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1、,主讲： 14#321,物理学概述,物理学简史,力学 光学 热学 电磁学 近代物理,力学发展阶段,第一階段,第二階段,第三階段,第四階段,工具应用,配合天文学,系统化,矩阵,杠杆、滑轮、斜面,哥白尼日心说 开普勒 三大行星定律,伽利略慣性定律 牛顿三大運動定律,拉格朗日矩阵 哈米尔顿矩阵,力学发展概述,力学知识最早起源于对自然现象的观察和在生产劳动中的经验。 伽利略在实验研究和理论分析的基础上，最早阐明自由落体运动的规律，提出加速度的概念。 牛顿继承和发展前人的研究成果(特别是开普勒的行星运动三定律)，提出物体运动三定律。伽利略、牛顿奠定了动力学的基础。 牛顿运动定律的建立标志着力学开始成为一
2、门科学。 从牛顿到汉密尔顿的理论体系组成了物理学中的经典力学。 从20世纪60年代起，计算机的应用日益广泛，力学无论在应用上或理论上都有了新的进展。,力学分类,力学可粗分为静力学、运动学和动力学三部分：静力学研究力的平衡或物体的静止问题；运动学只考虑物体怎样运动，不讨论它与所受力的关系；动力学讨论物体运动和所受力的关系。 力学也可按所研究对象区分为固体力学、流体力学和一般力学三个分支，这三个主要分支在发展过程中，又因对象或模型的不同出现了一些分支学科和研究领域。 属于固体力学的有材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等； 流体力学是由早期的水力学和水动力学这两个风格迥异的分支汇合而成
3、，现在则有空气动力学、气体动力学、多相流体力学、渗流力学、非牛顿流体力学等分支。 属于一般力学的有理论力学（狭义的）、分析力学、外弹道学、振动理论、刚体动力学、陀螺力学、运动稳定性等； 各分支学科间的交叉结果又产生粘弹性理论、流变学、气动弹性力学等。,主要理论,1.物体运动三定律。 2.达朗贝尔原理 3.分析力学理论 4连续介质力学理论 5.弹性固体力学基本理论 6.粘性流体力学基本理论,光 学,第一階段,第二階段,第三階段,第四階段,光的反射,光的折射,电磁波,平面镜、凹面镜、凸面镜,凸透镜（望远镜、显微镜） 凹透镜（近视眼镜）,杨格干涉绕射,光的波動,马克斯维尔 电磁波理论 赫兹,光学发展
4、概述,公元11世纪阿拉伯人伊本海赛木发明透镜 公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜 17世纪上半叶，斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律 1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按一定顺序排列的光分布光谱。并根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流 19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝乾涉现象,1846年，法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转；1856年，韦伯发现光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值。他们的发现表明光学现象与磁
5、学、电学现象间有一定的内在关系 1860年前后，麦克斯韦的指出，光就是这样一种电磁现象。这个结论在1888年为赫兹的实验证实。 1896年洛伦兹创立电子论，才解释了发光和物质吸收光的现象，也解释了光在物质中传播的各种特点，包括对色散现象的解释。 1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提出了辐射的量子论。 1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。 1922年发现的康普顿效应，1928年发现的喇曼效应，以及当时已能从实验上获得的原子光谱的超精细结构，它们都表明光学的发展是与量子物理紧密相关的。,分类,高等物理光学分类 （1）几何光学 （2）物理光学 （3）量子光学 初等
6、物理分类 （1）初中阶段：几何光学 （2）高中阶段：几何光学、物理光学 （3）说明：一般生活中提到的光学就是高中阶段的分类标准。,热学,第一階段,生活應用,經驗測量,工業革命,氣體動力論,熱脹冷縮,溫度、體積、壓力、莫耳數 理想氣體方程式,卡諾熱機 熱力學第二定律,馬克思威爾分布,第二階段,第三階段,第四階段,第五階段,焦耳定律,熱力學第二定律,发展简史,人类对热现象的认识首先源于对火的认识 18世纪中叶以后，系统的计温学和量热学的建立，使热现象的研究走上实验科学的道路 1644年笛卡儿在哲学原理中就提出了运动不变的思想 1850年前后，物理学界普遍认识到了热现象和分子运动的联系，但微观结构和
7、分子运动的物理图像仍是模糊或未知的 1900年普朗克提出了能量量子化的假设，用这种假设成功地揭示了黑体辐射问题,热力学,热力学是总结物质的宏观现象而得到的热学理论，不涉及物质的微观结构和微观粒子的相互作用。因此它是一种唯象的宏观理论，具有高度的可靠性和普遍性。 热力学三定律是热力学的基本理论 ： 热力学第一定律也可以表述为：第一类永动机是不可能造成的。 热力学第二定律：可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化 热力学第二定律就是：在封闭系统中，热现象宏观过程总是向着熵增加的方向进行，当熵到达最大值时，系统到达平衡态,电磁学,第一階段,第二階段,第三階段,静电与静磁,电流,欧姆定律 焦耳定律,电动生磁安培定律 磁变生电楞次定律 法拉第定律,电磁感应,发展简史,自吉尔伯特开始以来的二百多年，电和磁一直是毫无关系的两门学科。 1745年，莱顿瓶。 1747年，富兰克林，正电负电的规定 1785年，库仑，精巧的扭秤实验 1800年，伏打，伏打电池，电池原型 1820年，奥斯特，电流的磁效应 1888年，赫兹证明了麦克斯韦电磁波的存在 十九世纪末，伦琴，X射线,近 代 物 理,光电效应，康普顿效应,阴极射线、X光,波尔氢原子模型,物质波,没有了,
