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1、普通物理学B(1),主讲：刘明伟,湖南科技大学 物理与电子科学学院 现代光学研究所,2015年3月10日,14级材料1-2班 机设5-6班,No. 1,General Physics B(1),2,一、物理学的起源和发展 古希腊的自然哲学“自然” 古欧洲，物理学一词是自然科学的总称. 1.经典物理 1687年牛顿发表自然哲学之数学原理 后，物理学真正成为一门精密学科. 牛顿运动三定律，万有引力定律. 最大成就之一，是分别于1846年和1930年 根据理论预言发现了海王星和冥王星. 经过综合形成了 牛顿力学 (分析力学) 经典电磁理论(电动力学) 热力学和经典统计力学(统计力学) 光学：微粒说,
2、第0章 绪 论,Newton, Isaac (1642-1727) England,定积分的近似计算法 矩形法(平均值法),第0章 绪 论,数学1,微积分,4,从17世纪末到19世纪末，物理学建立了一套完整的经典物理理论体系，几乎能解释自然界的一切物理现象及所有实验事实.大部分物理学家乐观地认为：经典物理学的宏伟大厦已基本建成. 然而在人类即将跨入20世纪时，却发现 了某些无法用经典理论解释的实验现象: 迈克耳孙-莫雷实验; 黑体辐射实验 因此, 汤姆孙在遮盖在热和光的动 力理论上的19世纪乌云的演说中， 留下了这样的名言：“19世纪末的物 理学上空，犹有两朵乌云，一是迈克 耳孙的否定以太实验
3、，一是黑体 辐射，这两朵乌云定会在未来卷起漫 天风暴.”,第0章 绪 论,Lord Kelvin (1824-1907) (William Thomson) England,5,2.近代物理 相对论（高速） 1905 狭义相对论 1916 广义相对论 引力、天体 量子力学（微观）,第0章 绪 论,Albert Einstein (1879-1955 ) German-born American physicist,6,1026 m(约150亿光年)(宇宙)10-15 m (夸克),10-25 s的不稳定的粒子寿命，到1039s的质子寿命,1.其研究领域十分广泛,空间尺度,时间尺度,二、物理学概
4、述,物理学是关于自然界最基本形态的科学.它研究物质的结构和相互作用以及它们的运动规律.,接近绝对零度T0, 到热核反应的几亿度高温,温度尺度,第0章 绪 论,7,速率范围,0 (静止)3108 m/s(光速),物质状态,物质的气、液、固三态，到等离子体态、中子态等。,从微观粒子到巨大的星体，从细菌到人，物质如何聚集起来？ 2.四种基本相互作用 引力相互作用； 电磁相互作用； 强相互作用； 弱相互作用.,第0章 绪 论,8,三、物理学和其他自然科学及技术科学的关系 1. 物理学是其他自然科学的基础 自然界的一切运动都包含机械运动、物理运动等运动形式，正是物理学的研究范围. 物理学所研究的粒子和原
5、子构成了蛋白质、基因、器官、生物体，一切人造的和天然的物质，构成了陆地、海洋和大气等. 物理学的基本概念和技术已被应用到了所有自然科学领域，甚至于某些社会科学领域.,第0章 绪 论,9,2.物理学的发展与人类社会的三次技术革命 三次工业革命，经历了机械化电气化信息化的重大变革，彻底改变了人类的生活方式，促进了人类文明的发展，这三次工业革命均无一例外地起源于物理学的重大突破.,物理学是许多科学与技术的基础和发源地，没有物理学的发展，就不可能有今天的科学和技术.,第0章 绪 论,10,四、物理学和素质教育 现代科学技术的飞速发展导致知识急剧膨胀，更新速度空前加快，人们需要不断充实、更新. 社会对人
6、才的需求已越来越由“专才”向“通才”转变，要求人们应具有不断获取新知识的能力. 大学物理不仅仅是一门重要的基础理论课程，而且在素质教育中有着特殊的地位和作用. 物理学家在创立和发展物理学的过程中，总结和发展了许多极其精彩的研究方法. 如观察和实验、假说、类比、归纳和演绎、分析和综合、证明和反驳等.,第0章 绪 论,11,物理学研究方法既具普遍性，又有典型性，通过物理课程的学习，掌握这些研究方法，十分有利于学生科学素质的提高. 物理学家们，勇于开拓立新，不畏艰难、孜孜以求，奋勇攀登的精神，永远值得我们铭记和学习，是素质教育不可多得的题材.,五、怎样学好物理学 1. 正确认识物理学的作用 2. 重
