大学物理入门

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2. 研究范围
物理学所研究的范围极其宽广。研究对象的尺度从半 径为1015 m 微小的质子,直到目前可探测到的、远在1026 m 外的类星体。涉及的时间从短到1025 s 的最不稳定粒子 的寿命,到长达1039 s 的质子的寿命。
物理学所研究的粒子和原子,构成了蛋白质、基因、 器官、生物体、一切人造的和天然的物质、陆地、海洋、 大气…等等。因此,物理学构成了化学、生物学、材料科 学和地球物理学等学科的基础。
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。
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。
1584年 1586年
·朱载堉著《律吕精义》,以等比数列创 立了“十二平均律”。
·S.斯蒂文发现了力的分解原理。
1589年
1589~ 1592年
·利玛窦来华,后《明史》正式记录了他 的学术活动,并介绍了西方的地球中心 说。
·伽利略用物体的斜面运动进行了自由落 体加速运动的研究,确认了物体在重力 作用下的运动规律和物体的重量无关; 他还用实验结果阐述了物体惯性的概念。
公 元 前 ·《庄子》中记载瑟弦的共鸣作声,并归之 4~前3世 于“音律同矣”。 纪
公 元 前 ·阿基米德发现了流体的浮力原理和斜面、 2 8 7 ~ 前 杠杆、滑轮原理。 212年
公 元 前 ·秦始皇统一中国后,立即推行“一法度衡
221年
石丈尺……”颁发了统一度量衡诏书,制
定了一套严格的管理制度。
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。
2. 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。
约公元前5世纪 ·《周礼·夏官》中记载有漏壶。
公元前5~前4世 ·留基伯和德谟克利特提出万物是由大小不
纪上半叶
同的不可分和不可变的原子组成的。
公元前5~前4世 纪
·《墨经》中记述了杠杆平衡现象、重心和 力的概念;记载了军事上应用的共振式地 声仪和双耳定位法;叙述了影的定义和生 成,光的直线传播性和针孔成像,并系统 地讨论了平面镜、凹球面镜和凸球面镜中 的物像关系。
时期
主要成果
公元前110 年
公元前1世 纪上半叶
·落下闳始创浑天之法,从此在中国开始 了长达千年之久的关于宇宙结构的“浑盖 之争”。
·卢克莱修的《物性论》阐述了古代原子 论,记载了磁石间相吸或相斥作用。
公元100年 ·《尚书纬·考灵曜》中载有“地恒动而人
左右
不知,譬如闭舟而行不觉舟之运也”,说
明当时对运动的相对性已有认识。
物理学的基本ห้องสมุดไป่ตู้念、基本理论和科技成果广泛地应用
在所有自然科学领域之中。所以,物理学是一切自然科 学的基础。
3. 研究成果
物理学的研究成果,广泛而直接地影响着社会生产和 人类生活的各个方面,是科学技术和社会发展的强大动 力。18世纪60年代开始的第一次技术革命,主要的标志 是蒸汽机的发明及广泛的应用,这是牛顿力学和热力学 发展的结果。19世纪70年代开始的第二次技术革命,主 要的标志是电力的广泛应用和无线电通讯的实现,它是 电磁学发展的结果。20世纪40年代兴起并一直延续到今 天的第三次技术革命,出现了一系列的高新技术,并在 此基础上诞生了大量的新产品和新装置,使人类的物质 生产和精神生活产生了难以想象的巨大变化,这是近代 物理学发展的结果。
物理学是一门实验科学,它的定律是观察和实验的概 括,理论的正确与否最终要靠实验来检验。
物理学的研究方法遵循实践 认识 再实践 再认识的认识论的法则。建立物理理论的一般过程为: 实验 理论(建立理想模型,提出假设,找出规律) 实验 理论,整个过程始终贯穿着辩证唯物主义 世界观和方法论。
大学物理


主 讲:王 世 范
目录
一. 什么是物理学 二. 物理学发展史 三. 为什么要学习大学物理 四. 如何学好大学物理 五.物 理 学 大 事 年 表
一. 什么是物理学
自然界由物质组成,物质世界中包含着无限多样的物质 形态。物质处于永恒的、不停的运动之中,运动是物质 的基本属性,广袤无垠的宇宙就是浩瀚的、永远运动的 物质总体,时间与空间则是物质的存在形式。物质间存 在相互作用。
·沈括著《梦溪笔谈》,记载了一种人工磁化 方法,指南针的四种安置方法(水浮法、指甲 法、碗唇法、丝悬法),针孔成像与球面镜成 像,用纸人显示声音振动的方法等。
1300年前后
·赵友钦著《革象新书》,记载了大量的针孔 成像实验,讨论了小孔、光源、像、物距、像 距这些因素之间的关系,研究了照度和离光源 距离间的定性关系。
1 5 9 0 ~ ·Z.詹森和H.李普希发明显微镜。 1609年
公元1600 年
·W.吉伯的《论磁性》出版。记载了磁极 必然成对出现;地球是个大磁石和地磁 现象;许多物质经摩擦后有吸引小物体 的性质。
1608年
·H.李普希发明望远镜。
1609和 1619年
1621年前 后 1632年
·J. 开 普 勒 先 后 发 表 行 星 运 动 第 一 定 律 (1609)、第二定律(1609)和第三定律 (1619)。 ·W.斯涅耳发现光的折射定律。
客观世界是一个内部存在着普遍联系的统一体。随着物理 学各分支科学的发展,人们发现物质的不同存在形式和不 同运动形式之间存在着联系,于是各分支学科之间开始互 相渗透。物理学逐步发展成为各分支学科彼此密切联系的 统一整体。
