大学物理绪论课件
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《大学物理学绪论》课件
相对论与宇宙学研究
相对论
相对论是爱因斯坦提出的经典理论，描述了 引力和相对速度对时空的影响。未来的研究 将进一步探索相对论的预言和推论，例如引 力波探测和黑洞性质等，并寻求将相对论与 其他物理理论统一起来。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙起源、演化和终极命运的 科学。未来的研究将致力于揭示宇宙的起源 和演化过程，包括宇宙大爆炸、星系形成、 恒星演化等，以及探索宇宙中存在的未知物
质和能量形式。
THANKS
感谢观看
生物医学
医学影像
放射治疗
物理学在医学影像技术中发挥了重要作用 ，如X射线、CT、MRI等影像设备的研发和 应用。
放射治疗是治疗肿瘤的重要手段之一，物 理学在放射源的选择、剂量控制和设备研 发方面有重要作用。
生物力学
生物传感器
生物力学研究生物体的力学性质和行为， 在生物医学工程、康复医学等领域有广泛 应用。
数学建模法
要点一
总结词
用数学语言描述物理规律和现象
要点二
详细描述
数学建模法是物理学研究中不可或缺的方法之一。它通过 建立数学模型来描述物理规律和现象，将物理问题转化为 数学问题，以便进行定量分析和计算。数学建模法在物理 学中广泛应用于各种领域，例如力学、电磁学、量子力学 和宇宙学等。通过数学建模法，可以更深入地理解物理规 律的本质，预测新现象并解决复杂问题。
理论推导法
总结词
通过数学模型和理论公式推导结论
详细描述
理论推导法是物理学研究中另一种重要的方法。它基于对物理现象的深入理解，通过建 立数学模型和理论公式来描述物理规律和现象。然后，通过逻辑推理和数学计算，从已 知的基本原理出发，推导出新的结论和预测。理论推导法的准确性和可靠性取决于理论
《大学物理实验绪论》课件
案例二：验证牛顿第二定律
实验目的
通过实验验证牛顿第二定律，即物体加速度与作用力成正比，与质量成反比。
实验原理
在相同力的作用下，质量越大，加速度越小；在相同质量的情况下，作用力越 大，加速度越大。通过测量力和加速度的关系，可以验证牛顿第二定律。
案例二：验证牛顿第二定律
实验步骤
1. 准备实验器材，包括小车、滑轮、砝码、弹簧测力计等。
实验步骤 1. 准备实验器材，包括计时器、尺子、重物等。
2. 将尺子固定在墙上，让重物从尺子顶端自由下落。
案例一：测量重力加速度
3. 使用计时器记录重物下落的时间。
实验结果：通过测量和计算，可以得 出重力加速度的值，并与其他已知值 进行比较，验证实验的准确性。
4. 根据测量数据计算重力加速度的值 。
实验结果分析
数据处理
对实验数据进行整理、计算和图表绘制，确 保数据的准确性和可读性。
结果分析
根据实验数据，分析实验结果是否符合预期 ，探讨可能影响实验结果的因素。
误差分析
对实验中的误差来源进行分析，评估误差对 实验结果的影响。
实验结论与建议
实验结论
根据实验结果和误差分析，总结实验的主要发现和结论。
实验原理
当两束或多束相干光波在空间某一点叠加时，会产生加强或减弱的现象，形成明 暗相间的干涉条纹。光的干涉是光学中的重要现象之一。
案例三：光的干涉实验
实验步骤
1. 准备实验器材，包括激光器、分束器、反射镜 、光屏等。
2. 将激光器发出的光束通过分束器分成两束相干 光波。
案例三：光的干涉实验
1
3. 让两束光波在空间某一点叠加，并观察干涉现 象。
防止机械伤害
在使用机械设备或进行具有危险性的实验操作时，应佩戴防护眼镜、手套等个人防护用品，遵守安全操作规程。
大学物理学(绪论)-PPT课件
40
解决许多理论和实验上的疑难问题
硅表面77重构图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 图2 插页彩
41
基于STM工作原理或扫描成像方法的派生显微镜系列
原子力(AFM) 磁力 分子力显微镜 等等
用AFM得到的癌细胞的表面图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 P.98 图 4-8
42
He proposed that only certain orbits for the electron are allowed
Bohr’s Empirical Explanation
Electrons can only take discrete energies (energy is related to radius of the orbit)
What is a Galaxy?
If our solar system was only the size of a cell in the human body, our galaxy would still measure over one mile across.
宇宙从哪里来?又向何处去?
欢迎大家进入物理世界
绪论 Introduction
一、为什么要学习物理学？ 1.Physics：研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、 最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。 是自然科学的许多领域和工程技术的基础。 In short：探讨物质基本结构和运动最基本规律 Come from a Greek term physis meaning nature 内容：力学、热学、声学、电磁学、光学、相对论、量子力 学、核物理与粒子物理、天体物理等(按研究领域分类)
解决许多理论和实验上的疑难问题
硅表面77重构图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 图2 插页彩
41
基于STM工作原理或扫描成像方法的派生显微镜系列
原子力(AFM) 磁力 分子力显微镜 等等
用AFM得到的癌细胞的表面图象
“原子和分子的观察与操纵” -- 白春礼 P.98 图 4-8
42
He proposed that only certain orbits for the electron are allowed
Bohr’s Empirical Explanation
Electrons can only take discrete energies (energy is related to radius of the orbit)
What is a Galaxy?
