第0章--大学物理绪论

1大学物理学(上)NanjingUniversityofInformationScience&Technology主讲：陈玉林数理学院2一.什么是物理学二.关于大学物理学三.为什么要学习大学物理四.如何学好大学物理五.参考书《大学物理》绪论physics3一、什么是物理学?4PhysicsPhysis世界是物质的物质是运动的运动是有规律的规律是可以认识的5物理学(Physics)物质结构物质相互作用物质运动规律物理学是研究物质的基本结构，物质之间的相互作用以及它们的最基本的最普遍的运动规律的科学。6物理学派生出来的分支及交叉学科量子化学计算物理空间物理气象物理物理化学海洋物理量子生物学地球物理生物物理天体物理和宇宙学大气物理量子电子学物理学是一切自然科学的基础。7物理学最初是从对力学运动规律的研究发展起来的，后来又研究热现象的规律，研究电磁现象的运动规律，研究光现象和辐射的规律，到19世纪末，物理学已经形成了一个完整的体系，被称为经典物理学。到20世纪初，物理学经历了一场伟大的革命产生了相对论和量子力学，在相对论和量子力学的基础上，建立和发展了近代物理学。物理学的发展及其对社会进步的作用8*第一次工业革命（17~18世纪）：*第二次工业革命（19世纪）：*第三次工业革命（20世纪）：重要物理规律的每一次发现都推动了整个自然科学和应用技术的伟大变革工业的机械化-----瓦特的蒸汽机建立在牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。建立在库仑、法拉第、楞次、洛伦兹、麦克斯韦以及赫兹等对电磁学研究的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现和应用。工业的电气化-----发电机、电动机……建立在普朗克、海森堡、爱因斯坦、薛定鄂等对相对论和量子力学的研究基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。工业的自动化与核能的应用-----计算机、光通讯、核弹、核能发电……9工业的？？化-----纳米技术、基因工程、超导体应用、……基础：现代物理学研究的理论与技术。嘿嘿，靠你们了！第四次工业革命?：101、什么是大学物理：为大学非物理专业的理工科学生开设的物理课。2、大学物理的教学内容（1）经典物理部分：运动学、牛顿力学、热学、电磁学、波动光学。------是理工科大学生必不可少的科技基础。（2）近代物理部分：狭义相对论与量子力学基础。------是学习现代科学技术不可或缺的内容。（3）现代物理部分：天体物理、粒子物理、混沌等。-----是21世纪高技术人才应该了解的内容二、关于大学物理学113、大学物理与中学物理的关系与差别（1）中学物理是学习大学物理的基础；大学物理是中学物理的继承与发展，但不是简单的重复。（2）有三点主要差别：1）研究的对象不同：由简单到复杂，由特殊到一般。物理知识更加深奥，范围更加广泛，概念、理论、定理和定律等都比中学物理中具有更广泛的适用面。如：由匀速到变速，由恒力到变力，由均匀到非均匀，质点到刚体，增加刚体转动力学、流体力学、场论等内容等2）研究的方法和使用的工具不同：如：由初等数学到高等数学，由标量到矢量、由实数到复数，主要引入矢量运算与微积分的概念和方法等3）研究的目的不同：如：由只知其然到知其所以然，由了解知识到应用知识。12（1）大学物理在培养动手能力与创新精神方面的作用是任何其他学科不可替代的；（2）大学物理的基本知识是21世纪高科技人才的知识结构中必不可少的；（3）大学物理的基本知识是理工科大学生学好专业课与进一步深造的基本保障。（4）大学物理不及格是拿不到毕业证的！三、为什么要学习大学物理学131．是进行科学素养培养的需要2．是学习后续课程的需要3．是继续深造的需要4．是社会进步的需要简单地说，学习大学物理学不管你们今后从事什么工作，物理学所用到的思想、观点、方法；培养的分析问题，解决问题的能力、抽象思维能力，理论联系实际的能力，运用数学知识解决物理问题的能力、动手能力、观测能力、创新能力等对你们作好每一样工作都是非常有帮助的。141.掌握正确的学习方法明确“教材为心，多方突破，循序渐进，融会贯通”的普遍学习方法。通常，学习一种新理论或新知识，总是先选定一本具有代表性的、较好的书，而后采取种种手段（阅读、参考其它相关资料、多方求教、做实验…）将其弄懂、吃透。大学物理课程的教学就是按照这一过程展开的。为了掌握教材中的理论和知识，采取如下步骤：四、如何学好大学物理学15e.