物理学文档格式.docx

物理学文档格式.docx

《物理学文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理学文档格式.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

外文名称

Physics

学科门类

自然科学

学科分类

一级学科

研究内容

物质、能量、空间、时间

学科应用

天文、电子、对称性质等问题

代表人物

伽利略、牛顿、爱因斯坦、阿基米德

分支

力、热、声、光、电

目录

展开

基本简介

物理学（英语

物理学：

Physics）是一种自然科学，主要研究的是物质，在时空中物质的运动，和所有相关概念，包括能量和作用力。

更广义地说，物理学是对于大自然的研究分析，目的是为了要明白宇宙的行为。

物理学是最古老的学术之一。

在过去两千年，物理学与哲学，化学等经常被混淆在一起，相提并论。

直到十六世纪科学革命之后，才单独成为一门现代科学。

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。

特别是数学和化学。

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，也就是物理依赖着数学。

物理学的影响深远，这是因为物理学的突破时常会造成新科技的出现，物理学的新点子很容易会引起其它学术领域产生共鸣。

例如，在电磁学的进展，直接地导致像电视，电脑，家用电器等等新产品，大幅度地提升了整个社会的生活水平；

核裂变的成功，使得核能发电不再是梦想。

概念要素

物理学（Physics）：

物理现象、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

空间尺度：

原子、原子核、基本粒子、DNA长度、最小的细胞、太阳山哈勃半径、星系团、银河系、最近恒星的距离、太阳系、超星系团等。

人蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次

微观粒子Microscopic：

质子10-15m

介观物质mesoscopic

宏观物质macroscopic

宇观物质cosmological类星体1026m

时间尺度：

基本粒子寿命10-25s

宇宙寿命1018s

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：

相对论物理学、非相对论物理学

按客体大小划分：

微观、介观、宏观、宇观

按运动速度划分：

低速，中速，高速,超速

按研究方法划分：

实验物理学、理论物理学、计算物理学

发展阶段

物理学是随着人类社会实践的发展而产生、形成和发展起来的，它经历了漫长的发展过程。

纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。

物理学萌芽时期

在古代，由于生产水平的低下，人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。

那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。

在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。

在《墨经》中，有力的概念（“力，形之所以奋也”）的记述；

光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。

《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。

在古希腊的欧几里德（公元前450-380）等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。

电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针。

声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。

物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。

在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。

例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。

总之，从远古直到中世纪欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件并做了一些实验，但是这些都还称不上系统的自然科学研究。

在这个时期，物理学尚处在萌芽阶段。

经典物理学时期

十五世纪末叶，资本

经典物理学主义生产关系的产生，促进了生产和技术的大发展；

席卷西欧的文艺复兴运动，解放了人们的思想，激发起人们的探索精神。

近代自然科学就在这种物质的和思想的历史条件下诞生了。

系统的观察实验和严密的数学演绎相结合的研究方法被引进物理学中，导致了十七世纪主要在天文学和力学领域中的“科学革命”。

牛顿力学体系的建立，标志着近代物理学的诞生。

整个十八世纪，物理学处在消化、积累、准备的渐进阶段。

新的科学思想、方法和理论，得到了传播、完善和扩展。

牛顿力学完成了解析化工作，建立了分析力学；

光学、热学和静电学也完成了奠基性工作，成为物理学的几门基础学科。

人们以力学的模型去认识各种物理现象，使机械论的自然观成为十八世纪物理学的统治思想。

到了十九世纪，物理学获得了迅速和重要的发展，各个自然领域之间的联系和转化被普遍发现，新数学方法被广泛引进物理学，相继建立了波动光学、热力学和分子运动论、经典电磁场理论等完整的、解析式的理论体系，使经典物理学臻于完善。

由物理学的巨大成就所深刻揭示的自然界的统一性，为辨证唯物主义的自然观提供了重要的科学依据。

现代物理学时期

十九世纪末叶，物理学上一系列重大发现，使经典物理学理论体系本身遇到了不可克服的危机，从而引起了现代物理学革命。

由于生产技术的发展，精密、大型仪器的创制以及物理学思想的变革。

这一时期的物理学理论呈现出高速发展的状况，研究对象由低速到高速，由宏观到微观，深入到广垠的宇宙深处和物质结构的内部，对宏观世界的结构、运动规律和微观物质的运动规律的认识，产生了重大的变革。

相对论和量子力学的建立，克服了经典物理学的危机，完成了从经典物理学到现代物理学的转变，使物理学的理论基础发生了质的飞跃，改变了人们的物理世界图景。

1927年以后，量子场论、原子核物理学、粒子物理学、天体物理学和现代宇宙学，得到了迅速的发展。

物理学向其它学科领域的推进，产生了一系列物理学的新部门和边缘学科，并为现代科学技术提供了新思路和新方法。

现代物理学的发展，引起了人们对物质、运动、空间、时间、因果律乃至生命现象的认识的重大变化，对物理学理论的性质的认识也发生了重大变化。

现在越来越多的事实表明，物理学在揭开微观和宏观深处的奥秘方面，正酝酿着新的重大突破。

现代物理学的理论成果应用于实践，出现了象原子能、半导体、计算机、激光、宇航等许多新技术科学。

这些新兴技术正有力地推动着新的科学技术革命，促进生产的发展。

而随着生产和新技术的发展，又反过来有力地促进物理学的发展。

这就是物理学的发展与生产发展的辩证关系。

基本分类

●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（Quantummechanics）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。

