大学物理课件-西安交通大学.ppt
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XianJiaotongUniversityAipingFang2/20/20122/20/2012UniversityphysicsAPFang方爱平方爱平理学院应用物理系理学院应用物理系办公电话：
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学号一、什么是物理学？
一、什么是物理学？
物理学物理学研究物质世界中研究物质世界中最基本形态和规律的科学最基本形态和规律的科学物理学研究范围物理学研究范围物质世界的层次和数量级物质世界的层次和数量级Physics质子质子:
类星体类星体:
空间尺度：
空间尺度：
物质结构物质结构物质相互作用物质相互作用物质运动规律物质运动规律微观粒子微观粒子Microscopic介观物质介观物质mesoscopic宏观物质宏观物质macroscopic宇观物质宇观物质cosmological绪绪论论UniversityphysicsAPFang基本粒子寿命基本粒子寿命宇宙寿命宇宙寿命时间尺度：
时间尺度：
E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小最小的细胞的细胞原子原子原子核原子核基本粒子基本粒子DNA长度长度星系团星系团银河系银河系最近恒最近恒星的距离星的距离太阳系太阳系太阳太阳山山哈勃半径哈勃半径超星系团超星系团人人蛇吞尾图蛇吞尾图形象地表示了物质空间尺寸的层次形象地表示了物质空间尺寸的层次UniversityphysicsAPFang标准宇宙模型给标准宇宙模型给出的宇宙起源与出的宇宙起源与基本粒子标准模基本粒子标准模型给出的物质组型给出的物质组成是一致的成是一致的物物理理问问题题按空间尺度划分：
按空间尺度划分：
量子力学量子力学经典物理学经典物理学宇宙物理学宇宙物理学按运动速率大小划分：
按运动速率大小划分：
相对论物理学相对论物理学非相对论物理学非相对论物理学按客体大小划分：
按客体大小划分：
微观系统微观系统宏观系统宏观系统按运动速度划分：
按运动速度划分：
低速现象低速现象高速现象高速现象物理学的发展物理学的发展实验实验物理物理理论理论物理物理计算计算物理物理TodayPhysicsUniversityphysicsAPFang二、物理学中的主要基本理论是什么？
二、物理学中的主要基本理论是什么？
牛顿力学牛顿力学（Newtonianmechanics）研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律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热力学（Thermodynamics）研究物质热运动的统计规律及其宏观表现研究物质热运动的统计规律及其宏观表现相对论相对论（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量子力学（Quantummechanics）研究微观物质运动现象以及基本运动规律研究微观物质运动现象以及基本运动规律结论：
结论：
物理学是一门最基本的科学；是最古老、但发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展最快的科学；它提供最多、最基本的科学研究手段。
UniversityphysicsAPFang三、物理学构成所有自然科学的理论基础三、物理学构成所有自然科学的理论基础物理学是一切自然科学的基础物理学是一切自然科学的基础物理学派生的分支：
物理学派生的分支：
物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理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，物理学的基本概念和技术被应用到所有的等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有的自然科学之中自然科学之中。
物理学与数学之间的关系物理学与数学之间的关系原原子子核核物物理理学学原原子子分分子子物物理理学学固固体体物物理理学学凝凝聚聚态态物物理理学学激激光光物物理理学学等等离离子子体体物物理理学学地地球球物物理理学学生生物物物物理理学学天天体体物物理理学学电电子子物物理理学学UniversityphysicsAPFang四、物理学与技术四、物理学与技术二十世纪以来，物理学被公认为科技发展中最重要的带头学科二十世纪以来，物理学被公认为科技发展中最重要的带头学科第一种模式第一种模式热机的发明热机的发明第二种模式第二种模式电气化的发展电气化的发展核能的利用核能的利用激光器的产生激光器的产生层析成像技术层析成像技术（CT）电子计算机电子计算机技术技术物理物理技术技术物理物理技术技术物理物理粒子散射实验粒子散射实验X射线的发现射线的发现受激辐射理论受激辐射理论晶体管的发现晶体管的发现UniversityphysicsAPFangUniversityphysicsAPFang电子计算机的诞生电子计算机的诞生1947年年贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶晶体管体管，标志着，标志着信息时代信息时代的开始的开始1962年年发明了发明了集成电路集成电路70年代后期年代后期出现了出现了大规模集成电路大规模集成电路192526年年建立了建立了量子力学量子力学1926年年建立了建立了费米费米狄拉克统计狄拉克统计1927年年建立了建立了布洛赫波的理论布洛赫波的理论1928年年索末菲提出索末菲提出能带能带的猜想的猜想1929年年派尔斯提出派尔斯提出禁带禁带、空穴空穴的概念的概念同年贝特提出了同年贝特提出了费米面费米面的概念的概念1957年年皮帕得皮帕得测量测量了了第一个费米第一个费米面面UniversityphysicsAPFang超超晶格材料晶格材料纳米材料纳米材料光子晶体光子晶体晶体管的发明晶体管的发明大规模集成电路大规模集成电路电子计算机电子计算机信息技术与工程信息技术与工程当今物理学和科学技术的关系当今物理学和科学技术的关系两两种种模模式式并并存存，相相互互交交叉叉，相相互互促促进进量子力学量子力学能带理论能带理论人工设计材料人工设计材料几乎所有的重大新几乎所有的重大新（高高）技术领域的创立，事技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。
先都在物理学中经过长期的酝酿。
“没有昨日的基础科学就没有今日没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命的技术革命”。
李政李政道道UniversityphysicsAPFang五、怎样学习物理学五、怎样学习物理学?
