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1、大学物理电子教案大学物理电子教案中南大学物理科学与技术学院中南大学物理科学与技术学院 二二00八年九月八年九月编者：周克省编者：周克省 第一学期：第一学期：64学时（学时（72学时）学时） 第一篇第一篇 力学（含相对论）力学（含相对论） 第二篇第二篇 热学热学 第三篇第三篇 振动和波振动和波 第四篇第四篇 波动光学波动光学 第二学期：第二学期：56学时（学时（64学时）学时） 第一篇第一篇 电磁学电磁学 第二篇第二篇 量子物理量子物理 讲座：激光，半导体等讲座：激光，半导体等 教学内容安排教学内容安排大学物理绪论大学物理绪论 绪绪 论论一、什么是物理学？一、什么是物理学？二、物理学发展历史回顾
2、二、物理学发展历史回顾*（从古代到现在）（从古代到现在）三、物理学对人类社会文明的贡献三、物理学对人类社会文明的贡献四、物理学的研究方法四、物理学的研究方法*五、大学物理课程的地位五、大学物理课程的地位六、怎样学好物理学六、怎样学好物理学1、什么是物理学、什么是物理学 众所周知，自然界是物质的，物质是运动的，运众所周知，自然界是物质的，物质是运动的，运动是有规律的。自然界，处于一个浩瀚无边的时空范动是有规律的。自然界，处于一个浩瀚无边的时空范围，存在各种各样的物质客体。围，存在各种各样的物质客体。 空间范围空间范围大大到到200亿光年（亿光年（21026m，宇宙），宇宙），小小到到10-16m
3、以下的基本粒子。以下的基本粒子。 分为分为宇观（天体）、宏观、介观、微观层次。宇观（天体）、宏观、介观、微观层次。宇宙物理和粒子物宇宙物理和粒子物理在宇宙早期统一理在宇宙早期统一宇观宇观宏观宏观介观介观微观微观仙女座大星云仙女座大星云黑眼星云黑眼星云银河系银河系地球地球太阳系太阳系“大大”天体物理学天体物理学48个个Fe原子的原子的Cu表面表面扫描隧道显微镜照片。扫描隧道显微镜照片。DNA晶体结构模型晶体结构模型细胞结构细胞结构C60操纵原子操纵原子单个原子照片单个原子照片水分子水分子目前公认组成物质目前公认组成物质的最小单元是夸克的最小单元是夸克“小”粒子物理学粒子物理学 时间范围时间范围长
4、到长到1.51018s（200亿年亿年,宇宙年龄），宇宙年龄）， 短到短到10-2410-28s的微观粒子寿命。的微观粒子寿命。 宇宙中的物质客体处于永不停宇宙中的物质客体处于永不停息的运动中，彼此相互作用、相互息的运动中，彼此相互作用、相互转化，运动形式多样，各有规律。转化，运动形式多样，各有规律。对这些规律的研究形成了不同自然对这些规律的研究形成了不同自然科学（科学（天地生物化天地生物化）。）。 接近光速运动的太空船接近光速运动的太空船 什么是物理学？物理乃什么是物理学？物理乃“物物”之之“理理”，“物物”指物质世界，指物质世界，“理理”指物质运动的基本规律。指物质运动的基本规律。 速率范
5、围速率范围0（静止）（静止）-3108 m/s(光速光速) 物理学物理学研究物质结构、运动和相互作用的基本研究物质结构、运动和相互作用的基本规律以及它们的实际应用的科学。规律以及它们的实际应用的科学。 特点特点：与其它科学相比，物理学更着重于对物质：与其它科学相比，物理学更着重于对物质世界最普遍、最基本的规律的追求。世界最普遍、最基本的规律的追求。 所以，所以，物理学是其它自然科学的基础，是工程技术物理学是其它自然科学的基础，是工程技术的源泉；的源泉；物理学作为自然科学的带头学科，历来是人类物理学作为自然科学的带头学科，历来是人类物质文明发展的动力；物质文明发展的动力；作为人类追求真理、探索未
6、知世作为人类追求真理、探索未知世界奥妙的工具，物理学又是一种哲学观和方法论，界奥妙的工具，物理学又是一种哲学观和方法论，其中其中充满着活的哲学思想。充满着活的哲学思想。物理学科分类：物理学科分类： 按分支学科分类按分支学科分类：力学、热学、电磁学、光学、近代物理学力学、热学、电磁学、光学、近代物理学 按物质形体大小分类按物质形体大小分类： 粒子物理、核物理、原子物理、分子物理粒子物理、核物理、原子物理、分子物理 介观物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙物理等介观物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙物理等二、物理学发展历史回顾二、物理学发展历史回顾* 物理学发展经历了古代物理学、经典物理学、现代物理学发
7、展经历了古代物理学、经典物理学、现代物理学时期。物理学时期。1、古代物理学时期（远古、古代物理学时期（远古16世纪以前）世纪以前）中国和古希腊对古代物理学的贡献最为显赫。中国和古希腊对古代物理学的贡献最为显赫。 中国四大发明：中国四大发明：指南针、火药、造纸和印刷术指南针、火药、造纸和印刷术，在农业、手工业、天文、航海、军事、桥梁和数学等方在农业、手工业、天文、航海、军事、桥梁和数学等方面曾居于世界前列，物理学也达到了很高水平。面曾居于世界前列，物理学也达到了很高水平。 但在明代以后，中国的物理学以及科学技术发展缓但在明代以后，中国的物理学以及科学技术发展缓慢。在近代慢。在近代,中国对世界的物
8、理学没有大的贡献，在中中国对世界的物理学没有大的贡献，在中学教科书上没有中国人的名字。学教科书上没有中国人的名字。 中国古代物理学成就体现在以下方面：中国古代物理学成就体现在以下方面： 关于物质本原关于物质本原 （物质的起源与构成）（物质的起源与构成）“阴阳学说阴阳学说”、“五行思想五行思想”、“原子观点原子观点”、“元气说元气说” 阴阳学说阴阳学说（老子）（老子）： 世间万物的千变万化、生生不息都归结于阴阳之间世间万物的千变万化、生生不息都归结于阴阳之间的彼此消长、对立统一、相互作用和相互转化的彼此消长、对立统一、相互作用和相互转化 五行思想（五行思想（战国，邹衍战国，邹衍）：）： 万物皆由
