大学物理绪论_杭师大
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粒子物理、 天体物理 、 复杂性研究
经典物理也在发展 波动光学 信息光学
21世纪物理学的发展趋势 把对微观世界的研究与对宏观世界的研究结合起来
（二） 为什么学习物理学？
1.物理学是一切自然科学的基础 2. 物理学是认识世界，掌握世界的思维方法 3. 物理学是现代技术革命的先导
发展独立思考和独立创新的 一般能力，
时间：表征物质存在的持续性，物质运动的阶 段性和顺序性。用能周期性重复的现象来计量 时间。时间的国际单位是秒（s）
a.定义1秒为
平均太阳日的1/86400。（一个太阳日就是太阳相 继两次经过同一子午面的时间间隔。平均太阳日 就是全年太阳日的平均）
b.1956年定义1秒为
1900年太阳年1/31556925.9747。（一太阳年为太 阳两次通过春分点的时间间隔）
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
物理学是以实验为本 的科学
——杨振宁
自然科学理论不能离 开实验的基础 ——丁肇中
物理实验的目的
• 学习如何获取知识 • 培养获取知识能力 • 提高知识应用能力
1. 物理实验课的任务和要求
物理学是一门实验科学。物理实验 的基础知识、基本方法和基本技能是 一般工程技术人员所必须具备的。
• 17 世纪
古希腊的自然科学。
牛顿《自然哲学的数学原理》发表 物理学真正成为一门精确的科学；
在伽利略、开普勒工作基础上，牛 顿建立了完整的经典力学理论 ；
• 18-19世纪
• • •
在大量实验基础上，卡诺、焦耳、 开尔文、克劳修斯，建立了宏观热力学论；
克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼建立了
气体分子动理论；（热学）
给出待测量（其值或关系） 不确定度的计算 结果表达
课堂完成并签名
• 数据记录（数据须如实用钢笔或圆珠笔 记录并交任课老师签名，不得抄袭！否 则作零分处理。可附原始数据记录纸）
c.1967年第13届国际计量大会决定定义
1秒等于铯133原子基态的两个超细能级之间跃迁相 对应的辐射周期的9192631770倍。这就是原子钟。
精度为 10 12
空间：表征物质存在的广延性，物质之间的排列 顺序。空间两点的距离为长度，任何长度的测量 都是通过某一长度基准进行的。长度的米制标准 起a源.最于早法的国米。定义是通过巴黎的一条子午线从北极到
预习报告内容：
①实验名称，实验目的，实验仪 器；
②实验原理：包括实验简图（电 路图或光路图），主要公式；
③列出记录数据表格（分清已知 量、指定量、待测量和单位）。
无需照抄实验原理！
可充分利用时间预先了解实验仪 器。
实验操作要求
③如实记录实验数据和现象; 用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得
改动 ④整理仪器，清扫实验室。
1、物质的基本结构 2、物质间的相互作用
引力作用、电磁作用、强 相互作用、弱相互作用
3、物质最基本、最普遍的运动形式 及转化规律 机械运动 热运动 电磁运动（光）
原子和原子核内部的运动
物理学研究对象在十分广泛范围内运动
空间尺度（相差1046 m） 1026 m（约150亿光年）（宇宙）——10-20 m（夸克） 时间尺度 （相差1045 s ） 1018 s（150亿年）（宇宙年龄）——10-27 s（硬 射线周期）
④ 能够正确记录和处理实验数据、绘制曲线、 分析误差原因、说明实验结果、撰写合格的实 验报告；
⑤ 能够完成简单的设计性实验。
物理实验报告要求
1、信息齐全、格式规范。 2、字体工整、干净整洁。 3、表述正确、层次清楚。 4、图表合理、讨论认真。
预习要求
• 明确实验目的， • 预习实验原理， • 了解实验注意事项。 • 预习报告是实验工作的前期准备， 是写给自己参考用的，故要求简单明 了。实验前应清楚本次实验应达到什 么目的，通过什么实验方法和测量哪 些数据才能实现实验的目的。
(1) 物理实验课的任务
1) 通过对实验现象的观察、分析和对物理量的 测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理 的理解。
