大学物理Ⅳ.pptx

作业要求两个作业本（写上班级、姓名、学号）交作业时间：周二（一周一次）题做到作业本上（写清习题集或教材、章、题 型、题号；不用抄原题）需要计算得到的，要给出计算过程图、坐标系的建立独立完成，严禁抄袭大学物理提高课大学物理提高课公选课：2学分；32学时；第1-8周 周二、四9-10节 为大学物理竞赛补课：近代物理等报名只能通过理化教研室获得学分必须参加大学物理竞赛，否则大学物理提高课不及格这学期末报名，这学期末报名，期末考试不及格者不予报名；期末考试不及格者不予报名；结合结合期末成绩进行期末成绩进行筛选筛选大学物理竞赛大学物理竞赛这学期末报名，这学期末报名，期末考试不及格者不予报名；期末考试不及格者不予报名；最后最后视报名情况和下学期表现进行视报名情况和下学期表现进行筛选筛选课时类型：讲解课和习题课交 作 业：由课代表收齐交到理化教研室外的 作业箱内答疑时间：周二 12:15-13:15 答疑地点：四教西202 理化教研室办公地点：四教西202 理化教研室 3665电子邮件：教材与习题集教材：物理学（第五版）马文蔚等编，高等教育出版社，2006习题集：大学物理习题集王济民等编，科学出版社，2004参 考 书大学物理教程（第二版）吴锡珑主编，高等教育出版社，1999-2002大学基础物理学（第二版）张三慧主编，清华大学出版社，2007普通物理学（第六版）程守洙等编，高等教育出版社，2006大学物理学史可信主编，科学出版社，2009大学要带给我们什么？大学要带给我们什么？首先要带给我们现代文明的教养；首先要带给我们现代文明的教养；其次是发展我们的洞察力、鉴赏力和批判性其次是发展我们的洞察力、鉴赏力和批判性的思考力，帮助我们获得作为知识分子的品格；的思考力，帮助我们获得作为知识分子的品格；第三是专业知识和专业技能。第三是专业知识和专业技能。培养有教养的公民，文明的传承者，继承者。培养有教养的公民，文明的传承者，继承者。为人与为学是什么关系？为人与为学是什么关系？一、为什么要学习大学物理？一、为什么要学习大学物理？物理学是关于自然界最基本形态的科学，研究物理学是关于自然界最基本形态的科学，研究宇宙间物质存在的各种主要的各种基本形式、运动宇宙间物质存在的各种主要的各种基本形式、运动和转化以及内部结构的基本规律。和转化以及内部结构的基本规律。20世纪对人类最有影响的科技人物世纪对人类最有影响的科技人物20世世纪纪最最伟伟大大的的科科学学家家 阿阿尔尔伯伯特特 爱爱因因斯斯坦坦量量子子力力学学之之父父 马马克克斯斯 普普朗朗克克量子力学的奠基人量子力学的奠基人 尼尔斯尼尔斯 玻尔玻尔20世纪最伟大的数学家世纪最伟大的数学家达维德达维德 希尔伯特希尔伯特现代遗传学的先驱现代遗传学的先驱 托马斯托马斯 摩尔根摩尔根现代物理学的揭幕人现代物理学的揭幕人 威廉威廉 伦琴伦琴现代地质学的奠基人现代地质学的奠基人阿尔弗雷德阿尔弗雷德 魏格纳魏格纳精神分析心理学创始人精神分析心理学创始人 希格蒙德希格蒙德 弗洛伊德弗洛伊德近代最伟大的发明家近代最伟大的发明家 托马斯托马斯 爱迪生爱迪生环保运动之母环保运动之母 蕾切尔蕾切尔 卡逊卡逊上帝的终结者上帝的终结者史蒂芬史蒂芬 霍金霍金数数字字时时代代的的神神话话 比比尔尔 盖盖茨茨千年最伟大的思想家千年最伟大的思想家1.马克思马克思 （德国思想家）（德国思想家）6.霍金霍金 （英国理论物理学家）（英国理论物理学家）2.爱因斯坦爱因斯坦 （犹太裔科学家）（犹太裔科学家）7.康德康德 （德国哲学家）（德国哲学家）3.牛顿牛顿 （英国物理学家）（英国物理学家）8.笛卡儿笛卡儿 （法国数学家）（法国数学家）4.达尔文达尔文 （英国科学家）（英国科学家）9.麦克斯韦麦克斯韦（英国物理学（英国物理学)5.阿奎那阿奎那（意大利经院哲学家）（意大利经院哲学家）10.尼采尼采 （德国哲学家）（德国哲学家）对于任何专业，大学基础物理课的目的，对于任何专业，大学基础物理课的目的，都是使学生对物理学的内容和方法，工都是使学生对物理学的内容和方法，工作语言，概念和物理图象，其历史、现作语言，概念和物理图象，其历史、现状和前沿等方面，从整体上有个全面的状和前沿等方面，从整体上有个全面的了解。这是一门培养和提高学生科学素了解。这是一门培养和提高学生科学素质，科学思维方法和科学研究能力的重质，科学思维方法和科学研究能力的重要基础课。要基础课。1、为人才培养提供了必要的科学基础、为人才培养提供了必要的科学基础参考书：参考书：物理学照亮世界物理学照亮世界赵凯华赵凯华赵凯华赵凯华*第一次工业革命（第一次工业革命（1718世纪）：建立在牛顿力学和世纪）：建立在牛顿力学和热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。