9、万物皆由“金木水火土金木水火土”这五种元素构成。这五种元素构成。 原子观点：原子观点： 墨经墨经：存在构成物质的最小颗粒。：存在构成物质的最小颗粒。 庄子庄子天下天下：“一尺之棰，日取其半，万世不竭一尺之棰，日取其半，万世不竭”，认为物质可无，认为物质可无限分割。限分割。 元气理论元气理论（王船山，王充）：（王船山，王充）： 万物由物质性的元气构成。万物由物质性的元气构成。关于时间、空间和运动的认识关于时间、空间和运动的认识 魏国尸佼最先给宇宙定义：魏国尸佼最先给宇宙定义：“上下四方曰宇，往古今上下四方曰宇，往古今来曰宙来曰宙”，宇即空间，宙即时间宇即空间，宙即时间。 关于关于运动与静止运动与
10、静止，墨家定义：，墨家定义：“动，域徙也动，域徙也”“止止以久也以久也”即：运动意味物体位置的改变，静止意味物体即：运动意味物体位置的改变，静止意味物体处于某一位置有一段时间。处于某一位置有一段时间。 汉代汉代春秋伟春秋伟元命苞元命苞：“天左旋，地右动天左旋，地右动”，是是对对运动相对性运动相对性的描述。的描述。春秋伟春秋伟考灵曜考灵曜：“地恒地恒动不止，而人不知，比如人在大舟中，闭而坐，舟行而动不止，而人不知，比如人在大舟中，闭而坐，舟行而人不觉也人不觉也”，是是相对性原相对性原理的思想。理的思想。关于力的认识关于力的认识 墨经：墨经：“力，刑之所以奋也力，刑之所以奋也” 。 “刑刑”即即“
11、形形” 为为物体，物体，“奋奋” 为为“运动状态的改变运动状态的改变”，与牛顿定律不谋，与牛顿定律不谋而合。而合。 墨家认识到，浮体的重量与水对物体下沉部分的浮墨家认识到，浮体的重量与水对物体下沉部分的浮力相等力相等(浮力定律浮力定律)。“曹冲称象曹冲称象”“燕昭王命水官用船燕昭王命水官用船称大肥猪称大肥猪” 至于至于弹力弹力，许多书籍中记载了外力与形变正比。，许多书籍中记载了外力与形变正比。 古代利用古代利用杠杆原理杠杆原理制成的各种机械、工具、衡器普遍制成的各种机械、工具、衡器普遍使用。张衡发明的地动仪，用到了使用。张衡发明的地动仪，用到了惯性和杠杆原理惯性和杠杆原理，可判，可判断地震方向
12、。断地震方向。关于光的认识关于光的认识 墨经墨经记载：记载：光的直线传播、光的反射和折射光的直线传播、光的反射和折射（平面、凹面和凸面）（平面、凹面和凸面） 、光的色散、小孔成像、光的色散、小孔成像实验等。实验等。 宋代沈括宋代沈括梦溪笔谈梦溪笔谈中：对凹面镜和凸面镜的成像中：对凹面镜和凸面镜的成像规律、测定凹面镜焦点的原理以及虹的成因等均有创造性规律、测定凹面镜焦点的原理以及虹的成因等均有创造性的阐述（的阐述（几何光学几何光学） 。关于电和磁的认识关于电和磁的认识 “电电”字最早见于西周的青铜器铭文中（指雷电）。字最早见于西周的青铜器铭文中（指雷电）。 对磁现象，对磁现象，吕氏春秋吕氏春秋：
13、“慈石召铁，或引之也慈石召铁，或引之也”“石，铁之母也。以有慈石，故能引其子石，铁之母也。以有慈石，故能引其子”，明确描明确描述了磁石的吸铁性如同慈母吸引着自己的孩子。战国述了磁石的吸铁性如同慈母吸引着自己的孩子。战国韩非子韩非子记载有记载有司南勺（指向工具）司南勺（指向工具）。后来有。后来有指南鱼、指南鱼、指南龟、指南针指南龟、指南针。沈括。沈括改进了指南针形制改进了指南针形制还发现了还发现了地磁地磁偏偏现象。现象。关于声的认识关于声的认识 中国古人对声音的产生与传播、共振与共鸣等现象也中国古人对声音的产生与传播、共振与共鸣等现象也有许多研究。有许多研究。北京天坛的回音壁和山西永济的莺莺塔北
14、京天坛的回音壁和山西永济的莺莺塔是是声学在建筑上应用的杰作。声学在建筑上应用的杰作。西方古代物理学思想体现在以下方面：西方古代物理学思想体现在以下方面：关于物质本原（主要是古希腊元素论、原子论）关于物质本原（主要是古希腊元素论、原子论） 元素论：元素论： 泰勒斯：大地漂浮在水面，泰勒斯：大地漂浮在水面，万物源于水万物源于水又复归于水，又复归于水，任何东西都会产生和消灭，惟独水长存。任何东西都会产生和消灭，惟独水长存。 阿那克西米尼：大地是阿那克西米尼：大地是“漂浮在空气中的一片宽大漂浮在空气中的一片宽大的树叶的树叶”，万物本原应是万物本原应是“气气”。 赫拉克立特：赫拉克立特：物质本原归于物质
15、本原归于“火火” 恩培多克勒：万物恩培多克勒：万物由四种由四种“元素元素”组成即组成即“土、水、土、水、气、火气、火”，其中土、水、气代表物质的固态、液态和气其中土、水、气代表物质的固态、液态和气态，火代表颜色和温度。态，火代表颜色和温度。 亚里士多德：亚里士多德：四种元素是世界万物的本四种元素是世界万物的本原。但冷、热、湿和干是更基本的性质原。但冷、热、湿和干是更基本的性质。四。四元素是这四种性质两两组合：元素是这四种性质两两组合：湿与冷组成水，湿与冷组成水，湿与热组成气，干与冷组成土，干与热组成湿与热组成气，干与冷组成土，干与热组成火火。原子论原子论 古希腊德谟克利特认为古希腊德谟克利特认
16、为万物由原子构成万物由原子构成，原子不可，原子不可分割。分割。关于运动和力关于运动和力 亚里士多德将物体的运动分为亚里士多德将物体的运动分为自然运动和强迫运动自然运动和强迫运动。 自然运动自然运动：重物垂直下落、轻物竖直上升，含土元：重物垂直下落、轻物竖直上升，含土元素的重物天然位置在地心，火元素的天然位置在天空，素的重物天然位置在地心，火元素的天然位置在天空，气和水的轻重是相对的。因而，重物下坠，烟雾升空，气和水的轻重是相对的。因而，重物下坠，烟雾升空，石头在水中下降，气泡在水中上升。石头在水中下降，气泡在水中上升。物体下落的快慢即物体下落的快慢即速度与重量成正比速度与重量成正比。 强迫运动
17、强迫运动：物体运动的速度与外力成正比，与阻力成：物体运动的速度与外力成正比，与阻力成反比。不推，物体就静止。反比。不推，物体就静止。 显然上述观点是错误的。显然上述观点是错误的。 古希腊阿基米德发现了古希腊阿基米德发现了浮力定律浮力定律。他曾经声称：。他曾经声称：“给我一个稳定的支点，我就能把地球挪动给我一个稳定的支点，我就能把地球挪动”（杠杆）。（杠杆）。 14世纪早期，牛津大学一批学者开始对运动学问题进世纪早期，牛津大学一批学者开始对运动学问题进行探讨。他们行探讨。他们定义了匀速运动、匀加速运动、瞬时速度定义了匀速运动、匀加速运动、瞬时速度。关于光学关于光学 希腊数学家欧基里德首先将几何知