7、视课堂学习 3. 认真做作业,第0章 绪 论,第0章 绪 论,统一使用练习册，请学习委员联系吴松安老师 电话：135 0732 8549 从第三次课（下周二）开始，使用练习册中的选择题、填空题课堂练习巩固，计算题课后练习 交作业：本次课的作业，下次课交,老师联系方式 Q Q：386900153 办公室：北校区物理楼二楼2-26,普通物理学B(1) 考试大纲：统一命题，一般第十二周考试，统一阅卷； 考试以闭卷形式进行，占80%，平时作业和课堂考勤占20%。最后总成绩由平时成绩 +考试成绩的总和确定。,课程考核闭卷考试,教材及主要参考书 渊小春等编，大学物理，同济大学出版社，2014年。 匡乐满等
8、编，大学物理学，北京邮电大学出版社，2008年。 程守洙等编，普通物理学（第六版），高等教育出版社，2006年。 张三惠，大学物理学（第三版），清华大学出版社，2009年。,13,第0章 绪 论,14,普通物理学B(1)内容,第一篇 力学基础 第二篇 气体动理论 和热力学 第三篇 电 磁 学 第四篇 波动光学 第五篇 量 子 论 第六篇 原子核物理 与粒子物理 第七篇 天体物理与宇宙学 第八篇 几何光学,第0章 绪 论,第一篇 力学 第二篇 电 磁 学 第三篇 热学 第四篇 振动 第五篇 波动 第六篇 光学 第七篇 近代物理基础,第一篇 力学基础,15,经典力学: 以牛顿运动定律为基础的力学理
9、论 或称为牛顿力学. 力学所研究的对象是物体的机械运动. 机械运动：宏观物体之间(或物体内各部分之间)相对位置的变动. 通常分为: 运动学、动力学和静力学. 相对论: 是关于时间、空间和物质运动关系的理论. 通常包括：狭义相对论和广义相对论. 狭义相对论的时空观和牛顿力学联系紧密，也可归入力学范畴.,16,力 学 基 础,17,第1章 运动的描述 第2章 运动定律与力学中的守恒定律 第3章 狭义相对论基础 第4章 机械振动 第5章 机械波,第1章 运动的描述,18,1.1 参照系 坐标系 物理模型 1.2 运动的描述 1.3 运动学中的两类问题 1.4 相对运动,运动学是从几何的观点来描述物体
10、的运动，即研究物体的空间位置随时间的变化关系，不涉及引发物体运动和改变运动状态的原因.,第1章 运动的描述,19,一、运动的绝对性和相对性 运动是绝对的: 任何物体任何时刻都在不停地运动着 运动又是相对的: 运动的描述是相对其他物体而言的,二、参考系 为描述物体的运动，被选作参考的物体或物体系称为参考系 。,运动学中参考系可任选,1-1 参照系 坐标系 物理模型,第1章 运动的描述,20, 地心参考系（地球 恒星参考系） 地面参考系或实验室参考系 质心参考系,第1章 运动的描述, 太阳参考系（太阳 恒星参考系）,常用的参考系：,21,四、物理模型,对真实的物理过程和对象，根据所讨论的问题的基本
11、要求对其进行理想化的简化，抽象为可以用数学方法描述的理想模型。,第1章 运动的描述,三、坐标系 为定量地描述物体的运动,须在参照系上选用一个坐标系。是参照系的数学抽象,22,选择合适的参考系. 以方便确定物体的运动性质； 建立恰当的坐标系. 以定量地描述物体的运动； 提出较准确的物理模型. 以确定所提问题最基本运动律.,第1章 运动的描述,如质点模型： 物体自身线度与所研究的物体运动的空间范围r比可以忽略；或者物体作平动。,真实的物体不满足上述条件则可将其视为质点系。,23,第1章 运动的描述,矢量：既有大小又有方向的量。 (黑体或带箭头字母表示),矢量加法： 一般可用平行四边形法则。由平行四边形法则可推广至三角形法则、多边形法则或正交分解法等。 矢量减法： 是矢量加法的逆运算，一个矢量减去另一个矢量，等于加上那个矢量的负矢量。,F1,F2,F,24,物理学中称矢量 数学中常称向量,数学2,矢量乘法： 矢量和标量的乘积仍为矢量。 矢量和矢量的乘积，可以构成新的标量，这样的乘积叫标积(点乘)； 也可构成新的矢量，这样的乘积叫矢积(叉乘).,第1章 运动的描述,25,矢量 和 的矢积为一矢量，,矢积运算性质：,大小：,第1章 运动的描述,26,方向：右手螺旋（由 转 向 的夹角应小于 ）,第1章 运动的描述,27,第1章 运动的描述,28,第1章 运动的描述,29,