物理学家力图寻找一切物理现象的基本规律,从 而去统一地理解一切物理现象。这种努力虽然逐步 有所进展,使得这一目标有时显得很接近;但与此 同时,新的物理现象又不断出现,使这一目标又变 得更遥远。显然,人类对自然界的探索和研究将永 无止境。
而物理学则在很多地方具有“方法”性质。某种“方法” 通常需将各种知识及理论相互贯通、融为一体,它已不是单 独由那一门课程所能学到的东西了。学生在学习物理理论以 及求解物理习题时,常常要根据实际情况、挖掘所有信息 (已知条件),在头脑中进行分析、筛选、综合加工,直至 获得正确的结论。对很多学生来说,物理难学,实际上难就 难在这一点上。
二. 物理学发展史
可以简单地划分成两个时期,包含四个主要理论。 1. 经典物理学时期 19世纪末以前 a) 经典力学 研究人体尺度物体的运动(v << c)
及其相互作用。 c) 电磁学 研究带电物体的运动及其相互作用,描
述磁现象。 2. 近代物理学时期 19世纪末至今 a) 狭义相对论 澄清时间和空间的概念。 b) 量子力学 研究各种物体的运动及其相互作用。 3. 物理学大事年表(见后注)
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。 4. 每章后面的思考题必须全作。
物理学大事年表
时期
主要成果
公元前12~前 ·商代已铸成编钟(三个一组)。 11世纪
约公元前 624~前547年 公元前6世纪
公元132年 ·张衡制造了世界上第一个地动仪。
公元274年 1030年左右
1075年 1086~1095 年
·荀勖首次提出律笛管口校正的一种方法,并 以管作正律器。
·伊本·海赛木发表光学著作记述了眼睛构造的 知识;视觉与光线的关系;提出曲面镜成像等 数学问题。 ·沈括制成新计时器“玉壶浮漏”, 直接量度 了太阳视行速度变化引起的每日时差。
总之,学好大学物理不仅对学生在校期间的学习分重要,
而且对他们毕业后的工作和进一步学习新知识、新理论、新 技术,以及进行科研创新…等等,都将有极大的影响。
3. 目的
低年级学生开设大学物理课,不仅是为了打好学习其它专 业知识的基础,也是希望学生能掌握更科学的学习方法和研 究方法,以及培养他们独立获取知识、解决实际问题的能力。 这是一门任何其它课程无法比拟和替代的课程,具有培养学 生逻辑推理、归纳总结、综合分析等能力的重要作用。它的 效果有时也不象其它课程那样直接而明显(如英语、计算 机),在很多方面具有潜在的作用,而“潜力大”则正是我 们培养理工科大学生具有“后劲”的基础。通过物理课的学 习,还可以使学生养成严肃认真、一丝不苟、勤于思考、吃 苦耐劳的优良品质。
1. 研究内容 物理学研究宇宙间物质存在的各种主要的基本形式,
它们的具体性质、运动和转化以及内部结构;从而认识 这些结构的组元及其相互作用、运动和转化的基本规律。
物理学的各分支学科是按物质的不同存在形式和不同运动 形式划分的,如力学、热学、电磁学、光学、原子物理、 量子力学…等等,每一个分支学科都与一两种运动形式相 对应。人类对自然界的认识来源于实践,而实践的广度和 深度有着历史的局限性。随着实践的扩展和深入,物理学 的内容也不断扩展、深入。新的分支学科陆续形成;已有 的分支学科日趋成熟,应用也日益广泛
2. 特色
在国家教委提出的首批统考课程中(数学、物理、英语 和计算机),大学物理课肩负着特殊而又重要的任务。数 学、英语和计算机等课程,在很多地方具有“工具”性质,
使他们对所学的知识,知其然而不知其所以然,囫囵吞枣、 死记硬背。此种教学方式,使学生养成了依赖记忆简单地套 用公式解题的习惯,甚至连朦带猜、生搬硬套,有时结论大 悖常理也毫无反应。久而久之,头脑难以快速灵活运转,面 对那些需要多个理论和公式、已知条件不明显、过程比较复 杂的物理题,也就脑中空空一愁莫展了。
·泰勒斯记述了摩擦后的琥珀能吸引轻 小物体和天然磁石吸铁的现象;
·传说毕达哥拉斯提出乐律中的自然律 ;
·《管子》中总结和声规律;阐述标准 调音频率,具体记载三分损益法。
约公元前5世纪 下半叶
·《考工记》中记述了滚动摩擦、斜面运动、 惯性、浮力等现象;;记载了振动物体大 小、形状同发声频率,声强同传播距离间 的关系等。
四. 如何学好大学物理
1. 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: 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, 又出现问题。(记笔记)
三. 为什么要学习大学物理
1.意义
物理学研究特别简单的系统,例如质点、刚体、弹簧振 子、理想气体、单个原子等,揭示这些简单系统的基本性 质和规律所采用的科学方法,常比在许多其它自然科学中 要简明清晰得多。因此,物理学常被认为是“科学方法” 的典范。
物理学的基本理论渗透在自然科学的一切领域之中。以 物理学最基本的概念、理论为内容的大学物理课程,它所 包含的经典理论、近代理论以及它们的实际应用;处理问 题、解决问题、寻找规律、建立基本理论的科学方法,这 些都是一个高级工程技术人员所必须了解和掌握的。任何 一门课程都不能象大学物理那样全面、系统、完整地培养 学生各方面的能力。大学物理的基本概念以及基本原理固 然重要,但更重要的却是它的科学思维方式,解决、处理、 研究问题的方法。
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
3.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
4. 打好数学基础
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。
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