18、识引入光学研究希腊数学家欧基里德首先将几何知识引入光学研究（现称为（现称为几何光学几何光学）。提出了反射定律。）。提出了反射定律。 希腊天文学家托勒密系统地研究了希腊天文学家托勒密系统地研究了光的折射光的折射，最先，最先测定入射角和折射角。测定入射角和折射角。 英国的罗杰英国的罗杰 培根发明了暗室，培根发明了暗室，描述了光的反射描述了光的反射定律和折射定律和折射，用光的折射解释了虹的成因，提出了用，用光的折射解释了虹的成因，提出了用透镜组构成望远镜的可能性。透镜组构成望远镜的可能性。关于其它物理学知识关于其它物理学知识 电磁现象电磁现象：泰勒斯知道，琥珀被摩擦后能吸引轻小：泰勒斯知道，琥珀被摩
19、擦后能吸引轻小物体，天然磁石可吸铁。马里古特认识到，磁针断为两物体，天然磁石可吸铁。马里古特认识到，磁针断为两截，每一截又变成磁针。铁与磁石摩擦可以被磁化。截，每一截又变成磁针。铁与磁石摩擦可以被磁化。 热现象热现象：亚里士多德把热看成是物质元素的基本性：亚里士多德把热看成是物质元素的基本性质。原子论者认为热是物质流引起的。质。原子论者认为热是物质流引起的。 声现象声现象：亚里士多德认为，发声物体碰撞空气使之：亚里士多德认为，发声物体碰撞空气使之在各方向发生拉伸和压缩运动，从而发生传播。在各方向发生拉伸和压缩运动，从而发生传播。 总之，从古代到总之，从古代到15世纪，人类对自然界的认识，未世纪
20、，人类对自然界的认识，未形成科学理论，处于有限观察和零星的记载阶段，许多形成科学理论，处于有限观察和零星的记载阶段，许多观点也是错误的。尽管如此，古代物理学思想对后来物观点也是错误的。尽管如此，古代物理学思想对后来物理学新体系的建立和发展的影响仍然是非常重要的。理学新体系的建立和发展的影响仍然是非常重要的。2、经典物理学时期（、经典物理学时期（1619世纪）世纪） 经典物理学理论有三大支柱经典物理学理论有三大支柱即牛顿的经典力学、热力即牛顿的经典力学、热力学与统计物理和经典电磁学理论（包括光学）。学与统计物理和经典电磁学理论（包括光学）。经典力学理论体系经典力学理论体系 开普勒开普勒：发现：发
21、现行星运动三大定律行星运动三大定律。 伽利略伽利略：其研究涉及到：其研究涉及到静力学、运动静力学、运动学和动力学学和动力学。研究了。研究了匀加速运动包括自由匀加速运动包括自由落体落体；物体惯性物体惯性；运动叠加或合成的原理运动叠加或合成的原理；力学相对性原理力学相对性原理。 笛卡儿笛卡儿：建立碰撞理论，描述了动量传递：建立碰撞理论，描述了动量传递。牛顿力学之前：牛顿力学之前： 17世纪，牛顿在前人基础上，建立了经典力学理世纪，牛顿在前人基础上，建立了经典力学理论，形成了物理学的开端。论，形成了物理学的开端。 1687年牛顿出版了年牛顿出版了自然哲学的数学自然哲学的数学原理原理（简称（简称原理原
22、理），奠定了他在世），奠定了他在世界科学史上的崇高地位。界科学史上的崇高地位。 惠更斯惠更斯：发现碰撞遵守动量守恒和弹性碰撞机械能：发现碰撞遵守动量守恒和弹性碰撞机械能守恒的规律。守恒的规律。 原理原理两大部分。两大部分。 第一部分为导论第一部分为导论，给出了质量、运动量、力、惯，给出了质量、运动量、力、惯性等定义，提出了绝对时间、绝对空间、绝对运动和性等定义，提出了绝对时间、绝对空间、绝对运动和绝对静止的概念，写出了著名的绝对静止的概念，写出了著名的三个运动定律三个运动定律、运动、运动叠加原理、动量守恒原理等。叠加原理、动量守恒原理等。 第二部分第二部分研究了万有引力定律，给出了引力公式，研
23、究了万有引力定律，给出了引力公式，用万有引力解释了天体的运动，宣布了宇宙中任何物用万有引力解释了天体的运动，宣布了宇宙中任何物体之间普遍存在着万有引力。体之间普遍存在着万有引力。 牛顿定律在原则上可以解决所有力学问题，以后逐渐牛顿定律在原则上可以解决所有力学问题，以后逐渐发展了动量、动量矩、机械能发展了动量、动量矩、机械能三个守恒定律三个守恒定律。18世纪，形世纪，形成了成了分析力学分析力学，天体力学天体力学，弹性力学、流体力学、材料力弹性力学、流体力学、材料力学、空气动力学和变质量体力学学、空气动力学和变质量体力学等，它们是解决许多工程等，它们是解决许多工程问题的基础问题的基础经典光学理论体
24、系经典光学理论体系 从从托勒密托勒密开始，经历了开始，经历了1500年，形成了几何光学基年，形成了几何光学基础（光的直线传播原理、折射定律、反射定律）础（光的直线传播原理、折射定律、反射定律） 1704年，年，牛顿牛顿提出光的微粒说：光是微粒流。解释了提出光的微粒说：光是微粒流。解释了光的直线传播、光的反射和光的折射。光的直线传播、光的反射和光的折射。 惠更斯惠更斯等坚决主张光的波动说。认为光是弥漫于宇等坚决主张光的波动说。认为光是弥漫于宇宙空间的介质宙空间的介质“以太以太”中传播的波，提出了著名的惠更斯中传播的波，提出了著名的惠更斯原理，解释了反射和折射定律。由于牛顿的权威，微粒说原理，解释
25、了反射和折射定律。由于牛顿的权威，微粒说占统治地位达一个世纪之久。占统治地位达一个世纪之久。 19世纪初，世纪初，托马斯托马斯杨杨做了著名的双缝干涉实验，做了著名的双缝干涉实验，菲菲涅耳涅耳用波动理论解释了光的衍射，用波动理论解释了光的衍射，马吕斯马吕斯发现了光的偏振，发现了光的偏振，说明光是横波。人们开始普遍接受光的波动说。但仍把光说明光是横波。人们开始普遍接受光的波动说。但仍把光看成是看成是“以太以太”中的机械弹性波。中的机械弹性波。 1865年，年，麦克斯韦麦克斯韦提出了一套完整的电磁场方程，提出了一套完整的电磁场方程，求出了电磁波速度为光速，把光概括到了电磁理论中。求出了电磁波速度为光
26、速，把光概括到了电磁理论中。经典热力学与统计物理学体系经典热力学与统计物理学体系 17世纪以后，热的本质问题引起了人们的兴趣。世纪以后，热的本质问题引起了人们的兴趣。 两种观点两种观点： 一种是从物质内部的运动解释热现象，即一种是从物质内部的运动解释热现象，即热动说热动说 另一种是用意想的特殊物质即热质来解释热现象，另一种是用意想的特殊物质即热质来解释热现象，热热质说质说一度占了上风。一度占了上风。 18世纪末，热质说受到了严重挑战。世纪末，热质说受到了严重挑战。伦福德伦福德提出了提出了机械功生热机械功生热的观点，他观察到大炮镗孔时剧烈发热，浸的观点，他观察到大炮镗孔时剧烈发热，浸在水中的炮筒
