物理学概述文档格式.docx
《物理学概述文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理学概述文档格式.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
低速、中速、高速。
按研究方法划分：
实验物理学、理论物理学、计算物理学。
物理学研究的领域可分为下列四大方面：
1.
凝聚态物理——研究物质宏观性质，这些物相内包含极大数目的组元，且组元间相互作用极强。
最熟悉的凝聚态相是固体和液体，它们由原子间的键和电磁力所形成。
更多的凝聚态相包括超流和玻色-爱因斯坦凝聚态（在十分低温时，某些原子系统内发现）；
某些材料中导电电子呈现的超导相；
原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相。
凝聚态物理一直是最大的的研究领域。
历史上，它由固体物理生长出来。
1967年由菲立普·
安德森最早提出，采用此名。
2.
原子、分子和光学物理——研究原子尺寸或几个原子结构范围内，物质-物质和光-物质的相互作用。
这三个领域是密切相关的。
因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。
它们都包括经典和量子的处理方法；
从微观的角度处理问题。
原子物理处理原子的壳层，集中在原子和离子的量子控制；
冷却和诱捕；
低温碰撞动力学；
准确测量基本常数；
电子在结构动力学方面的集体效应。
原子物理受核的影晌。
但如核分裂、核合成等核内部现象则属高能物理。
分子物理集中在多原子结构以及它们，内外部和物质及光的相互作用，这里的光学物理只研究光的基本特性及光与物质在微观领域的相互作用。
3.高能/粒子物理——粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用；
也可称为高能物理。
因为许多基本粒子在自然界原本并不存在，只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。
据基本粒子的相互作用标准模型描述，有12种已知物质的基本粒子模型（夸克和轻粒子）。
它们通过强、弱和电磁基本力相互作用。
标准模型还预言一种希格斯-玻色粒子存在。
现正寻找中。
4.
天体物理——天体物理和现代天文学是将物理的理论和方法应用于研究星体的结构和演变、太阳系的起源，以及宇宙的相关问题。
因为天体物理的范围宽，它利用了物理的许多原理，包括力学、电磁学、统计力学、热力学和量子力学。
1931年，卡尔发现了天体发出的无线电讯号，开始了无线电天文学。
天文学的前沿已被空间探索所扩展。
地球大气的干扰使观察空间需要用到红外、超紫外、伽玛射线和X射线。
物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变。
爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用。
20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀，促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论。
1964年宇宙微波背景的发现，证明了大爆炸理论可能是正确的。
大爆炸模型建立在二个理论框架上：
爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。
宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型，它包括宇宙的膨胀、暗能量和暗物质。
从费米伽玛-射线望远镜的新数据和现有宇宙模型的改进，可期待出现许多可能性和发现。
尤其是今后数年内，围绕暗物质方面可能有许多发现。
研究方法
编辑
语音
物理学的方法和科学态度：
提出命题→理论解释→理论预言→实验验证→修改理论。
现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学，它的产生过程如下：
1.物理命题一般是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；
2.首先尝试用已知理论对命题作解释、逻辑推理和数学演算。
如现有理论不能完美解释，需修改原有模型或提出全新的理论模型；
3.新理论模型必须提出预言，并且预言能够为实验所证实；
4.一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则，当一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：
“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，了解到了什么程度，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，做出判断，如何区别真伪和表面现象？
”著名物理学家爱因斯坦说：
“发展独立思考和独立判断的一般能力，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，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。
”
●学习的观点：
从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解物理学中各个分支之间的相互联系。
●物理学的本质：
物理学并不研究自然界现象的终极机制（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，甚至是所有自然科学共同追求的目标。
以物理学为基础的相关科学有：
化学、材料科学、天文学、自然地理学等。
学科性质
基本性质
物理学是人们对自然界中物质的运动和转变的知识做出规律性的总结，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，可大致分为微观与宏观两部分：
宏观物理学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；
微观物理学的诞生，起源于宏观物理学无法很好地解释黑体辐射、光电效应、原子光谱等新的实验现象。