If our solar system was only the size of a cell in the human body, our galaxy would still measure over one mile across.
宇宙从哪里来?又向何处去?
欢迎大家进入物理世界
绪论 Introduction
一、为什么要学习物理学？ 1.Physics：研究物质的基本结构、相互作用和物质最基本、 最普遍的运动形式及其相互转化规律的学科。 是自然科学的许多领域和工程技术的基础。 In short：探讨物质基本结构和运动最基本规律 Come from a Greek term physis meaning nature 内容：力学、热学、声学、电磁学、光学、相对论、量子力 学、核物理与粒子物理、天体物理等(按研究领域分类)
大学物理ppt课件完整版
03
计算机模拟和仿真
利用计算机进行数值模拟和仿真 实验，验证理论预测和实验结果 。
2024/1/25
5
物理学的发展历史
01
02
03
古代物理学
以自然哲学为主要形式， 探讨自然现象的本质和规 律，如古希腊的自然哲学 。
2024/1/25
经典物理学
以牛顿力学、电磁学等为 代表，建立了完整的经典 物理理论体系。
固体的电子论
介绍了能带理论、金属电子论、半导体电子 论等。
30
核物理和粒子物理基础
原子核的基本性质
包括核力、核子、同位素等基本概念。
放射性衰变
阐述了α衰变、β衰变、γ衰变等放射性衰变过程及 其规律。
粒子物理简介
介绍了基本粒子、相互作用、粒子加速器等基本 概念。
2024/1/25
31
THANKS
感谢观看
19
恒定电流的电场和磁场
恒定电流：电流大小和方 向均不随时间变化的电流 。
2024/1/25
毕奥-萨伐尔定律：计算 电流元在空间任一点产生 的磁场。
奥斯特-马可尼定律：描 述电流产生磁场的规律。
磁场的高斯定理和安培环 路定理：揭示磁场的基本 性质。
20
电磁感应
法拉第电磁感应定律
描述变化的磁场产生感应电动势的规律。
01
又称惯性定律，表明物体在不受外力作用时，将保持静止状态
或匀速直线运动状态。
牛顿第二定律
02
又称动量定律，表明物体加速度与作用力成正比，与物体质量
成反比。
牛顿第三定律
03
又称作用与反作用定律，表明两个物体间的作用力和反作用力
总是大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
大学物理绪论课ppt课件
大学物理学
第四版
绪论
• 一 、物理学简介 • 二 、为什么学？ • 三 、学什么？ • 四 、怎么学？
一、物理学简介
1. 什么是物理学 物理学是研究物质结构、相互 作用和运动形态的基本规律的科学。
2. 物理学的基本理论
经典力学 （17世纪），牛顿
经
典 物
热学
（18~19世纪），卡诺、焦耳、克劳修斯、 麦克斯韦、玻耳兹曼等
理 电磁学 （19世纪），库仑、安培、奥斯特、
法拉第、麦克斯韦等
近 代
相对论
（20世纪初），爱因斯坦
物 理 量子力学 （20世纪），玻尔、普朗克、德布罗意、
海森伯、薛定谔等
3. 物理学的研究对象
空间尺度：
质子 （10-15 m） 基本粒子
哈勃半径 超星系团
1027
星系团
原子核
10-15
1024
银河系
和谐统一
ppt课件.
24
四、怎样学习大学物理
一、与中学的物理课比较
1. 是物理学的又一次更深的循环
概念深化 知识扩展 理论性增强
ü物理模型。如：质点、刚体…… ü物理条件。如：守衡条件 ü文字解与结果分析。
ppt课件.
25
2. 高等数学的运用
矢量与标量； 矢积与标积； 坐标分解； 微分；微元； 线积分……
2. 物理框架： 知识结构、知识的来龙去脉、知识的相 互联系
3. 物理思路： 如何观察、分析、思考、研究、处理问题
4. 物理方法： 科学就是一种方法
5. 体会和欣赏物理学中的真、善、美
★ 物理学之美
• 物理学的本质是真－客观规律、真理 • 物理学的价值是善－能够造福人类 • 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称，
第四版
绪论
• 一 、物理学简介 • 二 、为什么学？ • 三 、学什么？ • 四 、怎么学？
一、物理学简介
1. 什么是物理学 物理学是研究物质结构、相互 作用和运动形态的基本规律的科学。
2. 物理学的基本理论
经典力学 （17世纪），牛顿
经
典 物
热学
（18~19世纪），卡诺、焦耳、克劳修斯、 麦克斯韦、玻耳兹曼等
理 电磁学 （19世纪），库仑、安培、奥斯特、
法拉第、麦克斯韦等
近 代
相对论
（20世纪初），爱因斯坦
物 理 量子力学 （20世纪），玻尔、普朗克、德布罗意、
海森伯、薛定谔等
3. 物理学的研究对象
空间尺度：
质子 （10-15 m） 基本粒子
哈勃半径 超星系团
1027
星系团
原子核
10-15
1024
银河系
和谐统一
ppt课件.