系列机械的产生和应用。*第二次工业革命（第二次工业革命（19世纪）：建立在电磁理论发展的世纪）：建立在电磁理论发展的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现和应用。和应用。*第三次工业革命（第三次工业革命（20世纪）：建立在相对论和量子力世纪）：建立在相对论和量子力学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。三次工业革命三次工业革命2、物理学是众多工程技术发展的基石、物理学是众多工程技术发展的基石 如如:力学与超声技术、航天技术力学与超声技术、航天技术 热学与低温技术热学与低温技术 电磁学与磁悬浮技术、超导技术、微电子技术电磁学与磁悬浮技术、超导技术、微电子技术 光学与激光技术、光纤通信技术光学与激光技术、光纤通信技术 核能与新能源技术核能与新能源技术 量子力学与扫描显微术、量子计算机量子力学与扫描显微术、量子计算机3、物理学是当代高技术的重大支柱、物理学是当代高技术的重大支柱 从适应未来的角度，我们必须学习了解一些当代从适应未来的角度，我们必须学习了解一些当代高技术知识和发展动向，这样，在飞速发展的科学技高技术知识和发展动向，这样，在飞速发展的科学技术面前，我们完全可以做到不落伍，从而主动跟踪世术面前，我们完全可以做到不落伍，从而主动跟踪世界科技水平的进步，正确地选择、设计和创造自己的界科技水平的进步，正确地选择、设计和创造自己的未来，成为未来，成为21世纪的强者。而学好世纪的强者。而学好物理物理是基础是基础.全世界工科大学无一例外将全世界工科大学无一例外将物理物理作为重要基础课作为重要基础课没有这个基础会怎样？没有这个基础会怎样？不仅仅是为后续课服务不仅仅是为后续课服务不仅仅是为专业服务不仅仅是为专业服务立足于提高自身科学素质，有益于终身学习立足于提高自身科学素质，有益于终身学习和发展和发展物物理理学学提供科学原理提供科学原理指导技术路线的选择和技术方案的改进指导技术路线的选择和技术方案的改进培养技术人员的科学品格和创新能力，培养技术人员的科学品格和创新能力，使其眼光更远，层次使其眼光更远，层次更更高，后劲高，后劲更更足足二二.学什么？学什么？知识、方法、科学观念知识、方法、科学观念“物物”物质世界物质世界 “理理”普遍规律普遍规律1.学习物理知识学习物理知识:要注意要注意 整体性整体性、发展性发展性和和迁移性迁移性。(重要的、新颖的、现代的。重要的、新颖的、现代的。)波粒波粒二象二象性性力学力学热学热学波波粒子粒子振动振动波波动动光光学学电磁电磁学学量子量子力学力学物质结构层次物质结构层次实物实物分子分子原子原子原子核原子核质子质子夸克夸克电子（轻子）电子（轻子）规范粒子规范粒子场场中子中子 物质存在的基本形式物质存在的基本形式实物和场实物和场场场:无静止质量无静止质量,不具有不可入性，以连续形式存在，不具有不可入性，以连续形式存在，具有可叠加性，具有可叠加性，不能作为参考系不能作为参考系。*实物周围存在相关的场，场传递实物间的相互作用，实物周围存在相关的场，场传递实物间的相互作用，场和实物可以相互转化场和实物可以相互转化现代物理认为场是更基本的，粒子只是场处于激发现代物理认为场是更基本的，粒子只是场处于激发态的表现。态的表现。实物：实物：具有质量、不可入性，以空间间断形式存在。具有质量、不可入性，以空间间断形式存在。宏观客体服从因果律宏观客体服从因果律微观客体服从统计规律微观客体服从统计规律介观客体一定条件下出现量子效应介观客体一定条件下出现量子效应物理学的研究范围物理学的研究范围空间空间质子半径质子半径 10-15m 哈勃半径哈勃半径 1026 m时间时间不稳定粒子（不稳定粒子（Z0）寿命）寿命 10-25 s 宇宙年龄宇宙年龄 1018 s 2.学习物理方法学习物理方法观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、类比、理想化、假说类比、理想化、假说.例如：例如：理想化方法理想化方法理想模型（质点、刚体、单摆、理想气体理想模型（质点、刚体、单摆、理想气体)理想实验（伽利略、牛顿理想实验（伽利略、牛顿.）理想过程理想过程 (准静态、绝热准静态、绝热)观察观察-对现象的考察和研究对现象的考察和研究 1581年伽利略在年伽利略在教堂作礼拜，司事教堂作礼拜，司事灌注油灯后，观察灌注油灯后，观察灯摆动的等时性。灯摆动的等时性。