它是宏观物理学的一个修正，并随着实验技术与理论物理的发展而逐渐完善。
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，物理学是对自然界概括规律性的总结，是概括经验科学性的理论认识。
六大性质
1.真理性：
物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘，反映出物质运动的客观规律。
2.和谐统一性：
神秘的太空中天体的运动，在开普勒三定律的描绘下，显出多么的和谐有序。
物理学上的几次大统一，也显示出美的感觉。
牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。
麦克斯韦电磁理论的建立，又使电和磁实现了统一。
爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。
光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。
爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
3.简洁性：
物理规律的数学语言，体现了物理的简洁特性。
例如：
牛顿第二定律、爱因斯坦的质能方程、法拉第电磁感应定律。
4.对称性：
对称一般指物体形状的对称性，深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。
物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。
竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
5.预测性：
正确的物理理论，不仅能解释当时已发现的物理现象，更能预测当时无法探测到的物理现象。
麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在、卢瑟福预言中子的存在、菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑、狄拉克预言电子的存在。
6.精巧性：
物理实验具有精巧性。
设计方法的巧妙，使得物理现象更加明
知识点：
知识点1：
物
体
和
质
点
1．机械运动
物体的空间位置随时间的变化．
2．质点
（1）定义：
忽略物体的大小和形状，突出“物体具有质量”这个要素，把它简化为一个有质量的物质点．
（2）物体视为质点的条件：
物体的大小和形状可以忽略或物体上任意一点的运动可代替整个物体的运动．
【核心点击】
1．质点的特点
（1）质点不同于几何“点”：
质点是用来代替物体的有质量的点，其特点是只有质量，没有大小、体积、形状，它与几何“点”有本质的区别．
（2）质点是一种“物理模型”．
①物理模型是在物理研究中，突出问题的主要方面，忽略次要因素而建立的理想化模型，是物理学经常采用的一种科学研究方法，质点就是典型的物理模型之一．
②物理模型作为一种理想模型，是为了研究问题方便而对实际问题的科学抽象，实际中并不存在．
2．实际物体视为质点的常见情况
【指点迷津】
一个物体是否可以看做质点的判断方法
1．看物体的大小和形状对所研究的问题有无影响，如果无影响或影响不大，该物体可以视为质点，否则不能视为质点．
2．一般情况下，平动的物体可以看做质点，转动的物体不能看做质点．
3．当物体的大小远小于所研究的范围时，该物体可以看做质点．
知识点2：
参
考
系
1．运动与静止的关系
自然界的一切物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的——运动是绝对的．
2．参考系
在描述物体的运动时，被选定做参考、假定为不动的其他物体．
（2）选取原则：
参考系可以任意选取，一般以地面为参考系．但在具体问题中，要考虑研究问题的方便性．
（3）参考系对观察结果的影响：
选择不同的参考系观察同一个物体的运动，观察结果会有所不同．
1．选取参考系的意义
要描述一个物体的运动，首先必须选好参考系，只有选定参考系后，才能确定物体的位置、研究物体的运动．
2．参考系的选取原则
（1）参考系的选取是任意的，在实际问题中，参考系的选择原则应以观测方便和使运动的描述尽可能简单为基本原则．
（2）研究地面上物体的运动时，一般情况下选择地面或地面上静止不动的物体为参考系，此时参考系可以省略不写．
（3）要比较不同物体的运动情况时，必须选择同一个参考系．
3．参考系的四性
判断选用的参考系的方法
1．静物法：
明确观察到的现象中，什么物体是运动的，什么物体是静止的，静止的物体可能就是参考系．
2．假设法：
假设以某物体为参考系，看对物体运动的描述是否与观察到的结果一致．若一致，该物体可能就是参考系．
视频教学：
练习：
课件：
教案：
教材分析
本节高中物理教材第一章第一节《质点
参考系》，要描述物体的运动，首先要对实际物体建立一个最简单的物理模型—质点模型。
由于运动的相对性，描述质点运动时必须明确所选择的参考系。
为了准确的、定量的描述质点的运动。
质点、参考系是描述物体运动的基础知识，教材中逐步展开这些内容。
本节介绍质点、参考系，不仅是这一章学习的基础知识，也是以后力学各章学习的基础知识。
这些基础知识在实践中有广泛的、重要的应用。
教学目标与核心素养
物理观念：
能建立质点的物理观念，能科学地描述运动的相对性,形成运动观念
科学思维：
知道质点是一种理想化的物理模型,具有建构模型的意识
科学探究：
掌握把物体看作质点的条件,能将特定实际情景中的物体抽象成质点
科学态度与责任：
理解科学发现、发展的过程和规律；
感悟自然界的统一、和谐美；
感悟科学家追求和宣传科学真理所表现出的坚定信念和献身精神
教学重难点
1、重点：
（1）理解质点的概念；
（2）在研究具体问题时，如何选取参考系；
（3）从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念
2、难点：
在什么情况下可以把物体看做质点
课前准备
多媒体
自制教具
教学过程
（一）引入课题
利用多媒体播放一段反映物体运动的视频，雄鹰在空中翱翔，火箭发射场景……）。
运动无处不在
如：
雄鹰在空中翱翔
足球的飞滚
树叶、纸张的飘落
海浪的汹涌澎湃
地球的公转及自转
………..