24
四、怎样学习大学物理
一、与中学的物理课比较
1. 是物理学的又一次更深的循环
概念深化 知识扩展 理论性增强
ü物理模型。如：质点、刚体…… ü物理条件。如：守衡条件 ü文字解与结果分析。
ppt课件.
25
2. 高等数学的运用
矢量与标量； 矢积与标积； 坐标分解； 微分；微元； 线积分……
2. 物理框架： 知识结构、知识的来龙去脉、知识的相 互联系
3. 物理思路： 如何观察、分析、思考、研究、处理问题
4. 物理方法： 科学就是一种方法
5. 体会和欣赏物理学中的真、善、美
★ 物理学之美
• 物理学的本质是真－客观规律、真理 • 物理学的价值是善－能够造福人类 • 物理学的追求是美－简洁明快，均衡对称，
《大学物理第一章-》课件
详细描述
牛顿第二定律指出，物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成 反比。公式表示为F=ma，其中F表示作用力，m表示物体的质量，a表示物体的 加速度。
牛顿第三定律
总结词
描述力的作用是相互的。
详细描述
牛顿第三定律指出，对于两个相互作用的物体，施加在物体上的力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一 条直线上。这是对力的相互作用的客观描述，适用于任何相互作用力的情况。
CHAPTER
04
动量与角动量
动量
动量定义
动量的矢量性
动量是描述物体运动状态的物理量， 定义为物体的质量与速度的乘积。在 物理学中，常用符号p表示动量，单 位为千克·米/秒（kg·m/s）。
动量是一个矢量，具有方向和大小。 在描述物体的运动状态时，需要明确 动量的方向。
动量守恒定律
在没有外力作用的情况下，封闭系统 中的总动量保持不变。这是动量守恒 定律的表述，是自然界的基本定律之 一。
CHAPTER
03
牛顿运动定律
牛顿第一定律
总结词
描述物体静止和匀速直线运动的规律。
详细描述
牛顿第一定律，也被称为惯性定律，指出如果没有外力作用，物体会保持其静 止状态或匀速直线运动状态不变。这是对物体运动状态的客观描述，不受其他 物体的影响。
牛顿第二定律
总结词
描述物体加速度与作用力之间的线性关系。
势能分类
根据产生的原因，势能可 以分为重力势能、弹性势 能、电势能等。
势能定理
合外力对物体所做的功等 于物体势能的减少量，即 $W = - Delta E_{p}$。
动能定理与机械能守恒定律
动能定理
合外力对物体所做的功等于物体动能的增量，即$W = Delta E_{k}$。
大学物理实验绪论(不确定度)总结课件
数据：
直径 D (mm)
12
四、 间接测量结果及不确定度的计算 设间接测量的函数关系式为： N＝f (x ，y ，z……)，
其中x ，y ，z为相互独立的直接测量量， N为 间接测量量 。
设x, y, z，的不确定度分别为△x 、 △y 、 △z ， 它们必然影响间接测量结果，使N也有相应的 不确定度△N
改为N= (2.80±0.08) ×104cm
改为N= (10.7±0.2) cm
N= (10.651±0. 12) cm 改为N= (10.6±0.2) cm
29
例：用米尺测长方形边长，测得以下数据： (单位： cm) a=1.99; 2.02; 2.01; 2.00; 1.97; 2.00 b=5.57; 5.59; 5.55; 5.49; 5.48; 5.54 求：长方形面积S.
②乘除法 结果的有效数字位数与诸数中有效数字位数最少者 相同。
③乘方，开方 结果的有效数字位数与自变量的有效数字位数相同。
④对数
(1)自然对数的有效数字位数与真数的有效数字位 数相同。
例： Ln5.374=1.682
20
(2)以10为底的对数，其尾数的有效数字 位数与真数的有效数字位数相同。 例： Lg15.0=1. 176
7
(2)多次测量 N趋于无穷时， 服从正态分布, 而进行有限次测量，一般服从t分布(学生分布)。
大学物理实验中n 的次数一般不大于10次 , 在5＜n≤10时，作△A＝Sx近似，置信概率p为0.95 或更大。所以作为简化计算， 可直接把Sx 的值当作 测量结果的总不确定度的A类分量△A。
若n不在此范围或要求更高，用公 式(6)
⑤常数,π,e 等有效数字位数可认为是无限的。但一 般取比运算各数中有效数字位数最多的还多一位。
直径 D (mm)
12
四、 间接测量结果及不确定度的计算 设间接测量的函数关系式为： N＝f (x ，y ，z……)，
其中x ，y ，z为相互独立的直接测量量， N为 间接测量量 。
设x, y, z，的不确定度分别为△x 、 △y 、 △z ， 它们必然影响间接测量结果，使N也有相应的 不确定度△N
改为N= (2.80±0.08) ×104cm
改为N= (10.7±0.2) cm
N= (10.651±0. 12) cm 改为N= (10.6±0.2) cm
29
例：用米尺测长方形边长，测得以下数据： (单位： cm) a=1.99; 2.02; 2.01; 2.00; 1.97; 2.00 b=5.57; 5.59; 5.55; 5.49; 5.48; 5.54 求：长方形面积S.