27、使水温快速上升。认为在水中的炮筒使水温快速上升。认为热是物质运动的一热是物质运动的一种形式种形式。 英国英国戴维戴维利用钟表机件使放在真空容器里的两块冰利用钟表机件使放在真空容器里的两块冰摩擦融化成水。他断言，摩擦融化成水。他断言，热质是不存在的，热是物体微热质是不存在的，热是物体微粒的运动或振动。粒的运动或振动。 但热质说并未因此而推翻。这个问题直到但热质说并未因此而推翻。这个问题直到19世纪能量世纪能量守恒定律（热力学第一定律）建立后，才得到真正解决守恒定律（热力学第一定律）建立后，才得到真正解决 17世纪末期，世纪末期，蒸汽机的发明和利用蒸汽机的发明和利用为为能量守恒与转能量守恒与转化定
28、律（热力学第一定律）化定律（热力学第一定律）的发现创造了最基本的物质的发现创造了最基本的物质基础。基础。 到到19世纪世纪40年代，能量守恒定律已经完全确立。年代，能量守恒定律已经完全确立。 焦耳焦耳从从1837年年1878年花了年花了40年的时间，用不同的年的时间，用不同的方法进行了方法进行了400多次关于热功当量的实多次关于热功当量的实 验，以精确的数据验，以精确的数据为能量守恒定律提供了无可置疑的实验事实。为能量守恒定律提供了无可置疑的实验事实。 1847年，年，亥姆霍兹亥姆霍兹完整地表述了能量守恒定律。完整地表述了能量守恒定律。 热力学第一定律热力学第一定律就是能量守恒与转换定律在涉及
29、热就是能量守恒与转换定律在涉及热现象过程中的具体体现。现象过程中的具体体现。 热力学第二定律热力学第二定律是关于热能与机械能（或其他形式是关于热能与机械能（或其他形式能量）转化的一种特殊规律。能量）转化的一种特殊规律。 热力学第一、第二定律构成了热力学第一、第二定律构成了热力学的理论基础热力学的理论基础。1912年，年，德国的能斯脱德国的能斯脱建立了建立了热力学第三定律热力学第三定律（绝对零（绝对零度不可能达到）。度不可能达到）。 19世纪中叶及以后，世纪中叶及以后，克劳修斯、麦克斯韦、玻耳兹曼、克劳修斯、麦克斯韦、玻耳兹曼、吉布斯等吉布斯等建立了建立了分子运动论和分子运动论和统计物理统计物理
30、，使人们对物质的，使人们对物质的认识从宏观领域进入到了微观领域。认识从宏观领域进入到了微观领域。经典电磁学理论体系经典电磁学理论体系 对电、磁现象进行比较系统的研究，是从对电、磁现象进行比较系统的研究，是从16世纪以世纪以后才开始的。后才开始的。 美国伟大的科学家、政治家和美国独立之父美国伟大的科学家、政治家和美国独立之父富兰克富兰克林林发现了尖端放电，发明了避雷针，证明闪电是一种电发现了尖端放电，发明了避雷针，证明闪电是一种电现象，统一了天电和地电。发现了电荷守恒原理。第一现象，统一了天电和地电。发现了电荷守恒原理。第一个用数学上的正负表示两种电荷，还首创了导体、充电、个用数学上的正负表示两
31、种电荷，还首创了导体、充电、放电等一直沿用至今的术语。放电等一直沿用至今的术语。 一些科学家猜测：一些科学家猜测：电的吸引遵从与万有引力相同规电的吸引遵从与万有引力相同规律律。 1785年，库仑设计了精密实验，测得年，库仑设计了精密实验，测得电荷斥力和引力电荷斥力和引力的平方反比关系的平方反比关系。这个定律与牛顿万有引力定律惊人地相。这个定律与牛顿万有引力定律惊人地相似。似。 库仑定律（电磁学基本定律之一）库仑定律（电磁学基本定律之一）是电磁学真正成是电磁学真正成为一门学科的开始。为一门学科的开始。 18世纪末，电学的研究从世纪末，电学的研究从静电领域发展到动电领域静电领域发展到动电领域。 “
32、动物电动物电”研究。著名的伏打电堆。研究。著名的伏打电堆。 1826年，年，欧姆欧姆建立了电路定律即建立了电路定律即欧姆定律欧姆定律。 1820年之前，电和磁是独立研究的。年之前，电和磁是独立研究的。 1820年，年，丹丹麦物理学家奥斯特麦物理学家奥斯特实验发现实验发现电流的磁效应电流的磁效应。法拉第评价。法拉第评价说：说：“猛然打开了科学中黑暗领域的大门猛然打开了科学中黑暗领域的大门”。 毕奥和萨伐尔毕奥和萨伐尔确定了载流直导线对磁针的作用力。确定了载流直导线对磁针的作用力。拉普拉斯从数学上推出毕奥拉普拉斯从数学上推出毕奥萨伐尔定律（萨伐尔定律（电磁学又一基电磁学又一基本实验定律本实验定律）
33、。）。 安培安培提出了磁铁的磁性来源于提出了磁铁的磁性来源于“分分子电流子电流”假说，并把假说，并把一切磁现象归结于一切磁现象归结于电流间的相互作用电流间的相互作用,推出了电流之间相互推出了电流之间相互作用力公式（作用力公式（安培定律安培定律）。）。 电流的磁效应又引起了逆向思考：电流的磁效应又引起了逆向思考：磁是否可以生电磁是否可以生电？许多物理学家做了大量的实验。十年后，英国的许多物理学家做了大量的实验。十年后，英国的法拉法拉第第和美国的亨利才发现磁生电现象即电磁感应。和美国的亨利才发现磁生电现象即电磁感应。 库仑定律、毕奥库仑定律、毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律、法拉第定律法拉第定律电电磁学基
34、本实验定律磁学基本实验定律 麦克斯韦在电磁学基本实验定律麦克斯韦在电磁学基本实验定律基础上建立了电磁理论。基础上建立了电磁理论。 主要贡献：主要贡献： 提出两个重要假设（提出两个重要假设（“感生电场感生电场”变化的磁变化的磁场产生电场、场产生电场、“位移电流位移电流”变化的电场产生磁场）变化的电场产生磁场）；确立了电磁场概念，总结了电磁场基本方程组；确立了电磁场概念，总结了电磁场基本方程组, 预预言了电磁波的存在；计算出电磁波速度为光速，确立言了电磁波的存在；计算出电磁波速度为光速，确立了光的电磁理论。了光的电磁理论。 麦克斯韦电磁理论麦克斯韦电磁理论实现了电磁光的统一实现了电磁光的统一，这是