请同学们思考回答：
这些场景中哪些物体是在运动的？
在物理学中，什么叫做机械运动？
举例说明。
2．对学生的举例分析给予评价，并根据学生的回答进一步总结机械运动的概念。
3．指导学生分析视频资料，指出：
宇宙中的一切物体都在不停地运动，运动是宇宙间永恒的主题，也是日常生活中常见的现象，诗人可以用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”，来描绘气势磅礴的瀑布，画家也可以用美丽的画笔描绘出动感十足的情景，那么，我们改如何描绘物体的运动呢？
即怎样地描述物体上各点的位置及其随时间的变化呢？
（二）质点
1．研究物体的运动，首先要确定物体的位置。
物体都具有大小和形状，在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。
（多媒体展示三幅图），在地球绕太阳转动的图片中，地球在绕太阳公转，注意地球同时又在自转，所以地球的各部分离太阳的远近在不断变化。
2．分析：
地球是一个庞然大物，直径约为12800km，与太阳相距1．5×
108km，也就是说地球直径约是它与太阳距离的万分之一。
当我们讨论地球的公转时怎么看待地球？
有什么巧妙的方法？
3．指导学生讨论。
在学生讨论过程中，引导学生想到我们在处理这些问题时，采用科学抽象的方法，即不考虑物体各部分的差异，把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体。
4．可见，引入质点是为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动。
5．总结得出①质点的定义：
用来代替物体的有质量的点叫做质点。
即没有形状、大小、体积而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。
②质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。
引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方法──科学抽象。
6．进一步说明：
物理学对实际问题的简化，必须从实际出发，撇开不考虑的（只能是与当前考察无关的因素），和对当前考察影响很小的次要因素。
质点和几何中的点是一回事吗？
1、相同点：
都是没有形状和大小的点。
2、不同点：
质点是实际物体的抽象，它具有一定的物理内涵，不仅具有物体的全部质量，而且是一相对的物理概念；
几何中的点没有质量，仅表示位置，而且应该绝对的小。
想一想，做一做·
·
1、下列关于质点的说法中，正确的是·
（
）
A、体积很小的物体都可看成质点
B、质量很小的物体都可看成质点
C、不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点
D、只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点
2、下列情形中的物体可以看作质点的是·
（）
A、跳水冠军郭晶晶在跳水比赛中
B、一枚硬币用力上抛，猜测它落地时是正面朝上还是反面朝上
C、奥运会冠军邢慧娜在万米长跑中
D、花样滑冰运动员在比赛中
（三）参考系
1．坐在教室里的同学看到其他同学都是静止的，却不知道他们都在绕着太阳在高速运动着，这里面蕴含了什么问题呢？
2．让学生观察图，回答以下问题。
①得出什么结论？
②就图能否提出一些问题？
（例如为什么跳伞者总是在飞机的正下方）
小结
①参考系是参照物的科学名称，是假定不动的物体。
一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。
在选定参考系后要假定自己站在参照物中去观察物体的运动，即“参考系上长着观察者的眼睛”。
②比较两个物体的运动时必须选择同一参照系，比较才有意义。
③在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。
在没有特别说明时，通常以地面为参考系。
例如，描述地面上物体的运动时，通常选地面或相对于地面而静止不动的其他物体作为参考系。
想一想，做一做·
1、电影《闪闪的红星》中有两句歌词：
“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走。
”这其中分别描述了两种运动情景，那么它们分别是以什么为参考系的？
2、“月亮在莲花般的云朵里穿行”
3、坐在美丽的校园内学习毛泽东的诗句“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”时，我们感觉是静止不动的。
这与诗句里的描述是否矛盾？
说明理由。
4、敦煌曲子词中有这样的诗句：
“满眼风波多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”其中“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是什么？
1、以下说法正确的是（
A、参考系就是不动的物体
B、任何情况下，只有地球才是最理想的参考系
C、不选定参考系，就无法研究某一个物体是怎么运动的
D、同一物体的运动，对不同的参考系可能有不同的观察结果
2、甲、乙、丙三架观光电梯，甲中乘客看一高楼在向下运动；
乙中乘客看甲在向下运动；
丙中乘客看甲、乙都在向上运动：
这三架电梯相对地面的运动情况可能是（
A．甲向上、乙向下、丙不动
B．甲向上、乙向上、丙不动
C．甲向上、乙向上、丙向下
D．甲向上、乙向上、丙也向上，但比甲、乙都慢
一、质点：
用来代替物体的有质量的点．
二、参考系：
为了确定物体的位置和描述物体的运动而被选作参考的物体或物体系
升级会员 