②乘除法 结果的有效数字位数与诸数中有效数字位数最少者 相同。
③乘方，开方 结果的有效数字位数与自变量的有效数字位数相同。
④对数
(1)自然对数的有效数字位数与真数的有效数字位 数相同。
例： Ln5.374=1.682
20
(2)以10为底的对数，其尾数的有效数字 位数与真数的有效数字位数相同。 例： Lg15.0=1. 176
7
(2)多次测量 N趋于无穷时， 服从正态分布, 而进行有限次测量，一般服从t分布(学生分布)。
大学物理实验中n 的次数一般不大于10次 , 在5＜n≤10时，作△A＝Sx近似，置信概率p为0.95 或更大。所以作为简化计算， 可直接把Sx 的值当作 测量结果的总不确定度的A类分量△A。
若n不在此范围或要求更高，用公 式(6)
⑤常数,π,e 等有效数字位数可认为是无限的。但一 般取比运算各数中有效数字位数最多的还多一位。
大学物理课件-绪论
否認具體事物具體分析的必要性和可能性，有神秘主義 和不可知論的傾向。
結束語：
“科學是一種方法。它教導我們：一些事物是怎樣被瞭 解的，什麼事情是已知的，現在瞭解到了什麼程度，如何 對待疑問和不確定性，證據服從什麼法則；如何思考事物， 做出判斷，如何區別真偽和表面現象”。
——R.P費曼
“我從不迷信權威，但命運捉弄了我——我自己變成了 權威”
太陽
DNA長度
山
伽利略的研究方法
觀察現象
提出假設
進行數學和邏輯推理
實驗驗證
形成理論
開創了科學實驗方法，並將實 驗、觀察和理論思維相結合。
提出了思想實驗。
伽利略在解釋其觀察結論
愛因斯坦評價他說：“伽利略的發現以及他所 用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之 一，而且標誌著物理學真正的開端。”
★ 速率範圍 0(靜止) —— 3x108 m/s(光速)
不同尺度和速度範圍的對象要用不同的物理學研究
的物質世界
粒子 原子核
原子 最小的細胞
ν e W Z0
微
1015
1027 1024
1021
宏
宇 觀
1018
1015
1012 觀
觀
1012
109 介
109
106 觀
106
103 1m 103
Hubble 半徑 超星系團 星系團 銀河系 最近 星距 太陽系
相對論（Relativity）研究高速運動、引力、 時間和空間等等
量子力學（Quantum mechanics）研究微觀 世界
▲物理學在不斷發展
★前沿：
粒子物理，宇宙學，高溫超導，光子學， 微結構物理，混沌，複雜 ......
結束語：
“科學是一種方法。它教導我們：一些事物是怎樣被瞭 解的，什麼事情是已知的，現在瞭解到了什麼程度，如何 對待疑問和不確定性，證據服從什麼法則；如何思考事物， 做出判斷，如何區別真偽和表面現象”。
——R.P費曼
“我從不迷信權威，但命運捉弄了我——我自己變成了 權威”
太陽
DNA長度
山
伽利略的研究方法
觀察現象
提出假設
進行數學和邏輯推理
實驗驗證
形成理論
開創了科學實驗方法，並將實 驗、觀察和理論思維相結合。
提出了思想實驗。
伽利略在解釋其觀察結論
愛因斯坦評價他說：“伽利略的發現以及他所 用的科學推理方法是人類思想史上最偉大的成就之 一，而且標誌著物理學真正的開端。”
★ 速率範圍 0(靜止) —— 3x108 m/s(光速)
不同尺度和速度範圍的對象要用不同的物理學研究
的物質世界
粒子 原子核
原子 最小的細胞
ν e W Z0
微
1015
1027 1024
1021
宏
宇 觀
1018
1015
1012 觀
觀
1012
109 介
109
106 觀
106
103 1m 103
Hubble 半徑 超星系團 星系團 銀河系 最近 星距 太陽系
相對論（Relativity）研究高速運動、引力、 時間和空間等等
量子力學（Quantum mechanics）研究微觀 世界
▲物理學在不斷發展
★前沿：
粒子物理，宇宙學，高溫超導，光子學， 微結構物理，混沌，複雜 ......
物理学(绪论)ppt课件
1026 m(约150亿光年)(宇宙)10－20 m(夸克)
➢时间尺度(相差1045)
1018s150亿年(宇宙年龄)10-27s(硬射线周期)
➢速率范围
0(静止)3108 m/s(光速)
➢粒子数目
1(单粒子系统)6.02可1编辑0课2件3以上(复杂系统)
13
9. 物理学不断寻求统一理论的历史:
➢牛顿：力学（地上和天上） ➢麦克斯韦：电学、磁学与光学 ➢温伯格等：弱电统一理论
要与综合系,统的方法相结合 按照研究方式分类：
实验物理: 发现新现象、规律，验证理论
理论物理: 构造理论，解释实验，预言新现象
计算物理: 数值解，数据采集与处理，数学模拟
可编辑课件
22
2. 学习方法
物理概念: 内容,形成，适用范围，成立条件 物理图象: 用于类比、直观化、定性分析
物理思想: 形成过程中的思维方式，充分重视!
