大学物理基础教程 全一册 第3版 绪论及矢量知识

A3 矢 量
两种不同性质的量：标量和矢量。
一.矢量
标量：只用数（包括大小与正负）即可描述的量。 矢量：具有大小和方向，并满足平行四边形法则的量。
线段长度（大小)；箭头（方向)。矢尾，矢端
A
手书
A
（附有箭头）
印刷
（用黑体字，不附箭头）
二.矢量及其运算法则
1.矢量的加法和减法
服从平行四边形法则 为邻边 为对角线
反向为
减法相当于将一矢量反向后再相加。
2. 矢量的数乘
矢量与实数的乘积仍是一矢量 kA C
k( A B ) kA kB
( k )A kA A
A( kB C ) kA B A C
单 单位位矢矢量量：记模为为e1的矢量。如： 与矢量 A 方向相同的
A A e
3.矢量的标积（点乘）
两矢量为邻边的平行 四边形的面积。 C AB
的方向
两矢量所在平面
Байду номын сангаас
C ABsin
A A 0
◎ 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
卢瑟福α粒子散射实验(1909)－核能利用(40年后) 爱因斯坦受激辐射理论(1917)－第一台激光器(1960)
量子力学,费米狄拉克统计,固体能带理论(20年代) 晶体管诞生(1947), 集成电路(1962),大规模集成电路(70年代后期)
物理学是一切自然科学的基础 物理学派生出来的分支及交叉学科
等 离 子 体 物 理 学
粒 子 物 理 学
原 子 核 物 理 学
原 子 分 子 物 理 学
固 体 物 理 学
凝 聚 态 物 理 学
激 光 物 理 学
地生天 球物体 物物物 理理理 学学学
五. 物理学的研究方法
●演绎法 －推理，演算 ●归纳法 －假设，模型
基本量 单位名称 米
千克
秒
符号 m
kg
s
导出量
物理量 速度 角速度 加速度
单位名称 米每秒 弧度每秒 米每二次方秒
符号 m s-1 rads-1 m s-2
七个基本量：长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、物 质的量、发光强度
辅助量：平面角（rad）、立体角（sr）
六.学习物理学的意义
物理学与科学技术
大学物理
大学物理课程简介
大学物理课程是应用型本科院校工科类专业的一 门专业基础必修课，具有实用性强等特点。
通过本课程的学习，要掌握《大学物理》的基本 概念、基本理论和基本应用方法，为进一步学习后继 课程奠定必要的物理基础。
绪论
进入科学技术的任何一个领域， 都必须敲开物理学的大门.
一、物理学的研究对象
七.物理素质的表现
◎物理学的思想和观点
(如 建理想化模型)
◎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
八、几点要求：
1、准备一个课堂笔记本，一个作业本； 2、课前预习--学会“自学”； 3、按时到课，有事请假； 4、上课认真听讲，抓住重点，突出物理思路，
5、记录课上讲解的练习题。 6、课后及时复习、按时完成作业。
两矢量的标积是一个标量，等于两矢量模的大小
与它们夹角余弦的乘积。
A• B A B cos ABcos
A A A2
交换律 分配律 结合律
A B B A
A(B C) A B AC
kA B
kA
B
A
kB
对应同一点矢量
4.矢量的矢积（叉乘）
两矢量的矢积是一个矢量，等于以
c 2.9979 108 m s1 h 6.626176 1034 J s
V≤C
V≈C
h→0
经典理论
相对论
h≠0
量子论
相对论性 量子论
三、物理世界的认识(层次结构)
从宏观到微观，从微观到宇宙观，对物质的认 识已经达到非常细微和遥远。
◎ 空间尺度(相差1045－1046)
宇宙半径1027 m(约150亿光年) ——夸克10－20 m
• 按物质形态分类： 实物粒子、场物质
微观客体（电子、质子、光子等）具有波粒二象性 • 按物质形体大小分类：
粒子物理、核物理、原子物理、分子物理 原子簇物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙学物理
• 按物理常数（G、e、k）c、h、分类：
G 6.671011 N m2 / kg2 e 1.6021019 C k 1.381023 J /(mol K )
崔琦：由于分数量子霍尔效应的量子现象的研究 成果，1998年获诺贝尔物理学奖.
高锟——“光纤之父”
高锟因在“有关 光在纤维中的传 输以用于光学通 信方面”取得了 突破性成就,获得 2009年诺贝尔物 理学奖.
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★ 五彩缤纷、美妙神奇的物理世界
美丽的北极光
“怒发冲冠”
单位制与量纲
力学的
物理量 长度 质量 时间
物理学 (Physics)
物质结构
物质相互作用 物质运动规律
物理学是研究物质基本结构、基本运动形式、 相互作用及其转化规律的自然科学.
微观粒子
宏观物质
宇观物质
研究的对象十分广泛------ 宇观、宏观、微观 、介观
二、物理学的分类
• 按分支学科分类： 力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、核物理学
目前物理学界公认“夸克”是组成物质的最小单位.近
来又有消息称quark 也可分…..认识永无无止境.
质量从银河系1044 —— 一个电子的10－20kg数量级。
◎ 时间尺度(相差1045)
时间从宇宙年龄1018 S—— 不稳定粒子寿命的10－24S数量级
1018s: 150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬 射线周期)
直觉 想象力 洞察力
提出命题 推测答案 理论预言 实验检验 修改理论
应用
物理学与物理学人才
有6位美籍华人获诺贝尔物理学奖，他们是杨振宁、李政道、丁肇中、朱棣文、 崔琦、高琨.
杨振宁、李政道由于发现宇称不守恒，1957年获诺贝尔物理学奖.
丁肇中：由于发现 J 粒子，1976年获诺贝 尔物理学奖.
朱棣文：由于激光冷却和捕获原子的研究成 果，1997年获诺贝尔物理学奖.
◎ 速率范围
0(静止) - 3x108 m/s(光速)
物理学的层次
哈勃半径
基本粒子
原子核 原子
10-15 10-12 10-9
1027 1024 1021 1018
超星系团 星系团 银河系
最近恒 星的距离
最小 的细胞
DNA长度
10-6
1015
10-3
1012
109
1
103
106
太阳系
孩子 山
太阳
蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次(单位:m)