2) 培养与提高学生的科学实验能力。其中包括：
① 能够自行阅读实验教材或资料，做好实验前 的准备；
② 能够借助教材或仪器说明书，正确使用常用 仪器；
③ 能够运用物理学理论知识，对实验现象进行 初步分析判断；
赤道的一千万分之一。
b.1889年的一届国际计量大会通过，将保存在法国 国际计量局中的铂铱合金棒的两条刻线间距离定义 为1米。
c.1983年的十七届国际计量大会通过，光在真空中 （1/299792458）秒内运行的路程定义为1米。
时间和空间是一切物质运动和存在的基本形式
二、物理学的发展
• 2600年前 • 1687年
实验报告要求
实验报告要求使用实验报告纸，作图部分必须使用坐标纸， 其内容包括： 实验名称 实验目的 实验仪器 实验概述：包括实验原理，原理草图，实验电路图，主要公式。 数据表格
1、信息齐全、格式规范。 2、字体工整、干净整洁。 3、表述正确、层次清楚。 4、图表合理、讨论认真。
物理实验的数据处理
大学物理实验 理论
本学期要做的实验
• 长度密度的测量 • 刚体转动的研究 • 电表改装 • 静电场描绘 • 杨氏模量 • 示波器 • 惠斯通电桥测电
阻
• 分光计的调整 • 声速的测量 • 线胀系数 • 牛顿环测量透镜
的曲率
• 分光计测量三棱 镜顶角
一 什么是物理学？
二 物理学是研究物质的结构、运动、相互 作用形式及其相互转化规律的科学。
速率范围 0（静止）——3 108 m/s（光速）
不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理理论研究
天体物理 粒子物理 两大尖端紧密衔接
星系团
微观
10-20 粒子 W+
+ 10-15
原子核
10-10 10-5
原子
1025 1020 1015 1010
1m 104
星系 宇观
Hale Waihona Puke Baidu太阳系
地球
介观 DNA 人
山 宏观
库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯
韦建立了电磁学理论 。
惠更斯、菲涅尔等建立了波动光学 • 至此，经典物理学理论体系的大厦巍然耸立!
20世纪
爱因斯坦独立创立了相对论;
普朗克、爱因斯坦、玻尔 德布罗意、 海森伯、薛定谔、 玻恩等人共同努力 创立了量子论和量子力学。
奠定了近代物理学的理论基础。
物理学在不断发展 前沿
经典物理也在发展 波动光学 信息光学
21世纪物理学的发展趋势 把对微观世界的研究与对宏观世界的研究结合起来
（二） 为什么学习物理学？
1.物理学是一切自然科学的基础 2. 物理学是认识世界，掌握世界的思维方法 3. 物理学是现代技术革命的先导
发展独立思考和独立创新的 一般能力，
时间：表征物质存在的持续性，物质运动的阶 段性和顺序性。用能周期性重复的现象来计量 时间。时间的国际单位是秒（s）
a.定义1秒为
平均太阳日的1/86400。（一个太阳日就是太阳相 继两次经过同一子午面的时间间隔。平均太阳日 就是全年太阳日的平均）
b.1956年定义1秒为
1900年太阳年1/31556925.9747。（一太阳年为太 阳两次通过春分点的时间间隔）
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
物理学是以实验为本 的科学
——杨振宁
自然科学理论不能离 开实验的基础 ——丁肇中
物理实验的目的
• 学习如何获取知识 • 培养获取知识能力 • 提高知识应用能力
1. 物理实验课的任务和要求
物理学是一门实验科学。物理实验 的基础知识、基本方法和基本技能是 一般工程技术人员所必须具备的。
• 17 世纪
古希腊的自然科学。
牛顿《自然哲学的数学原理》发表 物理学真正成为一门精确的科学；
在伽利略、开普勒工作基础上，牛 顿建立了完整的经典力学理论 ；
• 18-19世纪
• • •
在大量实验基础上，卡诺、焦耳、 开尔文、克劳修斯，建立了宏观热力学论；
克劳修斯、麦克斯韦、玻尔兹曼建立了
气体分子动理论；（热学）
给出待测量（其值或关系） 不确定度的计算 结果表达
课堂完成并签名
• 数据记录（数据须如实用钢笔或圆珠笔 记录并交任课老师签名，不得抄袭！否 则作零分处理。可附原始数据记录纸）
c.1967年第13届国际计量大会决定定义