可编辑课件
6
• 天下万物生於有，有生於无[40]。
• 道生一。一生二。二生三。三生万物。万 物负阴而抱阳，冲气以为和[42]。
• 天地相合以降甘露[32]
(霍金也说宇宙生于无)
可编辑课件
7
二. 物理学与物质世界
1. 什么是物理学？
早期：自然哲学（Physics = 希腊: 自然）
现在：研究物质结构、相互作用及其基本运动规律。 ➢ 是整个自然科学的基础。
是更高级运动形式的基础(生命、遗传、思维等).
7. 如何描述缤纷复杂的物质世界？
物理学家：
➢物质世界是分层次的
➢自然界是一个内部存在普遍规律的统一体.
理想：探索整个物质世界统一自洽的基本规律.
可编辑课件
大学物理学(第二版)全套PPT课件
大学物理学(第二版)全套PPT课件目录绪论物质的基本结构和相互作用01物质的运动和变化02宇宙的基本结构和演化03观察和实验通过观察自然现象和进行实验研究，获取数据和现象，为理论提供基础。
数学建模和理论分析运用数学工具建立物理模型，进行理论分析和计算，揭示物理现象的本质和规律。
计算机模拟和仿真利用计算机进行数值模拟和仿真实验，验证理论预测和实验结果。
1 2 3古代物理学经典物理学现代物理学物理学的发展历史培养科学思维和方法通过物理学的学习和实践，培养学生的科学思维和方法，提高学生的分析问题、解决问题的能力。
为后续专业课程打下基础大学物理学是理工科学生必修的基础课程之一，为后续专业课程的学习打下基础，提高学生的综合素质和能力。
掌握物理学的基本概念和原理的基本概念、原理和定律，理解物理现象的本质和规律。
大学物理学的课程目标质点运动学质点的基本概念010203质点与物体的区别和联系质点模型的适用条件质点的定义：用来代替物体的有质量的点质点的直线运动01020301 02 03描述质点曲线运动的物理量：切向加速度、法向加速度、合加速度圆周运动的基本公式和图像一般曲线运动的处理方法质点的曲线运动相对运动参考系和坐标系的概念及选择绝对运动和相对运动的概念及关系牵连速度和牵连加速度的计算方法牛顿运动定律惯性定律惯性系与非惯性系力的概念动量定理质点系动量定理质心运动定理作用力与反作用力动量守恒定律碰撞问题圆周运动开普勒三定律机械能守恒定律万有引力定律牛顿运动定律的应用动量守恒与能量守恒动量是描述物体运动状态的物理量，等于物体质量与速度的乘积。
冲量也是矢量，方向与力的方向相同。
动量的定义与性质冲量是力对时间的积累效应，等于力与作用时间的乘积。
010203040506动量与冲量动量定理与动量守恒定律动量定理动量守恒定律动量定理适用于恒力和变力的情况。
动量守恒定律是自然界普遍适用的基本定律之一。
功与能功的定义与性质功是标量，但有正负之分，表示动力做功或阻力做功。
2024版大学物理学课件完整ppt全套课件
04
03
01
2024/1/29
9
牛顿运动定律
1 2
牛顿第一定律 惯性定律、力的概念、力的性质。
牛顿第二定律 动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律。
3
牛顿第三定律 作用力和反作用力、平衡力系、非平衡力系。
2024/1/29
10
动量定理与动量守恒定律
动量与冲量
动量的定义、冲量的定义、动量定理的推导。
03
通过逻辑推理和演绎，对物理现象进行深入分析，揭示其内在
规律。
5
物理学的发展历史
古代物理学
以自然哲学为主要形式，探讨宇宙的 本质和构成。
现代物理学
以相对论和量子力学为代表，揭示了 微观世界和高速运动物体的规律。
经典物理学
以牛顿力学、热力学和电磁学为代表， 建立了完整的经典物理理论体系。
2024/1/29
2024/1/29
31
测不准关系与量子力学基本原理
测不准关系
测不准关系是指微观粒子的某些物理量（如位置和动量）不能 同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定 程度就越大。
2024/1/29
量子力学基本原理
量子力学基本原理包括波粒二象性、测不准关系、量子态和概 率诠释等。这些原理揭示了微观世界的奇特性和规律性，是理 解量子现象的基础。
15
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
热力学第二定律指出，不可能从 单一热源吸取热量，使之完全变 为有用功而不产生其他影响。
熵的概念与性质
熵是热力学系统的一个状态函数， 表示系统的无序程度。自然过程 中，熵总是增加的。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律揭示了自然界中 许多不可逆过程的方向性，如热 传导、扩散等。
大学物理绪论精ppt课件
.
世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类头
发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有望应
用于量子计算机研制领域。
.
癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
工
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
学应 用
解人
定 性 的
类 理
数和
定
美
量
学
的
生
化
物 物理 学
自然法则
.
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推理 、演算 新理论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论
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
.