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：
一些事物是科学是一种方法。
它教导人们：
一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了怎样被了解的，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，做出判证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象断，如何区别真伪和表面现象。
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，应当始终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。
如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了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人来，他一定会更好地适应进步和变化。
学习的方法：
学习的方法：
从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解从整体上逻辑地、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。
物理学中各个分支之间的相互联系。
UniversityphysicsAPFangO取一质量元取一质量元切线方向切线方向对固定轴的力矩对固定轴的力矩对所有质元对所有质元合内力矩合内力矩=0合外力矩合外力矩M刚体的转动惯量刚体的转动惯量J刚体绕定轴转动定律刚体绕定轴转动定律学习的关键：
学习的关键：
勤于思考勤于思考悟物穷理悟物穷理UniversityphysicsAPFang经典理论解释氢原子的线状光谱遇到困难经典理论解释氢原子的线状光谱遇到困难电子绕原子核做圆周运动电子绕原子核做圆周运动辐射电磁波辐射电磁波原子系统的能量逐渐减小原子系统的能量逐渐减小不可能有稳定的原子不可能有稳定的原子原子光谱为连续的带状光谱原子光谱为连续的带状光谱UniversityphysicsAPFang电子双缝干涉实验电子双缝干涉实验仅缝仅缝A打开打开仅缝仅缝B打开打开双缝同时打双缝同时打开时实际得开时实际得到的干涉图到的干涉图电子源电子源双缝同时打双缝同时打开时所想象开时所想象的干涉图的干涉图实物粒子具有粒子性实物粒子具有粒子性实物粒子具有波动性实物粒子具有波动性矛矛矛矛盾盾盾盾伴随伴随实物粒子的波到底是什么样的波。
实物粒子的波到底是什么样的波。
学习的重点：
学习的重点：
物理模型物理模型数学表述数学表述研究方法与适用条件研究方法与适用条件UniversityphysicsAPFangl不考虑分子的内部结构并不考虑分子的内部结构并忽略其大小忽略其大小标准状况下气体分子间平均距离标准状况下气体分子间平均距离已知液氮的密度已知液氮的密度氮分子半径氮分子半径理想气体的微观模型理想气体的微观模型理想气体的状态方程理想气体的状态方程实际气体的状态方程实际气体的状态方程UniversityphysicsAPFang六、本学期的任务和要求六、本学期的任务和要求任务任务：
经典力学经典力学狭义相对论狭义相对论电磁学电磁学听课：
听课：
信息量较大，进度较快，范围较宽信息量较大，进度较快，范围较宽要求：
抓住主线，注重分析，学会总结要求：
抓住主线，注重分析，学会总结阅读：
阅读：
大学物理大学物理吴百诗吴百诗主编主编科学出版社科学出版社大学物理学大学物理学张三慧张三慧主编主编清华大学出版社清华大学出版社费曼物理学讲义费曼物理学讲义教教材：
材：
大学物理大学物理吴百诗吴百诗主编主编高等教育出版社高等教育出版社参考书：
参考书：
作业：
作业：
（两本两本8.00元，中二楼元，中二楼3216）要求：
独立完成，举一反三，一题多解，扎实练习要求：
独立完成，举一反三，一题多解，扎实练习UniversityphysicsAPFang答疑时间安排：
答疑时间安排：
2-16周周周一至周四周一至周四晚晚7:
3010:
00地点：
中二楼地点：
中二楼3224另每两周安排单独答疑一次：
地点：
主楼另每两周安排单独答疑一次：
地点：
主楼E1111，时间待定，时间待定关于学生成绩评定办法关于学生成绩评定办法1.平时成绩占总成绩平时成绩占总成绩10%:
2.根据根据作业完成情况作业完成情况和和随堂测验随堂测验评定成绩（注意：
按学评定成绩（注意：
按学校规定缺交作业校规定缺交作业1/3以上者，不能参加期末考试）。
以上者，不能参加期末考试）。
2.期中考试占总成绩期中考试占总成绩10%3.期末考试占总成绩期末考试占总成绩80%:
题型及成绩分布：
题型及成绩分布：
（1）选择题选择题20分；分；
（2）填空题填空题30分；分；（3）计算及证明题计算及证明题50分分第一篇第一篇经典力学经典力学经典力学经典力学物体机械运动现象与动力学规律物体机械运动现象与动力学规律机械运动机械运动物体相对于其他物体的位置随时间物体相对于其他物体的位置随时间发生的变化，或物体内
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