华中科技大学物理学院大学物理课件1-1ppt课件

激光约束核聚变
扫 描 隧 道 显 微 镜
高 能 加 速 器
力学篇
第一章
本章内容
Contents
chapter 1
描述质点运动的物理量
质点运动学两类基本问题 变速率曲线运动 相对运动
第一节
参考系
坐标系
θ
r
φ
运动质点 切线 法线
n
质点
理想化的物理模型的设立
既是理论研究的一种科学方法 也是有针对性地解决某种实际问题的常用手段
交作业时间：每周2上课之前
答疑：
时间：单周1和3，双周2和4，19:30~21:30
地点：周1和2：C5-116；周3和4：D9-A210
绪论
物理学
观测到最远
10 26
米
10 - 15
米
质子半径
类星体的距离
时空起源 粒子产生 普朗克时间
10
- 43 秒
10 39
秒
质子寿命
天体物理 粒子物理 两大尖端紧密衔接
运动方程的直角坐标表达式
k
这是用于描述三维空间运动的普遍方程
i
X
j
如果 则
质点在x-y平面运动
O
Y
轨迹方程
Z 若
只描述空间轨迹 的 分量式
不考虑时间关系
可由 运动方程
联立消去时间参量
得到只含 x
y z 关系的空间曲线方程
称为
例如：
O
X
Y
得 或 平面曲线
例
y
R O
x
Z
星系
夸克
-20 up 10
1025 1020 1015
星
宇观
太阳系 地球
微观
原子核
10-15
原子
1-10 1010 10-5 1m 105
山 人
介观 DNA
宏观
时空范围
深广度
从宇观到微观， 自然界只有四种相互作用：
万有引力 弱力 电磁力 1 1026 1037
强力
1039
(一）物理学的研究方法：
激 光 手 术 刀
激光制冷
1985年朱棣文在贝尔实验室实现了在 240µ K低温下冷却原子，1987 年他又 设计了一个“磁光阱”阻捕捉原子。 其后柯恩唐诺吉和菲力普斯又在朱棣 文研究的基础上，进一步降低了光冷 却的温度和改进了捕捉原子的方法， 冷却温度达到了1µ K以下!，这时候的 原子就只有慢慢爬行，束手就擒的份 了。
第一次 第二次 第三次
牛顿力学、热力学 （蒸汽机）工业革命 法拉第、麦克斯韦 （电器）工业革命 爱因斯坦、玻尔 （高速、微观）工业革命
下面是 第23届国际纯粹物理与应用物理联合会 决议中的一部分内容
·1999.3.16-21·美国亚特兰大
物理学是一项国际事业，它曾为人类文 明作出过巨大贡献；对当代的生活产生了不 可估量的影响；它对人类未来的进步起着关 键的作用。 物理学是一项激动人心的智力探险活动， 它鼓舞着年轻人，并扩展着我们关于大自然知 识的疆界。
华中科技大学 物理学院大学 物理课件1-1
课程安排
教材及参考书
教材： 大学物理（上、下），范淑华，项林川，华中科 技大学出版社，2011年 参考书： 物理学，（美）D.哈理德 R.瑞斯尼克 大学物理学（第二版），张三慧 普通物理学（第五版），程守洙 江之永 习题集: 工科物理基本训练, 魏京花
课程安排
考核方式
课程结束后进行结束性考试。 综合成绩由平时成绩和考试成绩两部分组成。
平时成绩占20%，期末考试成绩占80%。
公共邮箱：wulikejian2010@ 邮箱密码：1234567
课程安排
交作业:每周3,一般一周做二张纸 (4页, 两次课)由学习委员收齐后交给我.
通 知： 作业：作业缺交1/3者，综合成绩为0；
核 半 激 技 导 光 术 体 技 技 术 术 相对论
超 导 技 术
空 间 技 术
生 物 技 术
量子力学
„...
微电子信息存取技术 电 信 号 记 录 磁 信 号 记 录 光 信 号 记 录
微电子信息存取技术
பைடு நூலகம்
磁盘
扇区与磁畴
电磁感应式磁头
读与写
自旋电子学的应用：巨磁电阻(GMR) 效应（2007诺贝尔物理 奖）. 自从1988 年观察到这个效应,也是5 年多的时间,第一个商 品化的GMR产品就问世了. 过去十年中,计算机硬盘(HDD) 存储 的面密度从不足100Mb/i n2 猛升到10Gb/i n2 以上,巨磁电阻硬磁 盘(HDD) 已经成就了数千亿美元的工业,而另一个以磁随机存 储器(MRAM) 为核心的数千亿美元的工业正在兴起. 磁- 半导体 电子学、磁- 光- 半导体电子学已经形成.
观察实验 提出命题 推测答案
理论预言 实验检验 修改理论 应用
演绎法 ------ 推理、演算 归纳法 ------ 假设、模型 定性和半定量分析
直觉、想象力
不断地探索未知是物理学家一生的追求。
(二)物理学与科学技术
物理学 基本规律
自然科学的一切领域
生产技术的各个部门 （包括现代高新技术）
物理模型的应用要结合具体条件
例如，地球公转可视为质点；地球自转就不行。 但可以将地球分割成无数个质点绕地轴运动进行
研究，于是又开拓出一些新的物理模型 …
第二节
位矢
z Z
位
质点某时刻位置 P ( x, y, z )
是
置 矢 量
长度
k
i
X
j
y
x
O
Y
运动方程
Z
位矢
任意时刻
随时间变化
的位置
运动方程的分量式
物理学在培养化学家、工程师、计算机科 学家，以及其他物理科学和生物医学科学工作 者的教育中，是一个重要的组成部分。 物理学提供发展应用于医学的新设备和 新技术所需的基本知识，如计算机层析术 (CT)、核磁共振成象改善了我们生活的 质量。
重大新技术的产生总是经历长期的物理酝酿。
如爱因斯坦质量能量公式（1905） ----卢瑟福粒子散射（1909） ----核能利用（上世纪40年代以后） 如爱因斯坦受激辐射理论（1917） ----第一台激光器问世（1960） 如微电子技术的发展： 量子力学、固体能带理论（上世纪20、30年代） ----晶体管诞生（1947） ----集成电路（1962） ----大规模集成电路（上世纪70年代后期） ----人工微结构
法国科学家阿尔贝· 费 尔(左)和德国科学家 彼得· 格林贝格尔
电子的自旋方向有顺时针和逆时针两种，当电流经过磁体时， 如果电子的自旋方向和磁体的磁化方向平行，则电子很容易穿 过，反之，电子就很容易发生碰撞。前一种情况相当于电阻值 低，后一种情况相当于电阻值高，对应着1和0。巨磁阻磁头就 是应用了这种特性，相比传统磁头，它对电子的利用要更充分 一些。