1秒等于铯133原子基态的两个超细能级之间跃迁相 对应的辐射周期的9192631770倍。这就是原子钟。
精度为 10 12
空间：表征物质存在的广延性，物质之间的排列 顺序。空间两点的距离为长度，任何长度的测量 都是通过某一长度基准进行的。长度的米制标准 起a源.最于早法的国米。定义是通过巴黎的一条子午线从北极到
预习报告内容：
①实验名称，实验目的，实验仪 器；
②实验原理：包括实验简图（电 路图或光路图），主要公式；
③列出记录数据表格（分清已知 量、指定量、待测量和单位）。
无需照抄实验原理！
可充分利用时间预先了解实验仪 器。
实验操作要求
③如实记录实验数据和现象; 用钢笔或圆珠笔记录数据，原始数据不得
改动 ④整理仪器，清扫实验室。
1、物质的基本结构 2、物质间的相互作用
引力作用、电磁作用、强 相互作用、弱相互作用
3、物质最基本、最普遍的运动形式 及转化规律 机械运动 热运动 电磁运动（光）
原子和原子核内部的运动
物理学研究对象在十分广泛范围内运动
空间尺度（相差1046 m） 1026 m（约150亿光年）（宇宙）——10-20 m（夸克） 时间尺度 （相差1045 s ） 1018 s（150亿年）（宇宙年龄）——10-27 s（硬 射线周期）
④ 能够正确记录和处理实验数据、绘制曲线、 分析误差原因、说明实验结果、撰写合格的实 验报告；
⑤ 能够完成简单的设计性实验。
物理实验报告要求
1、信息齐全、格式规范。 2、字体工整、干净整洁。 3、表述正确、层次清楚。 4、图表合理、讨论认真。
预习要求
• 明确实验目的， • 预习实验原理， • 了解实验注意事项。 • 预习报告是实验工作的前期准备， 是写给自己参考用的，故要求简单明 了。实验前应清楚本次实验应达到什 么目的，通过什么实验方法和测量哪 些数据才能实现实验的目的。
(1) 物理实验课的任务
1) 通过对实验现象的观察、分析和对物理量的 测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理 的理解。
2) 培养与提高学生的科学实验能力。其中包括：
① 能够自行阅读实验教材或资料，做好实验前 的准备；
② 能够借助教材或仪器说明书，正确使用常用 仪器；
③ 能够运用物理学理论知识，对实验现象进行 初步分析判断；
赤道的一千万分之一。
b.1889年的一届国际计量大会通过，将保存在法国 国际计量局中的铂铱合金棒的两条刻线间距离定义 为1米。
c.1983年的十七届国际计量大会通过，光在真空中 （1/299792458）秒内运行的路程定义为1米。
时间和空间是一切物质运动和存在的基本形式
二、物理学的发展
• 2600年前 • 1687年
实验报告要求
实验报告要求使用实验报告纸，作图部分必须使用坐标纸， 其内容包括： 实验名称 实验目的 实验仪器 实验概述：包括实验原理，原理草图，实验电路图，主要公式。 数据表格
1、信息齐全、格式规范。 2、字体工整、干净整洁。 3、表述正确、层次清楚。 4、图表合理、讨论认真。
物理实验的数据处理
大学物理实验 理论
本学期要做的实验
• 长度密度的测量 • 刚体转动的研究 • 电表改装 • 静电场描绘 • 杨氏模量 • 示波器 • 惠斯通电桥测电
阻
• 分光计的调整 • 声速的测量 • 线胀系数 • 牛顿环测量透镜
的曲率
• 分光计测量三棱 镜顶角
一 什么是物理学？
二 物理学是研究物质的结构、运动、相互 作用形式及其相互转化规律的科学。
速率范围 0（静止）——3 108 m/s（光速）
不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理理论研究
天体物理 粒子物理 两大尖端紧密衔接
星系团
微观
10-20 粒子 W+
+ 10-15
原子核
10-10 10-5
原子
1025 1020 1015 1010
1m 104
星系 宇观
Hale Waihona Puke Baidu太阳系
地球
介观 DNA 人
山 宏观
库仑、奥斯特、安培、法拉第、麦克斯
韦建立了电磁学理论 。
惠更斯、菲涅尔等建立了波动光学 • 至此，经典物理学理论体系的大厦巍然耸立!
20世纪
爱因斯坦独立创立了相对论;
普朗克、爱因斯坦、玻尔 德布罗意、 海森伯、薛定谔、 玻恩等人共同努力 创立了量子论和量子力学。
奠定了近代物理学的理论基础。
物理学在不断发展 前沿