计物理学、经典电磁学等；现代物理学是指20世纪初发展起来的物理学部分，包括量子力学、相对论、原子核物理、粒子物理学等内容。
4.1 经典物理学的诞生与发展从16世纪到18世纪，大约有300年的时间，是近代自然科学形成和发展时期。
这一时期，在资产阶级民主革命和资本主义生产发展的推动下，自然科学摆脱了宗教神学的束缚和坚持对自然界进行精密的观察和实验的研究，以前所未有的速度发展起来。
第谷、开普勒、伽利略、笛卡尔、牛顿等科学家都为新时代科学思想的建立作出了贡献。
其中最杰出的成就是牛顿创立了经典力学体系，实现了以力学为中心的科学知识的第一次大综合。
4.1.1 经典力学体系的建立丹麦天文学家第谷·布拉赫（T.Brahe, 1546～1601年）以毕生精力进行观测，获得了大量数据资料，为开普勒（J.Kepler，1571～1630年）行星运动三定律的108研究作了充分准备。
与此同时，以伽利略(G.Galileo，1564～1642年)为代表的物理学家对力学开展了广泛研究，得到了自由落体定律。
伽利略的两部著作《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和局部运动的两门新科学的对话和数学证明》（通常简称为《两门新科学》，所谓两门新科学是指材料力学和运动力学），为力学的发展奠定了思想基础。
随后，牛顿（I.Newton，1642～1727年）在总结伽利略和开普勒等人研究成果的基础上，进行分析综合，建立了牛顿力学三定律和万有引力定律。
理工科类大学物理实验课程教学基本要求
理工科类大学物理实验课程教学基本要求物理学是研究物质的基本结构、基本运动形式、相互作用及其转化规律的自然科学。
它的基本理论渗透在自然科学的各个领域，应用于生产技术的许多部门，是其他自然科学和工程技术的基础。
在人类追求真理、探索未知世界的过程中，物理学展现了一系列科学的世界观和方法论，深刻影响着人类对物质世界的基本认识、人类的思维方式和社会生活，是人类文明的基石，在人才的科学素质培养中具有重要的地位。
物理学本质上是一门实验科学。
物理实验是科学实验的先驱，体现了大多数科学实验的共性，在实验思想、实验方法以及实验手段等方面是各学科科学实验的基础。
一、课程的地位、作用和任务物理实验课是高等理工科院校对学生进行科学实验基本训练的必修基础课程，是本科生接受系统实验方法和实验技能训练的开端。
物理实验课覆盖面广，具有丰富的实验思想、方法、手段，同时能提供综合性很强的基本实验技能训练，是培养学生科学实验能力、提高科学素质的重要基础。
它在培养学生严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合应用能力等方面具有其他实践类课程不可替代的作用。
本课程的具体任务是：1. 培养学生的基本科学实验技能，提高学生的科学实验基本素质，使学生初步掌握实验科学的思想和方法。
培养学生的科学思维和创新意识，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的分析能力和创新能力。
2. 提高学生的科学素养，培养学生理论联系实际和实事求是的科学作风，认真严谨的科学态度，积极主动的探索精神，遵守纪律，团结协作，爱护公共财产的优良品德。
二、教学内容基本要求大学物理实验应包括普通物理实验（力学、热学、电磁学、光学实验）和近代物理实验，具体的教学内容基本要求如下：1. 掌握测量误差的基本知识，具有正确处理实验数据的基本能力。
（1）测量误差与不确定度的基本概念，能逐步学会用不确定度对直接测量和间接测量的结果进行评估。
（2）处理实验数据的一些常用方法，包括列表法、作图法和最小二乘法等。
百度百科物理
【简介】物理（Physics），全称物理学。
物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学。
在现代，物理学已经成为自然科学中最基础的学科之一。
经过大量严格的实验验证的物理学规律被称为物理学定律。
然而如同其他很多自然科学理论一样，这些定律不能被证明，其正确性只能经过反覆的实验来检验。
“物理”一词的最先出自希腊文φυσικ，原意是指自然。
古时欧洲人称呼物理学作“自然哲学”。
从最广泛的意义上来说即是研究大自然现象及规律的学问。
汉语、日语中“物理”一词起自于明末清初科学家方以智的百科全书式着作《物理小识》。
在物理学的领域中，研究的是宇宙的基本组成要素：物质、能量、空间、时间及它们的相互作用；借由被分析的基本定律与法则来完整了解这个系统。
物理在经典时代是由与它极相像的自然哲学的研究所组成的，直到十九世纪物理才从哲学中分离出来成为一门实证科学。
物理学与其他许多自然科学息息相关，如数学、化学、生物、天文和地质等。
特别是数学、化学、生物学。
化学与某些物理学领域的关系深远，如量子力学、热力学和电磁学，而数学是物理的基本工具。
【分类】●牛顿力学(Mechanics)研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律●电磁学(Electromagnetism)研究电磁现象，物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律●热力学(Thermodynamics)研究物质热运动的统计规律及其宏观表现●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此外，还有：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、等离子体物理学、地球物理学、生物物理学、天体物理学等等。
