为什么要学物理学课件
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物理学研究的内容
物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式和规律 以及物质的最基本结构的科学！
4
一、物理学与物质世界
世界是物质的，物质是运动的，运动是永恒的。
1. 认识世界 认识宇宙
物理学研究的对象十分广泛 ：宇观 宏观 微观 空间尺度(相差1045－1046) 1026 m(约150亿光年)(宇宙)——10-20 m(夸克) 时间尺度(相差1045) 1018s 150亿年(宇宙年龄)
大学物理(工科) 上
主讲教师: 宋根宗 2014.03～2014.07
1
绪论
为什么要学习物理学? 怎样学习大学物理?
2
为什么要学习物理学?
一、物理学与物质世界 二、物理学与自然科学 三、物理学与应用技术
3
什么是物理学？
物理学是研究物质的基本结构、物质间的基本相互作用 和物质运动所遵循的普遍规律的科学。 物理学是自然科学的一门重要基础学科； 物理学是人类物质文明发展的基础和动力； 物理学是一种哲学观和方法论。
汽车的驱动力、阻力矩问题 平稳性与汽车的减震问题 汽车的制动器与离合器问题
——力学
M0 F0 R M f f R
f kx f N
汽车的发动机工作效率问题
——热学
热力学第二定律、卡诺定理、循环效率
1 Q2
Q1
15
SUCCESS
THANK YOU
2019/9/12
2. 家用电 电冰箱器——制冷机
3. 物理学发展史简介
• 物理学发展可分为三个时期： • 公元前2000年——公元1600年：古代物理学发展时期
——物理学萌芽期 • 1600年——1900年：经典物理学建立和完成时期 • 1900年——1930年：现代物理学发展时期 • 1930年——现在：粒子物理、天体物理、生物物理等
14
三、物理学与应用技术 1. 迅速发展的汽车工业
空调机
Q2 Q2
A Q1 Q2
热力学第二定律，卡诺定理，制冷系数
微波炉
电磁场 位移电流 电介质极化
Id
dD dt
D
Id S t d S
麦克斯韦方程组
D0E P
改变电偶极矩，使电介质反复极化，使分子热运动
加剧，有热效应，但与焦耳热完全不同——微波炉
2. 物理学是当代工程技术的基础
物理学的三次大的突破，导致了三次大的工业革命：
18世纪 热力学与统计 物理学的发展
推动了第一次产业 革命,使人类进入 了“蒸汽机时代”
19世纪末 20世纪初 电磁学的发展
推动了第二次产业 革命使人类进入了
“电气化时代”
20世纪初~现在 相对论与
量子物理学
推动了电子学信息技 术的发展——第三次 产业革命使人类进入 了“信息化时代”
8
3. 建立正确的宇宙观和时空观
辩证唯物论的基本观点： 世界是物质的，物质是运动的，运动是永恒的。
牛顿绝对时空观： 时间和空间是绝对的、均匀的、相互独立的。
爱因斯坦相对论时空观： 时间和空间是相对的、相互关联的，“同
时”是相对的，而且时间和空间与物质的存在有关 ，离开物质谈时间是没有意义的。
有了正确的宇宙观、世界观和时空观——人生观
…
流体力学 弹性力学 无线电电子学 金属物理学 半导体物理 电介质物理学 超导物理学 等离子体
物理 天文学 物理化学 生物物理 固体发光 液晶及激 相对论 量子场论 粒光子…物理 天体物理 量子力
学… 核物理 固体物理 统计物理 电动力学 理论物
理… 力学 热学 电磁学 光学 原子物理学 …
物理学
11
人类宇宙观的发展：
亚里斯多德
哥白尼
“地心说”
“日心说”
开普勒 “行星运动
三定律”
爱因斯坦广义相对论 哈勃红移
“永恒的宇宙” 是演化的是有起源的
7
现代宇宙学： 宇宙由1250亿个星系组成，每个星系由数千亿 个恒星组成，浩瀚的宇宙起源于大约150亿年 前的一次大爆炸，从那时起至今整个宇宙处于 不断的膨胀之中，今后宇宙是永远膨胀下去， 还是膨胀到一定时候再收缩？或者是其他的命 运？还有待于继续研究。
印机、激光制版机)、激光生物应用、激光医学应用(
激光刀、激光治疗)、激光测距、激光测速、激光导向
目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸
克(quark), 即认为quark没有内部结构, 但近来有消 息称：quark 也可一分为二。
6
天体物理学(宇观理论) 标准宇宙模型 分析宇宙的起源 大爆炸宇宙学 从遥远的过去宇宙产生于大爆炸 绝热膨胀至今 我们生活在这样的世界中
人们从自己向大尺度Βιβλιοθήκη Baidu问 以探索宇宙的奥秘
9
二、物理学与自然科学
建楼房为什么要打地基？ 如果地基打得不好, 就 会发生……
1. 物理学是自然科学的基 础
物理学是理工科各专业的重要基础课
现在许多大学的人文、社科、经济、管理等专业 也开设物理学课程
10
电子技术 电工与电子学 传感器与测量技术 真空 技术 金属材料及热处理 材料力学性能 电子电路 电磁场与微波技术 微机原理 电子与现代通信系统
——10-27s(硬 射线周期)
速率范围：0(静止)
——3108 m/s(光速)
5
2. 当今物理学的两个前沿领域
粒子物理学(研究微观粒子的组成、结构、相 互转换、相互作用和运动规律的理论——高能物理学)
建立标准模型—认定基本粒子—揭示物质的 组成。 高能物理实验(实验手段) —北京正负电子对撞机， 合肥同步辐射加速器，兰州重离子加速器 欧洲大型强子对撞机 人们从自己向小尺度追问—以探索物质的组成。
17
3. 信息存储技术
磁盘（软盘、硬盘、U盘…）——电磁记录
光盘——激光信息处理：极高的信息存储密度、 读取信息时间短、使用寿命长
4. 激光技术的应用
爱因斯坦 受激辐射理论(1917)
第一台激光器(1960)
激光技术的应用：光通信、光计算、激光加工(焊接、
切割)、激光印刷(激光打印机、激光照排机、激光复
12
物理学的新突破
卢瑟福 粒子
散射实验(1909)
爱因斯坦 受激辐射理论
(1917) 量子力学 费米狄拉克统计 固体能带理论(20年代
) 微结构物理(物理) 以物理学成果为基础
重大新技术领域出现
核能利用(40年代以后)
第一台激光器(1960)
晶体管诞生(1947) 集成电路(1962) 大规模集成电路 (70年代后期) 信息技术的产生 和发展的硬件部分 13
物理学是研究物质最基本、最普遍的运动形式和规律 以及物质的最基本结构的科学！
4
一、物理学与物质世界
世界是物质的，物质是运动的，运动是永恒的。
1. 认识世界 认识宇宙
物理学研究的对象十分广泛 ：宇观 宏观 微观 空间尺度(相差1045－1046) 1026 m(约150亿光年)(宇宙)——10-20 m(夸克) 时间尺度(相差1045) 1018s 150亿年(宇宙年龄)
大学物理(工科) 上
主讲教师: 宋根宗 2014.03～2014.07
1
绪论
为什么要学习物理学? 怎样学习大学物理?
2
为什么要学习物理学?
一、物理学与物质世界 二、物理学与自然科学 三、物理学与应用技术
3
什么是物理学？
物理学是研究物质的基本结构、物质间的基本相互作用 和物质运动所遵循的普遍规律的科学。 物理学是自然科学的一门重要基础学科； 物理学是人类物质文明发展的基础和动力； 物理学是一种哲学观和方法论。
汽车的驱动力、阻力矩问题 平稳性与汽车的减震问题 汽车的制动器与离合器问题
——力学
M0 F0 R M f f R
f kx f N
汽车的发动机工作效率问题
——热学
热力学第二定律、卡诺定理、循环效率
1 Q2
Q1
15
SUCCESS
THANK YOU
2019/9/12
2. 家用电 电冰箱器——制冷机
3. 物理学发展史简介
• 物理学发展可分为三个时期： • 公元前2000年——公元1600年：古代物理学发展时期
——物理学萌芽期 • 1600年——1900年：经典物理学建立和完成时期 • 1900年——1930年：现代物理学发展时期 • 1930年——现在：粒子物理、天体物理、生物物理等
14
三、物理学与应用技术 1. 迅速发展的汽车工业
空调机
Q2 Q2
A Q1 Q2
热力学第二定律，卡诺定理，制冷系数
微波炉
电磁场 位移电流 电介质极化
Id
dD dt
D
Id S t d S
麦克斯韦方程组
D0E P
改变电偶极矩，使电介质反复极化，使分子热运动
加剧，有热效应，但与焦耳热完全不同——微波炉
2. 物理学是当代工程技术的基础
物理学的三次大的突破，导致了三次大的工业革命：
18世纪 热力学与统计 物理学的发展