辅导答疑、同学之间进行讨论解决问题、发现问题，加深对教材的理解。f.批改作业发现错误，纠正错误。g.总复习逐字逐句通读全书，理解、掌握所学内容并将之串为一体。（看第三遍书）h.考试检验学习情况，再次发现问题并解决之。a.课前预习培养自学能力，对有疑问的内容作针对性的听课。（看第一遍书）b.听课弄懂有疑问的部分，发现自学理解错误的内容和又出现的问题。（记笔记）c.看书进一步弄懂课堂讲授的内容，对照笔记解决出现的问题。（看第二遍书）d.做作业发现解决又出现的问题，培养解决处理问题的能力，养成踏踏实实、一丝不苟、仔细认真的良好习惯。162.抓住基本问题深刻理解基本概念，牢固掌握基本规律，熟练应用基本理论。a.对相应的物理现象作仔细的观擦和研究，加深概念的理解和掌握。b.注意物理规律的两种表述文字描述和数学公式表示。对于文字描述，要逐字逐句的仔细推敲，深刻理解其揭示的物理规律。对数学公式表示，结合物理模型搞清其来龙去脉及物理意义，注意适用条件和单位。c.通过做题，深入理解并熟练应用所学基本理论173.注意与中学物理的区别标量矢量；恒量为主变量为主；定性分析定量计算4.打好数学基础物理学与数学之间有着深刻的内在联系。要想学好物理，必须有良好的数学知识作为基础。尤其要注意以下几个方面：坐标系的建立和使用；导数和积分的来历及意义；标量积；矢量积。5.基本要求（1）上课注意听讲，记笔记，不得无故旷课。（2）按时完成作业，不抄袭作业。（3）有问题问老师或同学，及时弄懂有关问题，不要拖延。18学习知识有个规律：懂—会—熟—巧。简单说，要学好大学物理主要抓好以下几个环节：关键是要动手动脑，勤于思考，多加练习。2）尽快适应电子教案的教学方式：先有针对性的预习、再认真听讲！学会有重点地记好笔记！！4）学会科学思维和科学分析问题的方法。1）弄清概念，不怕难；（瓶颈）3）养成一丝不苟、持之以恒的学习作风；（必要的复习，先从笔记、作业入手）19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。应有格物致知精神20程守洙，江之永.《普通物理学》第六版（上、下）.北京：高等教育出版社,2006赵凯华，罗蔚茵.《新概念物理教程·力学》.北京：高等教育出版社,1995张三慧.《大学基础物理学（上、下）》（第2版）北京：清华大学出版社，2007年马文蔚.《物理学（上、中、下）》（第五版）北京：高等教育出版社，2006年参考书另外在图书馆或书店还可以找到许多其它有价值的参考书。21附：《大学物理》成绩考核与作业要求：1、成绩考核:1）独立完成全部作业，及时上交作业。全学期作业次数不满三分之二，不准参加期末考试。作业纸上写上班级、姓名、点名册序号。2、作业要求：期中考试：20%作业：10%期末考试：70%总成绩：满分100分2）要求说明已知条件并画图，推导有简单文字说明；中间步骤用字母表示，最后结果代入数字。一般使用国际单位制。22附：预备知识——矢量基本运算矢量：有大小、方向。（1）常用带箭头的字母或黑体字母（课本）。在作图时，在空间用一有向线段来表示：线段的长度表示矢量的模；箭头的方向表示矢量的方向。（2）矢量的平移不变性：将一矢量平移后，其大小和方向都保持不变。（3）单位矢量：其模为1，其方向代表矢量的方向.A23矢量的基本运算（1)矢量的加减运算ABCAB'CABC'C平行四边形法则和三角形法则24(A)数乘00CAACCACA大小平行于方向平行于一个矢量也可写成:它的大小乘上它的单位矢量，如：0AArAA0ArA（2)矢量的乘法——数乘、点乘、叉乘25(B)矢量的点乘（点积、标积）cosABABAB两矢量的点乘结果为一个标量。0;cos2/ABBA时，0;cos2/ABBA时，在物理中经常用到矢量的点乘，如在做功等问题中。0;cos2/ABBA时，26标积的性质：交换律ABBA分配律CABACBA)(特别注意：02AAA若0AB可能00ABAB或或2AAAABAB0AB平行垂直27(C)矢量的叉乘（叉积、失积）CAB两矢量的叉乘结果得到一个新的矢量大小：两矢量构成的平行四边形面积sin(0)CABABABC方向：沿小于π的夹角由转向的右手螺旋前进的方向。ABABC28失积的性质：()0ABBAABCABACAA不遵守交换律但遵守分配律0iijjkkijkjkikijxyzxyzijkABAAABBB29【思考】下列运算“合法”吗？DCBAln,,,1矢量与标量不能相等。！！！即：矢量不能作除数、取对数；不能开方、作指数。注意：严格区分矢量的叉乘与点乘！“×”、“·”不能随便乱用。