35、自牛，这是自牛顿实现天上和地上的运动的统一后的又一次大统一。顿实现天上和地上的运动的统一后的又一次大统一。3、近代、现代物理时期（、近代、现代物理时期（20世纪初以后）世纪初以后） 19世纪末，物理学已形成了完整的理论体系。不少世纪末，物理学已形成了完整的理论体系。不少人认为，人认为， 物理学上基本的、原则的问题已经解决，伟物理学上基本的、原则的问题已经解决，伟大的发现不会再有。大的发现不会再有。 开尔文开尔文在在1900年的一次讲演中说：年的一次讲演中说：“在已经基本在已经基本建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的建成的科学大厦中，后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。修补工作
36、就行了。”“但在物理学晴朗天空的远处，但在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云还有两朵小小的令人不安的乌云”。 正是这正是这两朵小小的乌云两朵小小的乌云（指当时无法解释的（指当时无法解释的热辐射热辐射实验和迈克尔孙实验和迈克尔孙-莫雷实验莫雷实验），掀起了物理学革命的高），掀起了物理学革命的高潮。而潮。而三个重大发现三个重大发现（x射线、放射性、电子的发现射线、放射性、电子的发现），），揭开了近代物理的序幕。揭开了近代物理的序幕。世纪之交的三大发现世纪之交的三大发现电子的发现电子的发现英国英国JJ汤姆逊（汤姆逊（1897） x射线的发现射线的发现德国的伦琴（德国的伦琴（1895）
37、 放射性的发现放射性的发现法国贝克勒尔（铀盐放射性）；法国贝克勒尔（铀盐放射性）；法国居里夫妇（法国居里夫妇（ 钍、钋和镭放射性）钍、钋和镭放射性） 卢瑟福卢瑟福等人又发现放射性由几种射线组成，其中一等人又发现放射性由几种射线组成，其中一种带正电，一种带负电，分别命名为种带正电，一种带负电，分别命名为射线和射线和射线射线，后证实为氦核流和电子流。还有不带电的第三种射线，后证实为氦核流和电子流。还有不带电的第三种射线，叫做叫做射线射线。 总之，电子的发现证实原子有结构，总之，电子的发现证实原子有结构，x x射线也与原射线也与原子结构有关，它们的发现是原子物理的开端。放射性射子结构有关，它们的发现
38、是原子物理的开端。放射性射线是原子核内发出的，它的发现打开了核物理的大门。线是原子核内发出的，它的发现打开了核物理的大门。两朵令人不安的两朵令人不安的“乌云乌云” 19世纪，人们认为：世纪，人们认为：以太以太是传播光和电磁波的媒质，是充满是传播光和电磁波的媒质，是充满全部空间、绝对静止、极其稀薄的刚性物质。以太参照系是全部空间、绝对静止、极其稀薄的刚性物质。以太参照系是“绝绝对空间对空间”，利用在静止以太中以恒定速度，利用在静止以太中以恒定速度C传播的光信号，又可传播的光信号，又可以确定出以确定出 “绝对时间绝对时间”。于是，以太就成了牛顿绝对时空观的物。于是，以太就成了牛顿绝对时空观的物质化
39、身。质化身。 人们试图用实验证实以太的存在。以太静止，地球人们试图用实验证实以太的存在。以太静止，地球转动。只要测定出以太相对于地面的漂移速度，就能证转动。只要测定出以太相对于地面的漂移速度，就能证实以太的存在。所有实验结果都是否定的。其中最著名实以太的存在。所有实验结果都是否定的。其中最著名的是迈克尔逊的是迈克尔逊-莫雷实验，利用精密的干涉仪测定以太莫雷实验，利用精密的干涉仪测定以太失败。失败。第一朵第一朵“乌云乌云” 对热辐射实验规律的解释也存在问题。维恩用热力对热辐射实验规律的解释也存在问题。维恩用热力学理论建立了维恩公式，但只在学理论建立了维恩公式，但只在短波长范围与实验符合短波长范围
40、与实验符合。瑞利根据能均分定理和电磁理论导出了瑞利瑞利根据能均分定理和电磁理论导出了瑞利-金斯公式，金斯公式，在长波范围与实验符合很好，但在长波范围与实验符合很好，但在波长很短（紫外端）在波长很短（紫外端）时，辐射能量密度出现无穷大（发散）时，辐射能量密度出现无穷大（发散）。称为。称为“紫外灾紫外灾难难”。第二朵第二朵“乌云乌云” 正是这两朵乌云孕育了两个正是这两朵乌云孕育了两个伟大的革命性的理论伟大的革命性的理论相对论和相对论和量子论。量子论。爱因斯坦相对论的建立爱因斯坦相对论的建立 爱因斯坦爱因斯坦打破传统观念的束缚，首先否定了打破传统观念的束缚，首先否定了“以太以太”，创立了革命性的物理
41、学理论，创立了革命性的物理学理论相对论。相对论。 (驱散第一朵驱散第一朵“乌云乌云”） 爱因斯坦爱因斯坦，一位举世闻名的科学家。，一位举世闻名的科学家。 1905年，年，26岁的爱因斯坦发表了岁的爱因斯坦发表了涉及三个领域（光量子概念、布朗运涉及三个领域（光量子概念、布朗运动理论、狭义相对论）的四篇重要论动理论、狭义相对论）的四篇重要论文，每一篇论文都足以使他在物理学文，每一篇论文都足以使他在物理学史上占据不朽的地位。史上占据不朽的地位。 1916年发表广义相对论。同年还提出了自发辐射年发表广义相对论。同年还提出了自发辐射和受激辐射以及跃迁几率的概念，奠定了激光的理论和受激辐射以及跃迁几率的概
42、念，奠定了激光的理论基础。基础。 1924年，建立了玻色年，建立了玻色-爱因斯坦统计。爱因斯坦统计。 1950年发表了新的统一场论论文。年发表了新的统一场论论文。 以他的成就以他的成就至少有至少有5次获得诺贝尔奖的资格次获得诺贝尔奖的资格 1905年，他果断地把年，他果断地把“相对性原理相对性原理”和和“光速不变光速不变原理原理作为狭义相对论的基本出发点。在他的理论里，以作为狭义相对论的基本出发点。在他的理论里，以太概念多余，形成了一套太概念多余，形成了一套全新的时空观，建立了狭义相全新的时空观，建立了狭义相对论对论。 同年同年9月，又提出了著名的月，又提出了著名的质能关系质能关系E=mc2，
43、在理，在理论上为原子能时代开辟了道路。论上为原子能时代开辟了道路。 1916年，爱因斯创立了广义相对论，解释了引力的本年，爱因斯创立了广义相对论，解释了引力的本质，为现代天体物理和宇宙学打下了重要的基础。质，为现代天体物理和宇宙学打下了重要的基础。量子力学体系的形成量子力学体系的形成 量子力学是量子力学是研究微观世界研究微观世界的基本理论，与研究高速的基本理论，与研究高速运动的相对论一道成为了运动的相对论一道成为了现代物理学的两大理论支柱现代物理学的两大理论支柱。 早期的量子论有三个主要标志早期的量子论有三个主要标志即普朗克能量子假说、即普朗克能量子假说、爱因斯坦光量子假说和玻尔的氢原子理论。