二、物理学的分类及其基本图象
10626176109979经典理论相对论量子论相对论性量子论空间尺度相差104510461026m宇宙线度约150亿光年1020m夸克时间尺度相差10451018宇宙年龄150亿年1027射线周期速率范围0静止ms光速三物理世界的层次结构细胞原子原子核基本粒子dna长度星系团银河系最近恒的距离哈勃半径超星系团太阳系太阳人们不断向小尺度开拓以探索物质的组成物理学上对应粒子物理学目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克即认为quark没有内部结构物质世界总图象人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘物理学上对应天体物理学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
A• B A1B1 A2B2 A3B3
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能够把物理学的思想、观点、规律和方法运用到工 程技术的实际中； --------- （解决问题）
注意物理学的发展，不断探索如何把物理学的新成 果引入到工程技术中。-------- （不断创新）
五、 怎样学好物理学？
1. 树立信心，正面思想 2. 沉心静气，看书思考 3. 课前预习，课堂笔记 4. 课后复习，认真作业
大学物理学
日本科学家首次用“人造”卵子产下小鼠
日本京都大学的一个研究小组利用源自干细胞的卵子进行体外受 精，诞生下正常小鼠。这项研究最终有望为帮助那些不育夫妇怀 孕带来新的方法。
大学物理学
英国研究发现一种高速磁存储原理
现在硬盘等存储器多使用磁性物质，如果要记录信息，就需要把磁性物质的 磁极颠倒，这个过程中常用的方式是使用外加磁场。
按物理常数c、h分类：
c 2.9979 108 m s1 h 6.6261761034 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
大学物理学
三、物理世界的层次结构
空间尺度(相差1045－1046) 1026 m(宇宙线度约150亿光年)——10－20 m(夸克)
时间尺度(相差1045) 1018s (宇宙年龄150亿年)——10-27s(硬 射线周期) 速率范围
大学物理学
世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类
头发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有
望应用于量子计算机研制领域。
大学物理学
癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
大学物理学
(5)矢量的叉 积(矢量积） A B C
C
大小：
B
A
C ABsin
o 1800
从方向A：矢量经过小于 180度的角转到 B 矢
量右手螺旋前进的方
C
H
D
向
又如：H
C
D
大学物理学
矢积的性质： A B B A
A( B C ) A B AC
A A 0
A• B ABcos 为A与B的夹角
若B为单位矢，A• B为A在B方向的投影。
A• B B • A A• B AB AB并矢
大学物理学
特别注意： A• A A2 0 若 A • B 0 可能 A 0 B 0 A B
A( x, y, z) • B(u, v, w) xu yv zw
星图像。
大学物理学
人造大脑
数码眼睛——视觉输入 机械臂——绘制出它对视觉输入 作出的反应。
这个模拟大脑非常先进，甚至 能通过IQ测试的基本测试。
由250万个模拟神经元组成，它 能执行8种不同类型的任务。这些 任务的范围从描摹到计算，再到 问题回答和流体推理，可谓五花 八门。测试期间，科学家亮出一 系列数字和字母，让Spaun记入 储存器，然后科学家亮出另一种 字母或符号，作为指令，告诉 Spaun借助它的记忆力做什么。
材料——嵌入材料中的纳米图案
和结构，使其能采用以前无法做
到的方法操控波。
宾夕法尼亚大学的团队在实验
中利用亚硝酸硅制造出梳状的长
方形纳米棒阵列。这种新型纳米
棒的横截面和其间的孔隙形成的
图案能复制电阻器、感应器和电
容器这三个最基本电路元件的功
能，只不过其操纵的是光波。在
实验中，他们用一个光子信号（
其波长位于中红外线范围内）照
大学物理学
一个矢量可以用基矢展开(即按基矢分解，也称向 坐标轴投影)
A A1i A2 j A3k
A1 A • i, A2 A • j, A3 A • k
A • B A1B1 A2B2 A3B3
i jk
A1 A2 A3
A B A1 A2 A3 ( A B) • C B1 B2 B3
作业完成情况 10 ％ 课堂情况 10%
2、期末考试成绩占总成绩 80％
大学物理学
2012世界十大科技进展
“好奇”号火星车
美国东部时间8月6日凌晨，远征5.67亿公里的美国“好奇”号火星车历经8
个月飞行，在位于火星盖尔陨坑中心山脉的山脚下成功着陆，开始其探索
火星生命痕迹的旅程。登陆火星数分钟后，“好奇”号陆续向地球传回火
(6)矢量的非法运算包括
1 , ln B, C , e D A
矢量与标量不能相等 ！！！
大学物理学
4.正交坐标系 一个坐标系需要由基矢量组成的基，基矢量相 互正交的坐标系称为正交坐标系。直角坐标系 是正交坐标系，它的基为：
（i , j, k ) (均为单位矢量)
i• j j•k k•i 0 i•i j• j k•k 1 i j k , j k i,k i j
含平行四边形法则和三角形法则
C AB
(2) 数乘
大小 C A
A
C
方向
0
0
C平行于A C平行于－A
大(学3物)理矢学量的分解
在一个平面内，若存在两个不共线的矢量
e1和则e平2 面内的任一矢量可以分解为：
分解
B
A
(4)矢量的点 积（标量积）
大学物理学
物理学的每一进展都带来生产力巨大发展 ，重大新技术的创立总是经历长期的物理酝酿
粒子散射实验（1909） 核能的利用(40年后)
X 射线的发现（1917) 层析成像技术(CT)
受激辐射理论（1917) 激光器产生(50年后)
