大学物理绪论

1给开始学习大学物理的同学们：“科学是一种方法。它教导我们：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”。——R.P费曼“我从不迷信权威，但命运捉弄了我——我自己变成了权威”——A.爱因斯坦以上是两位著名物理学家的话，我希望它们能成为大家学习物理的座右铭。学习课程除了掌握基本知识外，更重要的是学习一种科学的思维方法。正如一个古老的故事所讲的那样，学生从老师那里得到的，应该是一个点石成金的法则，而不是一堆金子。2北京建筑工程学院大学物理电子教案您将一点一点地掀开物质世界的神奇面纱3绪论一、物质世界研究的对象十分广泛宏观、微观物理学是研究自然界中物质的基本结构及基本运动规律的科学。是自然科学的基础。空间尺度(跨度1045－1046)1026m(约150亿光年)(宇宙)－10－20m(夸克)时间尺度(跨度1045)1018s150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬射线周期)速率范围0(静止)-3108m/s(光速)4物质世界总图象人们从自己向小尺度追问,以探索物质的组成目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克即认为quark没有内部结构但近来有消息称:quark也可一分为二说明认识无止境物质之间的基本相互作用:电磁相互作用强相互作用弱相互作用引力相互作用粒子物理学5人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘宇宙是怎样运动的呢？进行绝热膨胀宇宙半径增大宇宙密度降低温度降低宇宙有限又无边!有中心?无中心?天体物理学远离宇宙有多大？人们就好象坐在一个逐渐膨胀的气球表面，相互远离。粒子、原子、分子、星球、星系渐次产生和形成。6二、关于两个前沿的基本理论粒子物理学(微观理论)揭示物质的组成天体物理学(宇观理论)探索宇宙起源和发展天体物理理论和粒子物理理论已成为密不可分的姊妹学科“大爆炸理论”从遥远的过去宇宙产生于大爆炸，绝热膨胀至今。我们生活在这样的世界中。人们从自己开始，通过各种实验手段(比如，加速器)把物质打开，探索内部的由来。7温度（K）能量（eV）物理过程10321028粒子产生10281024大统一‘大沙漠’1013109强子1011107轻子5×1095×105e+e-湮没中子自由衰变109105核合成4×1030·4复合星系形成2·73×10－4现在标准宇宙模型给出的宇宙生成发展人类通过实验认识物质组成的历程依靠高能粒子加速器的发展宇宙演化时间表(摘自«科学家谈物理»)8三、物理学使人们深入认识世界每种粒子对应一种场；场有不同能量状态。光子电磁场电子电子场nep相应的场均处于基态真空pe相应的场处于激发态出现相应的粒子pe场与粒子是统一体的两种表现形式物质存在的基本形式粒子和场9基本相互作用粒子是场的激发态形式，因此粒子间的相互作用来自场之间的相互作用。场之间的相互作用是粒子转化的原因。物质的凝聚状态(目前发现111种元素,构成109分子,分子又构成物质.)凝聚态(固、液)；气态；等离子体；致密态。恒星晚年白矮星、中子星、黑洞。地球表面物质的密度最大是3/10cmg白矮星的密度是32/10cmkg中子星的脉冲星的密度是3128/1010cmkg黑洞的密度是313/10cmkg10四、物理学与科学技术物理学为其他学科创立技术和原理重大新技术领域的创立总是经历长期的物理酝酿1947年，巴丁布拉顿和肖克莱发明晶体管，标志信息时代开始。1962年发明了集成电路。70年代后期出现了大规模集成电路。1925-1926年建立了量子力学1926年提出费米—狄拉克统计方法、泡利不相容原理。1927年建立布拉赫波的理论1928年索末菲提出能带的猜想1929年派尔斯提出禁代、空穴的概念，贝特提出费米面的概念。11卢瑟福a粒子散射实验(1909)－核能利用(40年代以后)爱因斯坦受激辐射理论(1917)(物理)－第一台激光器(1960)(技术)信息技术的发生和发展的硬件部分(技术)－以物理学成果为基础(物理)自由电子激光(FreeElectronLaser)光学相干CT—断层扫描成像新技术OpticalCoherenceTomography,简称OCT）12物理学的思想和观点如：建立理想化模型从物理本质上提出和研究本专业问题创新能力在工程技术中引入物理学的新成果物理素质的表现物理学的基本原理转化为高新技术有两种方式1近代物理的新原理和传统(或现代)技术手段相结合2，经典物理原理和现代技术手段相结合2经典物理原理和现代技术手段相结合13发展独立思考和独立创新的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把知识放在首位。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与工作，他必定会找到自己的道路。而且比起那些主要以获取细节知识为其训练内容的人来，他一定会更好适应进步和变化.－爱因斯坦14预备知识一·物理量A：物理理论的组成部分：1.概念2.关于概念的数学表示的假定3.表示物理量之间关系的方程B：物理量分为基本物理量和导出物理量力学的基本物理量有长度，质量和时间。C：物理量的单位和单位制基本物理量的单位称基本单位导出物理量的单位称导出单位15选择不同的基本单位构成不同的单位制，国际单位制（用SI表示）的基本单位如下：长度米m质量千克kg时间秒s电流安[培]A热力学温度开[尔文]K物质的量摩[尔]mol发光强度坎得拉cd二.物理学中的近似正确地、巧妙地、运用近似是基本技能。模型：质点、点电荷、规则形状的物体模型近似严格解题16三.矢量代数的基本知识标量只有大小，例如：质量、长度、时间、密度、能量、温度等。矢量既有大小又有方向，并有一定的运算规则，例如：位移、速度、加速度、角速度等。1、矢量的几种表示方式：),,(321AAAA大小AA＝2、矢量相等：大小相同，方向相同a:几何表示有指向的线段b:解析表示173、矢量的运算法则：(1)加法含平行四边形法则和三角形法则ABABCC(2)数乘ACACACCA平行于－平行于方向大小0018(3)矢量的分解在一个平面内，若存在两个不共线的矢量则平面内的任一矢量可以分解为：21ee和2211eAeAA常用21ee称为正交分解(4)矢量的标积（点积）方向的投影。在为为单位矢，若的夹角与为BABABBAABBAcos19特别注意：02AAA若0BA可能BABA00zwyvxuwvuBzyxA),,(),,((5)矢量的矢积（叉积）CBA是一个轴矢量方向：大小：平行四边形面积右手螺旋)0(sinABBACAB20矢积的性质：0)(AACABACBAABBA(6)矢量的非法运算包括DeCBA,,ln,1矢量与标量不能相等！！！21作业要求：1.要规范化做题（要求有已知，求解，图示，过程，讨论）2.按时交作业3.独立做作业答疑时间：课堂要求：1.按学校规定出勤2.迟到同学本节课不得进入教室3.课堂上不得影响其他同学听课答疑地点：基础楼c座584室周三7，8节（6-16周）22考核方式：平时作业、大作业、考勤、测验约占30%、期末考试约占70%答疑时间地点：周二上午9：50—11：50在物理休息室309作业：每周二课前（要求规范化做题，有已知，求解，图示，过程，讨论）联系方式：[e-mail]1352136192223