44、爱因斯坦光量子假说和玻尔的氢原子理论。在经典物理到量子力学，早期量子论起了桥梁作用。在经典物理到量子力学，早期量子论起了桥梁作用。 1900年年 ，德国，德国普朗克普朗克为了解释为了解释“黑体辐射黑体辐射”实验，提实验，提出了出了“能量子能量子”假说假说，形成了量子物理的开端，为人们通，形成了量子物理的开端，为人们通向微观世界打开了一扇大门。向微观世界打开了一扇大门。(驱散第二朵驱散第二朵“乌云乌云”） 1905年，年，爱因斯坦爱因斯坦提出了提出了光子假说光子假说，认为，一束光是，认为，一束光是以光速运动的粒子流。光具有波粒二象性。圆满地解释了以光速运动的粒子流。光具有波粒二象性。圆满地解释了
45、光电效应。光电效应。 1913年年 丹麦的丹麦的玻尔玻尔发展了发展了“能量子能量子”和和“光量子光量子”概念，提出概念，提出玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论，成功地解释了氢原子光，成功地解释了氢原子光谱。谱。 以上以上“能量子能量子”“光子光子”“玻尔氢原子玻尔氢原子”理论被称理论被称为为旧量子论旧量子论。旧量子论虽然能解释一些现象，但对微观。旧量子论虽然能解释一些现象，但对微观粒子本性缺乏全面认识。要解决微观世界的运动问题，粒子本性缺乏全面认识。要解决微观世界的运动问题，需要量子力学。需要量子力学。 1924年年 法国的法国的徳布罗意徳布罗意在光的波粒二象性启发下，在光的波粒二象性启发下，提出实
46、物粒子波动性假设，提出实物粒子波动性假设，1927年美国年美国戴维逊和革末戴维逊和革末通通过电子衍射证实了实物波的存在，导致了量子力学的建过电子衍射证实了实物波的存在，导致了量子力学的建立。立。 1926年年 奥地利奥地利薛定谔薛定谔在徳布罗意假设基础上，在徳布罗意假设基础上，创立了波动形式的量子力学，同年，德国的创立了波动形式的量子力学，同年，德国的海森堡海森堡创创立了矩阵形式的量子力学。立了矩阵形式的量子力学。波动力学和矩阵力学统称波动力学和矩阵力学统称为量子力学。为量子力学。 1928年年 英国的英国的狄拉克狄拉克创立了创立了相对论量子力学相对论量子力学 量子力学是研究原子、分子、凝聚态
47、以及原子核和基量子力学是研究原子、分子、凝聚态以及原子核和基本粒子的基本理论，它和相对论并称本粒子的基本理论，它和相对论并称20世纪物理学史上的世纪物理学史上的最大事件。最大事件。20世纪物理学的飞速发展世纪物理学的飞速发展 量子力学和相对论的建立、应用促进了物理学的快量子力学和相对论的建立、应用促进了物理学的快速发展。速发展。 20世纪随着物理学的发展，从物理学中不断分化出世纪随着物理学的发展，从物理学中不断分化出名目繁多的新的分支学科名目繁多的新的分支学科 物理学与其他自然科学和技术科学结合又形成了许物理学与其他自然科学和技术科学结合又形成了许多边缘学科：多边缘学科：如天体物理、地球物理、
48、化学物理、生物如天体物理、地球物理、化学物理、生物物理、材料物理、大气物理、海洋物理、信息物理、量物理、材料物理、大气物理、海洋物理、信息物理、量子化学、量子生物学、分子生物学等，子化学、量子生物学、分子生物学等，冠以冠以“物理物理”类类头衔的学科越来越多。头衔的学科越来越多。 物理学分支学科：物理学分支学科：如原子分子物理、核物理和粒子如原子分子物理、核物理和粒子物理、凝聚态物理、低温物理、激光物理、非线性物理、物理、凝聚态物理、低温物理、激光物理、非线性物理、计算物理、电子物理、无线电物理、等离子物理、半导计算物理、电子物理、无线电物理、等离子物理、半导体物理等。体物理等。 20世纪涌现出
49、来的高科技如信息科学、材料科学、世纪涌现出来的高科技如信息科学、材料科学、核能技术、空间技术、军事科学技术都渊源于物理学基础核能技术、空间技术、军事科学技术都渊源于物理学基础理论。理论。三、物理学对人类社会文明的贡献三、物理学对人类社会文明的贡献 物理学对人类社会文明的作用和贡献主要体现在两物理学对人类社会文明的作用和贡献主要体现在两个方面，个方面，一是对人的自然观产生深刻的影响。二是不断地一是对人的自然观产生深刻的影响。二是不断地推动了人类社会的物质文明和技术进步。推动了人类社会的物质文明和技术进步。1、物理学的发展改变了人的自然观、物理学的发展改变了人的自然观 物理学的物理学的观点、理论、
50、思维和研究方法和它的科学的观点、理论、思维和研究方法和它的科学的思想精神思想精神渗透到社会科学和哲学等领域，对人们的世界观渗透到社会科学和哲学等领域，对人们的世界观的转变必然产生积极的影响。的转变必然产生积极的影响。 物理学研究扩展了关于物理学研究扩展了关于大自然知识的疆界。大自然知识的疆界。 在在微观领域内微观领域内的研究已深入到基本粒子和亚核世界的研究已深入到基本粒子和亚核世界并引起了人们并引起了人们测量观、因果观测量观、因果观的深刻变革。的深刻变革。 在在宇观领域内宇观领域内的研究已扩展到的研究已扩展到1026m的宇宙范围和的宇宙范围和1017s的宇宙纪元并引起了人们的宇宙纪元并引起了人
51、们时空观、宇宙观时空观、宇宙观的变化。的变化。 在在宏观领域内宏观领域内的研究涉及到物质形态和运动形式多的研究涉及到物质形态和运动形式多样性、复杂性，凝聚态和混沌现象等研究成果对已有知样性、复杂性，凝聚态和混沌现象等研究成果对已有知识体系形成了识体系形成了巨大冲击巨大冲击。 现代物理学已在微观、宏观、复杂系统乃至生命现代物理学已在微观、宏观、复杂系统乃至生命系统，把人类对自然界的认识引向了前所未有的高度系统，把人类对自然界的认识引向了前所未有的高度。2 、 物理学是技术革命的源泉和动力物理学是技术革命的源泉和动力 物理学的研究成果通过技术的方式直接转化为生产力，物理学的研究成果通过技术的方式直
52、接转化为生产力，极大地推动了人类社会的发展与进步。极大地推动了人类社会的发展与进步。力学和热学直接促进了第一次技术革命力学和热学直接促进了第一次技术革命 十八世纪的十八世纪的第一次技术革命的主要标第一次技术革命的主要标志是蒸汽机的发明和使用志是蒸汽机的发明和使用。在力学和热。在力学和热学理论的指导下，蒸汽动力技术和机械学理论的指导下，蒸汽动力技术和机械技术的发明与改进，极大地推动了机械技术的发明与改进，极大地推动了机械加工业、航海业、纺织业、交通运输业、加工业、航海业、纺织业、交通运输业、矿业以及军事技术等各行业的迅速发展。矿业以及军事技术等各行业的迅速发展。 以电的发明和使用为主要标志的第二