丹麦科学家第谷布拉赫观察天上的丹麦科学家第谷布拉赫观察天上的星星达二十年之久，为开普勒发现行星星达二十年之久，为开普勒发现行星三大定律奠定了基础。星三大定律奠定了基础。哈勃望远镜哈勃望远镜 目前哈勃望远镜也是为了观察宇宙目前哈勃望远镜也是为了观察宇宙星系的变化。星系的变化。实验：实验：例如：例如：电磁感应定律电磁感应定律是是法拉第经过实验室中法拉第经过实验室中10年反复研究得到的。年反复研究得到的。1974年年11月月16日丁肇中日丁肇中发现发现 J粒子粒子也是在实也是在实验室发现。验室发现。NS把自然界的现象经过人为简化把自然界的现象经过人为简化（乃至建立模型）在实验室重乃至建立模型）在实验室重现，或进行计算机模拟等，然现，或进行计算机模拟等，然后进行反复研究。后进行反复研究。荣获诺贝尔奖的荣获诺贝尔奖的 第三位华裔学者第三位华裔学者观察和实验主要使我们获观察和实验主要使我们获得第一手材料得第一手材料.假说假说：在事实较少和有限的情况下，提出的一种在事实较少和有限的情况下，提出的一种假说。但假说不等于瞎说。假说。但假说不等于瞎说。很多理论往往是通过多次假说，依据新的实验事实很多理论往往是通过多次假说，依据新的实验事实逐渐修正得到的（逐渐修正得到的（如光的理论、量子理论等等）如光的理论、量子理论等等）。理论：理论：在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、在有充分实验事实的基础上归纳出来的原理、定律、规律等。定律、规律等。当然，理论应当足够准确地反映物质运动的规律当然，理论应当足够准确地反映物质运动的规律.3.学习先进的科学观念学习先进的科学观念*物理学描述的是关于实在世界的模型物理学描述的是关于实在世界的模型物理概念、规律与自然实在并非完全同一。人类是依物理概念、规律与自然实在并非完全同一。人类是依靠建立模型、不断改进模型来逐渐认识自然的。靠建立模型、不断改进模型来逐渐认识自然的。避免僵化，寻求发展和创新！避免僵化，寻求发展和创新！三三.怎样学怎样学?(常识常识)书山有路书山有路勤勤为径为径,学海无涯学海无涯悟悟作舟作舟要求要求:1.课内课内2.课外课外 主动学习、积极思考主动学习、积极思考作业作业,现代物理知识等现代物理知识等高中物理和大学物理比较高中物理和大学物理比较恒定恒定 变化变化直线直线 曲线曲线特殊特殊 一般一般例例1 质量为质量为 m 的炮弹，射出速度为的炮弹，射出速度为 v0，射出角为射出角为 ，炮弹所受的阻力与速度的，炮弹所受的阻力与速度的大小成正比，研究炮弹的运动情况大小成正比，研究炮弹的运动情况.V0f OXY由由得得ABmF 一质点在一质点在 的作用下的作用下，质点，质点沿曲线运动，求质点从沿曲线运动，求质点从A点运动到点运动到B点过程中，点过程中，力对质点所作的功。力对质点所作的功。例例2？mFmF使用全新的数学工具矢量运算和微积分运算，也是困难之一虽然对学习内容不陌生，仍需以初学者的心态去认真学习反映物体运动特征的物理量随时空变化而变化，是时空坐标的函数，运用微积分求得运动方程和运动状态，大学物理与中学物理最显著的区别科学是内在的统一体，它被分解为单科学是内在的统一体，它被分解为单独的部门不是由于事物的本质，而是独的部门不是由于事物的本质，而是由于人类认识能力的局限性。实际上由于人类认识能力的局限性。实际上存在着从物理学到化学、通过生物学存在着从物理学到化学、通过生物学到人类学到社会学的连续链条。到人类学到社会学的连续链条。普朗克普朗克 波粒波粒二象二象性性力学力学热学热学波波粒子粒子振动振动波波动动光光学学电磁电磁学学量子量子力学力学物理与电气的关系物理与电气的关系物理注重物理注重基本原理与使用范围基本原理与使用范围 电气注重电气注重应用、规模化、产业化应用、规模化、产业化除了电磁学，别的分支与电气有联系吗？除了电磁学，别的分支与电气有联系吗？磁场能量磁场能量光学、力学、热学光学、力学、热学变摆长单摆变摆长单摆电气专业发展目标服务人类，不局限于电气方向本身；电气专业发展目标服务人类，不局限于电气方向本身；分析需求，进行设计，满足要求分析需求，进行设计，满足要求高铁、磁悬浮高铁、磁悬浮极端条件下输变电极端条件下输变电力力 学学研研 究究 机机 械械 运运 动动 规规 律律物体之间相对物体之间相对位置的改变位置的改变运运 动动 学学动动 力力 学学静静 力力 学学质质点点力力学学刚刚体体力力学学弹弹性性力力学学流流体体力力学学F、m牛顿定律牛顿定律运动学运动学静力学静力学动量动量守恒守恒能量能量守恒守恒刚体刚体力学力学流体流体力学力学弹性弹性力学力学