【发展简史】从古时候起，人们就尝试着理解这个世界：为什么物体会往地上掉，为什么不同的物质有不同的性质等等。
物理学是研究物质的结构,相互作用及其运动规律的科学
勤于思考
悟物穷理
八. 教学计划（54~72学时）
教 材：《大学物理》王国栋主编 高等教育出版社
第1章 物质的基本性质 第2章 流体力学基础 第3章 液体的表面现象 第6章 热力学基础 第7章 气体分子动理论
2学时 6学时 4学时 8学时 8学时
第8章 振动与波动
第9章 波动光学 第10章 光与物质的相互作用 第11章 量子物理基础
E-06 E-03
E+06
人
太阳 山
蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次
三. 物理学在整个自然科学中的基础地位
物理学是一切自然科学的基础 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。 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 地 球 物 理 学 生 物 物 理 学 天 体 物 理 学 宇 宙 射 线 物 理 学
一. 什么是物理学
绪 论
物理学 (Physics)
物质相互作用 物质运动规律
物质结构
Байду номын сангаас
物理学是研究物质的结构、相互作用及其运动规律的科学
二.物理学的研究范围 —— 物质世界的层次和数量级
微观粒子 Microscopic 介观物质 mesoscopic
宏观物质 macroscopic 宇观物质 cosmological
物理学与数学之间有着深刻的内在联系现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学从新的观测事实或实验事实中提炼出来或从已有原理中推演出来建立模知原理对现象作定性解释进行逻辑推理和数学演算理论必须提出能够为实验所证伪的预言理论必须提出能够为实验所证伪的预言物理理论最终都要以观测或实验事实为准一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准个理论与实验事实不符时它就面临着被修改或被推翻怎样学习物理学著名物理学家费曼说
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基本粒子寿命 10−25 s 时间尺度： 时间尺度：
哈勃半径 超星系团 基本粒子
E+27
星系团 原子核
E−15 − E−12 − E+24
银河系
E+21 E+18
原子
E−09 −
最近恒 星的距离
最小 的细胞 DNA长度 长度
E−06 − E−03 − 1m E+03 E+09 E+06
E+15 E+12
物理学：是研究物质世界基本结构、 物理学：是研究物质世界基本结构、相 互作用和运动形态的最基本规律的科学
物理学
物 质 结 构
物质相互作用
物质运动规律
物理学研究的范围 —— 物质世界的层次和数量级
微观粒子
宏观物质
宇观物质
空间尺度： 空间尺度 宇宙寿命 1018 s
经过长期的酝酿。 经过长期的酝酿。 “没有昨日的基础科学就没有今日的 没有昨日的基础科学就没有今日的 技术革命” —— 李政 技术革命”。 道 ● 当今物理学和科学技术的关系 两种模式并存，相互交叉， 两种模式并存 ， 相互交叉 ， 相互促进
现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学 提 出 命 题
修 改 理 论
当一 个理论与 实验事实 不符时， 不符时， 它就面临 着被修改 或被推翻
著名物理学家费曼说： 著名物理学家费曼说：
科学是一种方法。它教导人们： 科学是一种方法。它教导人们：一些事物是 怎样被了解的，什么事情是已知的， 怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了 解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性， 解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性， 证据服从什么法则；如何思考事物， 证据服从什么法则；如何思考事物，做出判 断，如何区别真伪和表面现象 。
● 学习的观点：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解 学习的观点：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，
物理学中各个分支之间的相互联系。 物理学中各个分支之间的相互联系。
● 学习的关键： 勤于思考 学习的关键： ● 学习的重点： 学习的重点：
悟物穷理
● 物理模型 ● 数学表述 ● 研究方法与适用条件
粒 子 物 理 学
固 体 物 理 学
激 光 物 理 学
地 球 物 理 学
生 物 物 理 学
天 体 物 理 学
物理学与数学之间有着深刻的内在联系
● 热机的发明和使用，提供了第一种模式： 热机的发明和使用，提供了第一种模式：
技术—— 物理—— 技术 技术 物理
● 电气化的进程，提供了第二种模式： 电气化的进程，提供了第二种模式：
物理学的发展 实验 物理 理论 物理 计算 物理