53、次技术革命以电的发明和使用为主要标志的第二次技术革命发发生于十九世纪生于十九世纪70年代。从此，人类开始了以电动力、电照年代。从此，人类开始了以电动力、电照明、无线电通信为基础的现代文明生活，明、无线电通信为基础的现代文明生活，电气化时代随即电气化时代随即取代了机械化时代取代了机械化时代。经典电磁理论的创立为第二次技术革命开辟了道路经典电磁理论的创立为第二次技术革命开辟了道路 以相对论和量子力学为基石的近代物理学引发了第以相对论和量子力学为基石的近代物理学引发了第三次技术革命三次技术革命 20世纪世纪40年代，人类社会迎来了年代，人类社会迎来了以原子能、计算机和以原子能、计算机和空间技术为主要
54、标志的第三次技术革命空间技术为主要标志的第三次技术革命。随之而来的是一。随之而来的是一系列高新技术如半导体与微电子、激光、超导、新能源技系列高新技术如半导体与微电子、激光、超导、新能源技术、空间技术、海洋技术、信息技术、生物工程技术、新术、空间技术、海洋技术、信息技术、生物工程技术、新材料技术等迅猛崛起。材料技术等迅猛崛起。集成电路集成电路原子弹爆炸原子弹爆炸人造卫星人造卫星火箭发射火箭发射航天飞机发射航天飞机发射航天飞机航天飞机激激光光3、 物理学与技术进步的关系物理学与技术进步的关系 在历史上，物理学与技术的相互关系曾表现出在历史上，物理学与技术的相互关系曾表现出两种模两种模式式。 对第一
55、次技术革命来说，是对第一次技术革命来说，是生产和技术向物理学提生产和技术向物理学提出问题和挑战出问题和挑战，从而促进物理学理论的发展。反过来，从而促进物理学理论的发展。反过来，物理学又更深刻地影响技术的进步和生产力的发展。这物理学又更深刻地影响技术的进步和生产力的发展。这就是所谓的就是所谓的“生产、技术生产、技术物理物理技术、生产技术、生产”的发展的发展模式。模式。 从根本上改变人类社会面貌的是第二种发展模式从根本上改变人类社会面貌的是第二种发展模式即即“物理物理技术、生产技术、生产物理物理” 。 在这种模式中，开始基本上是对自然现象、规律在这种模式中，开始基本上是对自然现象、规律的探索和知识
56、的积累，并没有实际应用目的。一旦物的探索和知识的积累，并没有实际应用目的。一旦物理学理论被人们所掌握并得到应用，将带来技术的巨理学理论被人们所掌握并得到应用，将带来技术的巨大进步，技术进步又将物理学推向一个新的发展起点。大进步，技术进步又将物理学推向一个新的发展起点。 例如，电磁学理论导致了以电气化、无线电通讯为例如，电磁学理论导致了以电气化、无线电通讯为特征的第二次技术革命。特征的第二次技术革命。 例如，没有爱因斯坦的例如，没有爱因斯坦的相对论质能关系相对论质能关系以及量子以及量子力学和核物理的研究成果，就不会有原子能。没有爱力学和核物理的研究成果，就不会有原子能。没有爱因斯坦的因斯坦的受激
57、辐射理论受激辐射理论，就不会有激光技术。没有量，就不会有激光技术。没有量子力学以及固体理论、半导体理论，就不会有子力学以及固体理论、半导体理论，就不会有晶体管晶体管，也不会有大规模集成电路和今天的信息技术。也不会有大规模集成电路和今天的信息技术。 总之，物理学在过去、现在乃至今后都处于中心学总之，物理学在过去、现在乃至今后都处于中心学科的地位。它将不断推出新思想、新原理和新方法，孕科的地位。它将不断推出新思想、新原理和新方法，孕育着高新技术和新兴产业的生长点。物理与技术相互促育着高新技术和新兴产业的生长点。物理与技术相互促进，是推动人类社会向前发展的强大动力。进，是推动人类社会向前发展的强大动
58、力。 四、物理学研究方法四、物理学研究方法* 物理学本质上是一门实验学科，或者说是理论与实验物理学本质上是一门实验学科，或者说是理论与实验高度结合的精确学科。高度结合的精确学科。 基本研究方法：实践基本研究方法：实践-理论理论-实践实践.循环。循环。具体：具体：（1）观察和实验）观察和实验 观察观察是人们用感官和仪器对自然界中发生的某种现是人们用感官和仪器对自然界中发生的某种现象，在象，在不改变自然条件的情况下不改变自然条件的情况下进行考察的一种方法。进行考察的一种方法。 哈勃望远镜哈勃望远镜哈勃望远镜观察宇宙星系的变化哈勃望远镜观察宇宙星系的变化 丹麦科学家第谷观察天上的星星达丹麦科学家第谷
59、观察天上的星星达二十年之久，为开普勒发现行星三大二十年之久，为开普勒发现行星三大定律奠定了基础。定律奠定了基础。 实验实验是是利用仪器人为控制和模拟自然过程利用仪器人为控制和模拟自然过程并进行考察并进行考察以获得科学事实的方法。以获得科学事实的方法。 电磁感应定律电磁感应定律是法拉第经过实验室中是法拉第经过实验室中10年反复研究年反复研究得到的。焦耳通过得到的。焦耳通过40年实验得到热功当量。年实验得到热功当量。 1957年。著名实验物理学家吴健雄通过实验验证了杨年。著名实验物理学家吴健雄通过实验验证了杨振宁、李政道提出的弱相互作用下宇称不守恒原理。振宁、李政道提出的弱相互作用下宇称不守恒原理
60、。 1974年年11月月16日丁肇中发现日丁肇中发现 J粒子粒子也是在实验室发现。也是在实验室发现。 （2）科学抽象科学抽象 用科学的思维方法，从获取的事实材料中抽取本质，用科学的思维方法，从获取的事实材料中抽取本质，建立概念和理想模型。建立概念和理想模型。 例如在研究物体的机械运动时，引进质点模型和速例如在研究物体的机械运动时，引进质点模型和速度、加速度、力、质量等概念；在研究物体的转动时，度、加速度、力、质量等概念；在研究物体的转动时，提出刚体模型并建立起转动角速度、角加速度、力矩、提出刚体模型并建立起转动角速度、角加速度、力矩、转动惯量等概念。转动惯量等概念。 （3）假说和理论）假说和理