推动了第一次产业 革命,使人类进入 了“蒸汽机时代”
19世纪末 20世纪初 电磁学的发展
推动了第二次产业 革命使人类进入了
“电气化时代”
20世纪初~现在 相对论与
量子物理学
推动了电子学信息技 术的发展——第三次 产业革命使人类进入 了“信息化时代”
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3. 建立正确的宇宙观和时空观
辩证唯物论的基本观点： 世界是物质的，物质是运动的，运动是永恒的。
牛顿绝对时空观： 时间和空间是绝对的、均匀的、相互独立的。
爱因斯坦相对论时空观： 时间和空间是相对的、相互关联的，“同
时”是相对的，而且时间和空间与物质的存在有关 ，离开物质谈时间是没有意义的。
有了正确的宇宙观、世界观和时空观——人生观
…
流体力学 弹性力学 无线电电子学 金属物理学 半导体物理 电介质物理学 超导物理学 等离子体
物理 天文学 物理化学 生物物理 固体发光 液晶及激 相对论 量子场论 粒光子…物理 天体物理 量子力
学… 核物理 固体物理 统计物理 电动力学 理论物
理… 力学 热学 电磁学 光学 原子物理学 …
物理学
11
人类宇宙观的发展：
亚里斯多德
哥白尼
“地心说”
“日心说”
开普勒 “行星运动
三定律”
爱因斯坦广义相对论 哈勃红移
“永恒的宇宙” 是演化的是有起源的
7
现代宇宙学： 宇宙由1250亿个星系组成，每个星系由数千亿 个恒星组成，浩瀚的宇宙起源于大约150亿年 前的一次大爆炸，从那时起至今整个宇宙处于 不断的膨胀之中，今后宇宙是永远膨胀下去， 还是膨胀到一定时候再收缩？或者是其他的命 运？还有待于继续研究。
印机、激光制版机)、激光生物应用、激光医学应用(
激光刀、激光治疗)、激光测距、激光测速、激光导向
目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸
克(quark), 即认为quark没有内部结构, 但近来有消 息称：quark 也可一分为二。
6
天体物理学(宇观理论) 标准宇宙模型 分析宇宙的起源 大爆炸宇宙学 从遥远的过去宇宙产生于大爆炸 绝热膨胀至今 我们生活在这样的世界中
人们从自己向大尺度Βιβλιοθήκη Baidu问 以探索宇宙的奥秘
9
二、物理学与自然科学
建楼房为什么要打地基？ 如果地基打得不好, 就 会发生……
1. 物理学是自然科学的基 础
物理学是理工科各专业的重要基础课
现在许多大学的人文、社科、经济、管理等专业 也开设物理学课程
10
电子技术 电工与电子学 传感器与测量技术 真空 技术 金属材料及热处理 材料力学性能 电子电路 电磁场与微波技术 微机原理 电子与现代通信系统
——10-27s(硬 射线周期)
速率范围：0(静止)
——3108 m/s(光速)
5
2. 当今物理学的两个前沿领域
粒子物理学(研究微观粒子的组成、结构、相 互转换、相互作用和运动规律的理论——高能物理学)
建立标准模型—认定基本粒子—揭示物质的 组成。 高能物理实验(实验手段) —北京正负电子对撞机， 合肥同步辐射加速器，兰州重离子加速器 欧洲大型强子对撞机 人们从自己向小尺度追问—以探索物质的组成。
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3. 信息存储技术
磁盘（软盘、硬盘、U盘…）——电磁记录
光盘——激光信息处理：极高的信息存储密度、 读取信息时间短、使用寿命长
4. 激光技术的应用
爱因斯坦 受激辐射理论(1917)
第一台激光器(1960)
激光技术的应用：光通信、光计算、激光加工(焊接、
切割)、激光印刷(激光打印机、激光照排机、激光复
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物理学的新突破
卢瑟福 粒子
散射实验(1909)
爱因斯坦 受激辐射理论
(1917) 量子力学 费米狄拉克统计 固体能带理论(20年代
) 微结构物理(物理) 以物理学成果为基础
重大新技术领域出现
核能利用(40年代以后)
第一台激光器(1960)
晶体管诞生(1947) 集成电路(1962) 大规模集成电路 (70年代后期) 信息技术的产生 和发展的硬件部分 13