低温超导微观理论 超导电子技术
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)。
射该纳米棒，并在波通过时用光
谱设备进行测量。
大学物理学
预备知识
矢量代数的基本知识
1、矢量的几种表示方式： • 几何表示 有指向的线段 • 解析表示
A ( A1, A2 , A3 )
大小 A＝ A
A12 A22 A32
2、矢量相等： 大小相同，方向相同
大学物理学
3、矢量的运算法则：
(1) 加法
研究人员发现，不使用外加磁场，单纯使用热量也能起到同样的效果。其具
体方式是向磁性物质发射含有热量的激光脉冲，它在吸收热量后磁极也会颠
倒。
大学物理学
天文学家发现质量是太阳170亿倍的黑洞
霍比·埃伯利望远镜大 质量星系调查项目的天 文学家发现了可能是迄 今质量最大的黑洞。这 一罕见黑洞质量达170 亿个太阳，位于NGC 1277星系，其质量占了 该星系质量的14%，而 通常黑洞只占其所在星 系的1%。这一发现可 能改写黑洞与星系的形 成演化理论。
教学计划 (总学时60)
内容 绪论 1 质点运动学 2 牛顿运动定律 3 功和能 4 冲量和动量 5 刚体运动学 6 简谐运动 7 波的传播规律 8 光的干涉 9 光的衍射 10 光的偏振 11 狭义相对论的基本概念
参考学时 2 4 5 5 4 4 8 8 8 4 4 4
学习成绩计算方法
1、平时成绩占总成绩 20％
0(静止) - 3108 m/s(光速)
大学物理学
基本粒子 原子核
原子 最小 的
细胞 DNA长度
人 山
哈勃半径 超星系团
星系团 银河系
最近恒 星 的距离
太阳系
太阳
大学物理学
物质世界总图象
人们不断向小尺度开拓，以探索物质的组成 物理学上对应 粒子物理学
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 人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘 物理学上对应 天体物理学
大学物理学
物理学为其他学科创立技术和原理
卫星的控制与遥测遥感 需要力学、电磁学、波动学 等知识。
计算机光驱中主要 是应用了光学中激光、光 栅、波片等知识。
大学物理学
原子弹爆炸发出巨大的能量
化学工程
生物化学工程
放射学 应用生物学
土力学 结构学
建筑学
知 识 之 树
流 体 热 力学
机械原理 核能
航
空
化
学机
医
工
械 工
学
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
人
定类
应性理
用的解
数 学
和 定
美 学
量 的
生
化
物 物理 学
自然法则
大学物理学
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推 理、演算 新理 论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论
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
大学物理学
大学物理学
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
四、为什么要学习物理学 ?
应用
大学物理学
二、物理学的分类及其基本图象
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 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
大学物理学
大学物理学
您将一点一点地掀开 物质世界的神奇面纱
大学物理学
绪论
一、什么是物理学
注意物理学的发展，不断探索如何把物理学的新成 果引入到工程技术中。-------- （不断创新）
五、 怎样学好物理学？
1. 树立信心，正面思想 2. 沉心静气，看书思考 3. 课前预习，课堂笔记 4. 课后复习，认真作业
大学物理学
日本科学家首次用“人造”卵子产下小鼠
日本京都大学的一个研究小组利用源自干细胞的卵子进行体外受 精，诞生下正常小鼠。这项研究最终有望为帮助那些不育夫妇怀 孕带来新的方法。
大学物理学
英国研究发现一种高速磁存储原理
现在硬盘等存储器多使用磁性物质，如果要记录信息，就需要把磁性物质的 磁极颠倒，这个过程中常用的方式是使用外加磁场。
按物理常数c、h分类：
c 2.9979 108 m s1 h 6.6261761034 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
大学物理学
三、物理世界的层次结构
空间尺度(相差1045－1046) 1026 m(宇宙线度约150亿光年)——10－20 m(夸克)
时间尺度(相差1045) 1018s (宇宙年龄150亿年)——10-27s(硬 射线周期) 速率范围
大学物理学
世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类
头发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有
望应用于量子计算机研制领域。
大学物理学
癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
大学物理学
(5)矢量的叉 积(矢量积） A B C
C
大小：
B
A
C ABsin
o 1800
从方向A：矢量经过小于 180度的角转到 B 矢
量右手螺旋前进的方
C
H
D
向
又如：H
C
D
大学物理学
矢积的性质： A B B A
A( B C ) A B AC
A A 0
A• B ABcos 为A与B的夹角
若B为单位矢，A• B为A在B方向的投影。
A• B B • A A• B AB AB并矢
大学物理学
特别注意： A• A A2 0 若 A • B 0 可能 A 0 B 0 A B
A( x, y, z) • B(u, v, w) xu yv zw
星图像。
大学物理学
人造大脑
数码眼睛——视觉输入 机械臂——绘制出它对视觉输入 作出的反应。
这个模拟大脑非常先进，甚至 能通过IQ测试的基本测试。