历史起源

从石器时代起，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。

宇宙的性质同样是一个谜，譬如地球、太阳以及月亮这些星体究竟是遵循着什么规律在运动，并且是什么力量决定着这些规律。

人们提出了各种理论试图解释这个世界，然而其中的大多数都是错误的。

这些早期的理论在今天看来更像是一些哲学理论，它们不像今天的理论通常需要被有系统的实验证明。

像托勒密（Ptolemy）和亚里士多德（Aristotle）提出的理论，其中有些与我们日常所观察到的事实是相悖的。

当然也有例外，譬如印度的一些哲学家和天文学家在原子论和天文学方面所给出的许多描述是正确的，再举例如希腊的思想家阿基米德（Archimedes）在力学方面导出了许多正确的结论，像我们熟知的阿基米德定律。

在十七世纪末期，由于人们乐意对原先持有的真理提出疑问并寻求新的答案，最后导致了重大的科学进展，这个时期现在被称为科学革命。

科学革命的前兆可回溯到在印度及波斯所做出的重要发展，包括：

印度数学暨天文学家Aryabhata以日心的太阳系引力为基础所发展而成的行星轨道之椭圆的模型、哲学家Hindu及Jaina发展的原子理论基本概念、由印度佛教学者Dignāga及Dharmakirti所发展之光即为能量粒子之理论、由穆斯林科学家Ibnal-Haitham（Alhazen）所发展的光学理论、由波斯的天文学家Muhammadal-Fazari所发明的星象盘，以及波斯科学家Nasiral-DinTusi所指出托勒密体系之重大缺陷。

同样是在十七世纪，学者开始慎密地研查这性质。

古中国人观测到某些石头（磁石），会通过某种看不见的作用力互相吸引，这性质后来称为磁性。

也是在十七世纪，学者开始严格地穷究。

经过燃膏继晷、废寝忘食的努力，物理学者终于明白了这两种自然现象的基本原因——电和磁。

但是，在二十世纪，经过更高深的研究，物理学者发现这两种作用力是电磁力的两个不同方面。

今天，这统一各种各样作用力的程序仍旧方兴未艾，物理学者认为电磁力和弱核力是电弱作用（electroweakinteraction）的两个不同方面。

物理学者的终极目标是找到一个完美的万有理论，能够解释大自然的一切本质。

●物理学的本质：

物理学并不研究自然界现象的机制（或者根本不能研究），我们只能在某些现象中感受自然界的规则，并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。

我们有限的智力总试图在理解自然，并试图改变自然，这是物理学，甚至是所有学科所共同追求的目标。

以物理学为基础的相关科学：

化学，天文学，自然地理学及生物学等。

基本性质

这种运动和转变应有两种。

一是早期人们通过感官视觉的延伸，二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器，实验得出的结果，间接认识物质内部组成建立在的基础上。

物理学从研究角度及观点不同，可分为微观与宏观两部分，宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果，是最早期就已经出现的，微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。

其次，物理又是一种智能。

诚如诺贝尔物理学奖得主、德国科学家玻恩所言：

“如其说是因为我发表的工作里包含了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里包含了一个关于自然现象的科学思想方法基础。

”物理学之所以被人们公认为一门重要的科学，不仅仅在于它对客观世界的规律作出了深刻的揭示，还因为它在发展、成长的过程中，形成了一整套独特而卓有成效的思想方法体系。

正因为如此，使得物理学当之无愧地成了人类智能的结晶，文明的瑰宝。

大量事实表明，物理思想与方法不仅对物理学本身有价值，而且对整个自然科学，乃至社会科学的发展都有着重要的贡献。

有人统计过，自20世纪中叶以来，在诺贝尔化学奖、生物及医学奖，甚至经济学奖的获奖者中，有一半以上的人具有物理学的背景；

——这意味着他们从物理学中汲取了智能，转而在非物理领域里获得了成功。

——反过来，却从未发现有非物理专业出身的科学家问鼎诺贝尔物理学奖的事例。

这就是物理智能的力量。

难怪国外有专家十分尖锐地指出：

没有物理修养的民族是愚蠢的民族！

总之物理学是概括规律性的总结，是概括经验科学性的理论认识。

培养目标

本专业培养掌握物理学的基本理论与方法，具有良好的数学基础和实验技能，能在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、技术和相关的管理工作的高级专门人才。

培养要求

本专业学生主要学习物质运动的基本规律，接受运用物理知识和方法进行科学研究和技术开发训练，获得基础研究或应用基础研究的初步训练，具备良好的科学素养和一定的科学研究与应用开发能力。

主要课程

高等数学、力学、热学、光学、电磁学、原子物理学、数学物理方法、理论力学、热力学与统计物理、电动力学、量子力学、固体物理学、结构和物性、计算物理学入门等。

主干学科：

就业方向

本专业的学生毕业后可到高校从事教学工作，或是到研究所从事理论研究、实验研究和技术开发与应用工作；

另外还可以到企业中从事材料科学与工程、电子信息技术等领域的技术开发及应用研究工作。