61、论 假说假说，就是根据已知的事实材料，对现象的本质或，就是根据已知的事实材料，对现象的本质或未知的现象及其规律提出的假定性说明。未知的现象及其规律提出的假定性说明。 如研究物质热运动提出的分子假说，解释光电效应如研究物质热运动提出的分子假说，解释光电效应的光量子假说等。的光量子假说等。 经过一定范围的实践考验，经过一定范围的实践考验，被证明为正确的假说便上被证明为正确的假说便上升成为理论升成为理论。在实践检验下，有的假说成了理论，有的被。在实践检验下，有的假说成了理论，有的被证伪而否定。证伪而否定。 理论理论是在科学事实基础上经过广泛的概括而得出是在科学事实基础上经过广泛的概括而得出的并且经过
62、实践检验是正确的系统化的知识体系的并且经过实践检验是正确的系统化的知识体系。例如，。例如，分子假说能够解释物质气、液、固各态的许多现象，最分子假说能够解释物质气、液、固各态的许多现象，最后发展成为分子运动理论，量子假说的建立和量子理论后发展成为分子运动理论，量子假说的建立和量子理论的演变最后发展成为量子力学理论。的演变最后发展成为量子力学理论。 而为解释热传导提出的热质说、解释光的传播的以太而为解释热传导提出的热质说、解释光的传播的以太说、解释天文现象的托勒密地心说等，由于经不起实践的说、解释天文现象的托勒密地心说等，由于经不起实践的检验，最终被淘汰。检验，最终被淘汰。 （4）理想模型与理想实
63、验理想模型与理想实验 理想模型理想模型是在真实对象的基础上抓住其主要因素进是在真实对象的基础上抓住其主要因素进行高度抽象得到的理想对象。如质点、刚体、理想流体、行高度抽象得到的理想对象。如质点、刚体、理想流体、点电荷、黑体等等。点电荷、黑体等等。 理想实验是理想实验是想象出来的一种理想化和纯粹化的实验。想象出来的一种理想化和纯粹化的实验。在现实中难以做到。例如，牛顿根据伽俐略的理想斜面实在现实中难以做到。例如，牛顿根据伽俐略的理想斜面实验得到惯性定律，那种没有摩擦的斜面在实际中是不存在验得到惯性定律，那种没有摩擦的斜面在实际中是不存在的。的。 （5）物理现象的数学描述与物理规律的数学表达）物理
64、现象的数学描述与物理规律的数学表达 数学是物理学必不可少的最精确、最简洁的语言和数学是物理学必不可少的最精确、最简洁的语言和工具工具。物理学所有的定律、定理、物理量无不具有确定。物理学所有的定律、定理、物理量无不具有确定而又简明的数学表达形式。而又简明的数学表达形式。 五五 大学物理课程的地位大学物理课程的地位 大学物理是高校各专业开设的一门重要必修课。为大学物理是高校各专业开设的一门重要必修课。为什么要学物理？什么要学物理？ 1、物理学是自然科学的基础，其原理渗透在工程技、物理学是自然科学的基础，其原理渗透在工程技术各个领域之中术各个领域之中 现代高新技术的物理基础现代高新技术的物理基础为其
65、他学科创立技术和原理为其他学科创立技术和原理2、物理学是后续课的基础、物理学是后续课的基础 3、物理学是培育科学素质和科学研究方法的课程、物理学是培育科学素质和科学研究方法的课程培养科学的自然观培养科学的自然观物理学包含最基本最典型的科学研究方法物理学包含最基本最典型的科学研究方法 大学生素质要求：大学生素质要求：基本科学素质（物理）；深广的基本科学素质（物理）；深广的专业知识；中英数基础（工具）专业知识；中英数基础（工具） 一个优秀的工程技术人员必须具有扎实的物理基础，一个优秀的工程技术人员必须具有扎实的物理基础，否则只是一个工匠。学好物理对毕业后工作和进一步学否则只是一个工匠。学好物理对毕
66、业后工作和进一步学习新理论新技术将产生深刻的影响。习新理论新技术将产生深刻的影响。 六六 怎样学好物理学怎样学好物理学1、勤于思考、勤于思考 悟物穷理悟物穷理 勤于思考勤于思考：对物理概念、定义、原理、公式理解：对物理概念、定义、原理、公式理解透彻，能用自己的语言陈述出来。透彻，能用自己的语言陈述出来。 悟物穷理悟物穷理：向自己多提问题，哪些是事实，哪些：向自己多提问题，哪些是事实，哪些是推论，推论是怎么来的，为什么要相信它。是推论，推论是怎么来的，为什么要相信它。2、认真听课、认真听课 善于自学善于自学 课堂课堂：抓思路、核心，充分利用课内时间。：抓思路、核心，充分利用课内时间。 课后课后：
67、未懂的课后要及时解决。认真复习，写读书小结，：未懂的课后要及时解决。认真复习，写读书小结，促使自己动脑筋。学会自学（课堂不一定都讲），学会阅促使自己动脑筋。学会自学（课堂不一定都讲），学会阅读参考书和文献资料。读参考书和文献资料。课前课前：预习，对内容有基本了解。：预习，对内容有基本了解。 自学开始可能遇到一些困难。正如杨振宁说：自学开始可能遇到一些困难。正如杨振宁说：“你看你看了一个东西，不太懂，多看几次，就会不知不觉吸收进去，了一个东西，不太懂，多看几次，就会不知不觉吸收进去，这是一种很重要的学习方法这是一种很重要的学习方法” 3、完成作业、完成作业 加深理解加深理解 作业的目的作业的目的
68、：加深对原理、概念的理解，学会用物：加深对原理、概念的理解，学会用物理学方法解决实际问题。纯粹做习题不是目的。习题做理学方法解决实际问题。纯粹做习题不是目的。习题做完了，不要只对一下答案或交了了事。要想一想，答案完了，不要只对一下答案或交了了事。要想一想，答案是否合理，数量级是否对？能否有别的方法，做出的习是否合理，数量级是否对？能否有别的方法，做出的习题要充分相信它是对的。题要充分相信它是对的。成绩考核说明成绩考核说明平时平时30%+考试考试70% 平时成绩包括平时成绩包括：作业作业要认真，不能缺交，不能抄袭。要认真，不能缺交，不能抄袭。对雷同作业，抄和被抄者均记对雷同作业，抄和被抄者均记0
69、分。缺交分。缺交1/3作业平时成作业平时成绩记绩记0分。潦草作业看不清记分。潦草作业看不清记0分。分。考勤考勤，抽查点名，缺，抽查点名，缺课者总成绩扣分，缺课多次，不参加考试。课者总成绩扣分，缺课多次，不参加考试。 注意：与中学不同，讲课内容信息量大，速度快。注意：与中学不同，讲课内容信息量大，速度快。认真听课和复习。认真听课和复习。 作业不能抄答案，作业成绩的高低并不完全代表平作业不能抄答案，作业成绩的高低并不完全代表平时成绩，只做参考。结合考试及作业情况、考勤、提问时成绩，只做参考。结合考试及作业情况、考勤、提问定平时成绩。定平时成绩。 作业本：以行政班为单位由学习委员统一购作业本：以行政班为单位由学习委员统一购买，买，10元元/每本，必买。地点本楼每本，必买。地点本楼404隔壁。书隔壁。书后作业答案后作业答案10元元/每本，自愿。每本，自愿。