由250万个模拟神经元组成，它 能执行8种不同类型的任务。这些 任务的范围从描摹到计算，再到 问题回答和流体推理，可谓五花 八门。测试期间，科学家亮出一 系列数字和字母，让Spaun记入 储存器，然后科学家亮出另一种 字母或符号，作为指令，告诉 Spaun借助它的记忆力做什么。
材料——嵌入材料中的纳米图案
和结构，使其能采用以前无法做
到的方法操控波。
宾夕法尼亚大学的团队在实验
中利用亚硝酸硅制造出梳状的长
方形纳米棒阵列。这种新型纳米
棒的横截面和其间的孔隙形成的
图案能复制电阻器、感应器和电
容器这三个最基本电路元件的功
能，只不过其操纵的是光波。在
实验中，他们用一个光子信号（
其波长位于中红外线范围内）照
大学物理学
一个矢量可以用基矢展开(即按基矢分解，也称向 坐标轴投影)
A A1i A2 j A3k
A1 A • i, A2 A • j, A3 A • k
A • B A1B1 A2B2 A3B3
i jk
A1 A2 A3
A B A1 A2 A3 ( A B) • C B1 B2 B3
作业完成情况 10 ％ 课堂情况 10%
2、期末考试成绩占总成绩 80％
大学物理学
2012世界十大科技进展
“好奇”号火星车
美国东部时间8月6日凌晨，远征5.67亿公里的美国“好奇”号火星车历经8
个月飞行，在位于火星盖尔陨坑中心山脉的山脚下成功着陆，开始其探索
火星生命痕迹的旅程。登陆火星数分钟后，“好奇”号陆续向地球传回火
(6)矢量的非法运算包括
1 , ln B, C , e D A
矢量与标量不能相等 ！！！
大学物理学
4.正交坐标系 一个坐标系需要由基矢量组成的基，基矢量相 互正交的坐标系称为正交坐标系。直角坐标系 是正交坐标系，它的基为：
（i , j, k ) (均为单位矢量)
i• j j•k k•i 0 i•i j• j k•k 1 i j k , j k i,k i j
含平行四边形法则和三角形法则
C AB
(2) 数乘
大小 C A
A
C
方向
0
0
C平行于A C平行于－A
大(学3物)理矢学量的分解
在一个平面内，若存在两个不共线的矢量
e1和则e平2 面内的任一矢量可以分解为：
分解
B
A
(4)矢量的点 积（标量积）
大学物理学
物理学的每一进展都带来生产力巨大发展 ，重大新技术的创立总是经历长期的物理酝酿
粒子散射实验（1909） 核能的利用(40年后)
X 射线的发现（1917) 层析成像技术(CT)
受激辐射理论（1917) 激光器产生(50年后)
低温超导微观理论 超导电子技术
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)。
射该纳米棒，并在波通过时用光
谱设备进行测量。
大学物理学
预备知识
矢量代数的基本知识
1、矢量的几种表示方式： • 几何表示 有指向的线段 • 解析表示
A ( A1, A2 , A3 )
大小 A＝ A
A12 A22 A32
2、矢量相等： 大小相同，方向相同
大学物理学
3、矢量的运算法则：
(1) 加法
研究人员发现，不使用外加磁场，单纯使用热量也能起到同样的效果。其具
体方式是向磁性物质发射含有热量的激光脉冲，它在吸收热量后磁极也会颠
倒。
大学物理学
天文学家发现质量是太阳170亿倍的黑洞
霍比·埃伯利望远镜大 质量星系调查项目的天 文学家发现了可能是迄 今质量最大的黑洞。这 一罕见黑洞质量达170 亿个太阳，位于NGC 1277星系，其质量占了 该星系质量的14%，而 通常黑洞只占其所在星 系的1%。这一发现可 能改写黑洞与星系的形 成演化理论。
教学计划 (总学时60)
内容 绪论 1 质点运动学 2 牛顿运动定律 3 功和能 4 冲量和动量 5 刚体运动学 6 简谐运动 7 波的传播规律 8 光的干涉 9 光的衍射 10 光的偏振 11 狭义相对论的基本概念
参考学时 2 4 5 5 4 4 8 8 8 4 4 4
学习成绩计算方法
1、平时成绩占总成绩 20％
0(静止) - 3108 m/s(光速)
大学物理学
基本粒子 原子核
原子 最小 的
细胞 DNA长度
人 山
哈勃半径 超星系团
星系团 银河系
最近恒 星 的距离
太阳系
太阳
大学物理学
物质世界总图象
人们不断向小尺度开拓，以探索物质的组成 物理学上对应 粒子物理学
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 人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘 物理学上对应 天体物理学
大学物理学
物理学为其他学科创立技术和原理
卫星的控制与遥测遥感 需要力学、电磁学、波动学 等知识。
计算机光驱中主要 是应用了光学中激光、光 栅、波片等知识。
大学物理学
原子弹爆炸发出巨大的能量
化学工程
生物化学工程
放射学 应用生物学
土力学 结构学
建筑学
知 识 之 树
流 体 热 力学
机械原理 核能
航
空
化
学机
医
工
械 工
学
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
人
定类
应性理
用的解
数 学
和 定
美 学
量 的
生
化
物 物理 学
自然法则
大学物理学
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推 理、演算 新理 论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论
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
大学物理学
大学物理学
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
四、为什么要学习物理学 ?
应用
大学物理学
二、物理学的分类及其基本图象
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 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
大学物理学
大学物理学
您将一点一点地掀开 物质世界的神奇面纱
大学物理学
绪论
一、什么是物理学