大学物理导论.ppt

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1、第一篇 导 论,目的：获得学习“大学物理”的自觉意识和较高的起点。,一.为什么要学习“大学物理”？,第一章 课程介绍,对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法，工作语言，概念和物理图象，其历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解。这是一门培养和提高学生科学素质，科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。,定位：物理教育科学素质教育,不仅仅是为后续课服务不仅仅是为专业服务立足于提高自身科学素质，有益于终身学习和发展,*第一次工业革命（1718世纪）：建立在牛顿力学和热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。,*第二次工业革命（19世纪）：建

2、立在电磁理论发展的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现和应用。,*第三次工业革命（20世纪）：建立在相对论和量子力学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。,三次工业革命,物理学与技术关系的两种模式,在现代社会中主要以第二种方式进行。,1.激光技术的物理基础,1953年 制成微波激射器（maser）1960年 Maiman制成红宝石激光器6070年代 激光器及其应用高速发展，月球上设置 激光反射器1982年 激光全息术8090年代 激光外科手术，通讯，光盘，激光武器.,1860年 Maxwell 建立光的电磁理论1900年 Planc

3、k 提出能量子理论1917年 Einstein 提出受激辐射理论,2.核技术的物理基础,1896年 Becquerel 发现铀的天然放射性1933年 发现人工放射性1945年 实现核裂变原子弹1952年 实现核聚变氢弹1954年 建立第一座核电站,1905年 Einstein 创立狭义相对论，得1911年 Rutherford 提出原子的有核模型1925年 量子力学建立1932年 建立原子核的 质子中子 模型,3.电子和信息技术的物理基础,1947年 发明晶体管（获1956年诺贝尔物理奖）1962年 制成集成电路（IC）70年代末 大规模和超大规模集成电路（VLIC）90年代 量子力学新发展

4、量子信息学：量子通信，量子计算机，,1925年 量子力学建立1929年 能带理论提出并得到证实，从理论上解释了 导体、半导体、绝缘体的性质和区别；,4.光纤通信,古 代 光通信:烽火,狼烟30年代 光波导通信理论研究:透镜波导,玻璃纤维50年代 设计出折射率渐变型光纤,但玻璃材料 损耗达1000dB/km,未能实现光纤通信60年代 高锟用物理理论研究发现:如果玻璃中 的金属离子含量低于,其材料损耗 可低于10dB/km1970年 美国制成损耗为 20dB/km的光纤1976年 日本制成损耗为0.5dB/km的光纤现 在 光纤通信广泛应用于各个领域 而且还有巨大的潜力,5.其它技术,超导技术,扫

5、描隧道显微镜,纳米技术,电子探针移动氙原子,纳米技术 应用实例,通过移走原子构成的图形,全世界工科大学无一例外将物理作为重要基础课,结论,二.学什么？,知识、方法、科学素质,研究物质世界的,物理学：,物理学的基本框架,1.学习物理知识：要注意整体性和发展性。,第四篇振动与波动 第五篇波动光学 第六篇热学 第七篇量子物理基础,第一篇导论 第二篇力学 第三篇电磁学,教学内容,发展性,不断从新的角度审视和理解物理概念和规律，关注其内涵的丰富，应用的扩展，相互关系的变化。,例如：质量,初中：,循环定义？,前沿：质量究竟是什么？是如何产生的？,例如：力,2.学习物理方法(处理和应用）,观察、实验、模拟、

6、演绎、归纳、分析、综合、类比、理想化、假说.,指导性原理:*简单性原理：逻辑前提越简单，普遍程度越高。*对应原理：新理论应包容在一定条件下被证实是正确的旧理论，并在极限条件下过渡到旧理论。,例如：,实质:简化、纯化，抓住主要矛盾，摒弃次要因素。,质点系：质点的集合。,刚 体：任意两质点间距离保持不变的质点系。,质点：当物体的线度和形状在所研究的问题中的作用可以忽略不计时，将物体抽象为一个具有质量，占有位置，但无形状大小的“点”。,充分应用物理知识理解、解决实际问题。,希尔伯特（Hilbert）空间,(C)=R(R)+G(G)+B(B),“不是由观察结果归纳出理论，而是由理论决定观察什么。”爱因

7、斯坦,3.创造性思维能力,每一次理论突破，每一次重要应用 都是创造性思维的结果,如:,4.提高科学素质,有了科学知识，科学方法，科学作风就提高作人的品德和工作能力,三.怎样学?,书山有路勤为径 学海无涯悟作舟,3.正确方法:普遍性:思考，理解，总结。（学会学习）特殊性:针对性。,1.正确认识：学习，学科的重要性。,2.正确观念：目标:知识，方法，素质。要求:学物理，学本质，学思想。培养:克服困难，创造力。,4.珍惜时间:现在 1年=以后n年。,5.教学合作：自学和答疑。,总要求,学物理：特别是在大学物理阶段 适当区分物理和数学。,注意,学思想：不但学习科学内容还应该在科学思维、方法论方面有所收

8、益。,学习事实与结论的同时，注意思想脉络 强调形象化的同时，注意培养抽象思维,学本质：教学必须抓住本质、揭示本质，只有对事物的本质的深刻的理解和描述，才是最好的表达方式，才能不误人子弟。,任何有碍于对本质理解的做法都是不可取的。为了追求生动或课堂气氛，制造热闹的场面，采取不恰当的比喻，肤浅的形象化，等等，往往是对本质的损害。,科学上是没有平坦的大道可走的，只有在崎岖的小路上攀登的不畏艰险的人，有希望到达光辉的顶点。,各环节要求,1.预习:了解:内容，要点，先修知识。,2.听课:集中精力，遵守纪律，听懂内容，注意方法。,3.复习：理解内容，解决疑难，掌握重点，体会思路，积极思考，勇于创新。,4.

9、总结:知识系统化，思路清晰化。,5.答疑:充分利用，积极交流。,物理作业要求,认真复习，明确根据。,2.搞清题意，画示意图。,3.思路清晰，步骤正确。,4.讨论总结，发散思维。,（结构化）,一.物质世界的空间尺度宇宙的42个台阶,第二章 物质世界,宇宙学、粒子物理的奇妙衔接,48个Fe原子形成“量子围栏”，围栏中的电子形成驻波.,纳米技术应用实例,大爆炸,二.物质世界的时间尺度,宇宙年龄：,130 200亿年,地球年龄,地球,星系形成：50亿年,大气形成,生命的诞生：约40亿年脊椎动物：约6亿年,人类出现 年,生物的进化,共计跨越了42个数量级,物质结构层次,三.物质存在的基本形式实物和场,场:无静止质量，不具有不可入性，以连续形式存在，具有可叠加性，不能作为参考系。,四.四种基本相互作用,迄今为止，人类了解得最多的是电磁力，了解得最早但最少的是引力。,物理理论的发展趋向统一,