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1、大 学 物 理 （上）物理电子学院付传技一. 什么是物理学l 物理学是研究物质世界最基本形态的科学l 物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级物理学 (Physics)质子 10-15 m空间尺度：物 质 结 构物质相互作用物质运动规律微观粒子 Microscopic介观物质 mesoscopic宏观物质 macroscopic宇观物质 cosmological类星体 1026 m时间尺度： 基本粒子寿命 10-25 s宇宙寿命 1018 sE-15E-12E-09E-06E-031m E+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+27最小 的细胞原子原子核基本粒子DNA
2、长度星系团银河系最近恒 星的距离太阳系太阳山哈勃半径 超星系团人蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次物 理 现 象按空间尺度划分：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： 微观系统宏观系统 按运动速度划分： 低速现象高速现象 实验 物理理论 物理计算 物理今日物理学l 物理学的发展 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 (
3、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 (Quantum mechanics)研究微观物质运动现象以及基本运动规律二.物理学的五大基本理论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。 物理学依赖于一种基本的信念： 物理世界存在着完整的因果 链条,即自然界是统一的,牛顿力学是体现这种信念的第一个成 功的范例。经典力学时代的追求和目标，可以说时至今日仍然是整个物 理学的追求和目标。这个最基本的追求和目标，就是自然界的 统一。的确，从整个物理学的发展中，可以看到一条鲜明的主 线，这就是执着地追求宇宙的统一，找寻支配宇宙
4、万物的最基 本最统一的规律。三.物理学的信念天体地面时间空间电磁光 原子 量子力学1925核子 弱相互作用1958夸克 强相互作用1934？物原？牛顿 力学 1687电动 力学 1867狭义 相对 论 1905广义 相对 论 1916量子 电动 力学 1948 弱电 统一 理论 1967大统 一理 论 1970 ？超统 一理 论（？）l 物理学是一切自然科学的基础l 物理学派生出来的一些分支及交叉学科物理学构成了化学、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自然科学之中。l 物理学与数学之间有着深刻的内在联系粒 子 物 理 学原 子 核 物 理 学原 子
5、 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 学宇 宙 射 线 物 理 学四. 物理学是构成自然科学的理论基础五. 物理学与技术20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科 热机的发明和使用，提供了第一种模式： 电气化的进程，提供了第二种模式：核能的利用激光器的产生层析成像技术(CT)超导电子技术技术 物理 技术物理 技术 物理 粒子散射实验X 射线的发现受激辐射理论低温超导微观理论电子计算机的诞生 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了 晶体管，标志着信息时代的
6、开始 1962年 发明了集成电路 70年代后期 出现了大规模集成电路 1925 26年 建立了量子力学 1926年 建立了费米狄拉克统计 1927年 建立了布洛赫波的理论 1928年 索末菲提出能带的猜想 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念同年贝特提出了费米面的概念 1957年 皮帕得测量了第一个费米面超晶格材料纳米材料光子晶体晶体管的发明大规模集成电路电子计算机信息技术与工程 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。 当今物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的 技术革命”。 李政道量子力学能带理论人工设计材料六
7、. 物理学的方法和科学态度提 出 命 题推 测 答 案理 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 出来建立模 型；用已 知原理对 现象作定 性解释， 进行逻辑 推理和数 学演算新的 理论必 须提出 能够为 实验所 证伪的 预言一切 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 七. 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，现在了 解到了什么程度，如何对
8、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 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。 学习的关键： 学习的重点： 物理模型 数学表述 研究方法与适用条件勤于思考悟物穷理八. 教学计划教 材：大学物理学 上册 滕宝华 廖旭 主编
9、许青春 柳福提 副主编大学物理学 下册 孙云卿 雷雨 主编 黄乒花 任学藻 副主编科学出版社 大学物理学 张三慧 主编 清华大学出版社 大学物理教程 吴锡珑 主编 高等教育出版社 大学物理学学习指导 滕宝华 吴喆 廖旭 主编 黄乒花 任学藻 朱钦圣 副主编 科学出版社 参考书：1.期末总成绩B层：平时成绩20%+半期考试成绩 20%+期末考试成绩60% 2.因故不能参加半期考试者，需由学 院开证明，无故不参加者，半期考试成 绩作零分处理。3.出现以下情况者，取消其期末考试 资格：本学期内作业20%未交、或课堂 缺课40%者。 4、习题册（8元/册） 清水河校区：文印中心门口，2月29 日（第二周周三），9:00-16:00（B层，以 班级单位购买；双语，课代表负责购买） 沙河校区：物电楼401-1，3月7日（第 三周周三），10:00-17:00（B层，以班级 单位购买） 5、第三周开始。周二（教师）、五（助教 ）晚上，19:00-21:00，A202-203间的教师 休息室。