今日物理学
●
牛顿力学 研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律 电磁学 研究电磁现象、 研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律 热力学 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现 相对论 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 研究微观物质运动现象以及基本运动规律 物理学是一门最基本的科学;是最古老、 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。 快的科学;它提供最多、最基本的科学研究手段。
物理—— 技术—— 物理 物理 技术 20世纪， 20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科 世纪 α 粒子散射实验 核能的利用 受激辐射理论 激光器的产生 X 射线的发现 层析成像技术(CT) 层析成像技术(CT) 低温超导微观理论 超导电子技术
电子计算机的诞生
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1925 ∼ 26年 建立了量子力学 年 建立了量子力学 1926年 年 1927年 年 1928年 年 1929年 年 1947年 年 1957年 年 1962年 年 建立了费米 狄拉克统计 建立了费米 狄拉克统计 建立了布洛赫波的理论 建立了布洛赫波的理论 索末菲提出能带的猜想 索末菲提出能带的猜想 能带 派尔斯提出禁带、空穴的概念 派尔斯提出禁带、空穴的概念 禁带 同年贝特提出了费米面 费米面的概念 同年贝特提出了费米面的概念 贝尔实验室的巴丁、 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了 晶体管，标志着信息时代 信息时代的开始 晶体管，标志着信息时代的开始 皮帕得测量了第一个费米面 皮帕得测量了第一个费米面 测量 发明了集成电路 发明了集成电路
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70年代后期 出现了大规模集成电路 年代后期 出现了大规模集成电路
量子力学
能带理论
人工设计材料
晶体管的发明
纳米材料
光子晶体
超晶格材料
电子计算机 大规模集成电路
信息技术与工程
● 几乎所有的重大新 高)技术领域的创立，事先都在物理学中 几乎所有的重大新(高 技术领域的创立 技术领域的创立，
著名物理学家爱因斯坦说： 著名物理学家爱因斯坦说：
发展独立思考和独立判断地一般能力， 发展独立思考和独立判断地一般能力，应当始终 放在首位，而不应当把专业知识放在首位。如果 放在首位，而不应当把专业知识放在首位。 一个人掌握了他的学科的基础理论， 一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了 独立思考和工作，他必定会找到自己的道路， 独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而 且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的 人来， 人来，他一定会更好地适应进步和变化 。
从新的 观测事实 或实验事 实中提炼 出来， 出来，或 从已有原 理中推演 出来
推 测 答 案
建立模 型；用已 知原理对 现象作定 性解释， 性解释， 进行逻辑 推理和数 学演算
理 论 预 言
新的 理论必 须提出 能够为 实验所 证伪的 预言
实 验 验 证
一切 物理理 论最终 都要以 观测或 实验事 实为准 则
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物理学是一切自然科学的基础 物理学构成了化学、生物学、材料科学、 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， 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。 概念和技术被应用到所有自然科学之中。 物理学派生出来的分支及交叉学科
等 离 子 体 物 理 学 原 子 核 物 理 学 原 子 分 子 物 理 学 凝 聚 态 物 理 学 宇 宙 射 线 物 理 学
物理学》 教 材：《物理学》 祝之光 主编 高等教育出版社
● 参考书： 参考书：
●《大学物理学》 大学物理学》
张三慧 ●《大学物理教程》 大学物理教程》 吴锡珑 ●《大学物理学习指导》 大学物理学习指导》 张孝林
主编 主编 主编
清华大学出版社 高等教育出版社 科学出版社
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太阳系
太阳 人 山 蛇吞尾图， 蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次
按客体大小划分： 按客体大小划分： 微观系统 宏观系统
按运动速度划分： 按运动速度划分： 低速现象 高速现象
物 理 现 象
按空间尺度划分： 按空间尺度划分： 量子力学 经典物理学 宇宙物理学
按速率大小划分： 按速率大小划分： 相对论物理学 非相对论物理学