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,*,绪论,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,大学物理,许瑞珍 贾谊明 编著,第1页,一.为何要学习“大学物理”？,物理学:,研究物质世界基本结构、基本相互作用和最普遍运动规律。,是一切自然科学和工程技术基础。,学习目标：,1.取得生活、学习、工作所需知识和技能。,2.开启智慧，取得科学思想、科学精神、科学态度,和科学方法熏陶和培养。,第2页,物理学与工程技术关系:,*第一次工业革命（1718世纪）：,建立在牛顿力学和热力学发展基础上，其标志是以蒸汽机为代表一系列机械产生和应用。,*第二次工业革命（19世纪）：,建立在电磁理论发展基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备出现和应用。,*第三次工业革命（20世纪）：,建立在相对论和量子力学发展基础上，其标志是以信息技术为代表一系列新学科、新材料、新能源、新技术兴起和发展。,第3页,电子和信息技术物理基础,1925年 量子力学建立,1926年 Fermi-Dirac 统计法提出,1929年 能带理论提出并得到证实，从理论上解释,了导体、半导体、绝缘体性质和区分；,Fermi面概念及其可测量提出,1947年 创造晶体管,（肖克莱、巴丁、布拉顿获1956年诺贝尔物理奖）,1957年 建立Fermi面编目,1962年 制成集成电路（IC）,1965年摩尔定律：芯片容量每1824个月翻倍。,70年代末 大规模和超大规模集成电路（VLIC）,第4页,核技术物理基础,1896年 Becquerel 发觉铀天然放射性,1905年 Einstein 创建狭义相对论，得,1911年 Rutherford 提出原子有核模型,1925年 量子力学建立,1932年 建立原子核 质子中子 模型,1933年 发觉人工放射性,1945年 实现核裂变原子弹,1952年 实现核聚变氢弹,1954年 建立第一座核电站,（安全、清洁、经济能源）,第5页,比较,原剪发觉（年）,工业产品（年）,经历时间（年）,电动机,1821,1886,65,真空管,1882,1915,33,无线电,1887,1922,35,X光,1895,1913,18,雷达,1935,1900,5,原子反应堆,1939,1942,3,半导体,1948,1951,3,激光,1958,1960,2,从基本原理转变为技术速度加紧,第6页,直接从各分支物理试验室移植到工业上新技术,纳米（）技术,皮秒（）技术,超导技术,.,IBM企业组成铂片表面“一氧化碳人”身高5纳米。,物理学,提供科学原理,指导技术路线选择和技术方案改进,培养技术人员科学品格和创新能力，使其眼光远，层次高，后劲足,第7页,生物物理学,是物理学与生物学相结合一门交叉学科，是生命科学主要分支学科和领域之一。,生物物理学,是应用物理学概念和方法硕士物各层次结构与功效关系、生命活动物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现物理特征生物学分支学科。,贝时璋,第8页,1786年L.伽伐尼研究了肌肉静电性质,1796年T.扬利用光波动学说、色觉理论研究了眼几何光学性质及心脏液体动力学作用,1895年W.C.伦琴发觉了 X射线后，几乎马上应用到医学实践,农业方面,为预防环境污染，取代农药和化肥除考虑生物路径(主要是微生物)外，更主要是寻找作物生长内在规律，依据作物本身物理或物理化学规律，来控制作物生长和能量合理利用。,第9页,物理学和生物学相互促进，共同发展。,首先，生物为物理提供了含有物理性质生物系统，另首先，物理为生物提供了处理问题工具。,生命科学研究不但依赖物理知识、它所提供仪器，也,依靠它所提供思想方法,。,第10页,二.学什么？,知识、方法、科学观念,“物”,物质世界,“理”,普遍规律,速率,大小或距离,10,20,m,10,5,m,0.01,c,c,狭义,相对论,广义,相对论,量子理论,狭义相对论,量子理论,牛顿物理学,禁区,禁区,第11页,经典物理,力学（实物粒子）,电磁学（场）,热力学 统计物理（多粒子体系）,相对论力学,量子力学,量子统计物理,相对论,量子力学,相对论,量子场论,？,物理学基本框架,分支学科：,激光物理，半导体物理，原子物理，核物理,交叉学科：,生物物理，量子化学，地球物理，海洋物理,第12页,我们能够把组成这个“世界”这些运动事物复杂组合，想象整天神们下一盘巨大象棋，而我们是这局棋观众。我们不知道奕棋规则，允许我们做就是观看这场棋赛。当然，假如看时间够长，我们终究能看出几条规则来。这些奕棋规则就是我们所说,基础物理学,。假如你会下棋就一定知道，学会全部规则是轻易，而要选择最正确走法或了解人家为何这么走则往往很困难。在自然界中也是如此，只是程度更厉害除了我们还不知道全部规则之外，用已知规则我们确实能解释事物也是非常有限，因为全部情况都极其复杂，我们不能用这些规则领会这盘棋走法，更不用说预言下一步将发生什么情况了。所以，我们只能满足于奕棋规则这个比较基本问题。,费曼,R.P.Feynman（19181988）,第13页,物理书都充满了复杂数学公式。可是思想及理念，而非公式，才是每一物理理论开端。,爱因斯坦,物理学进化,要依据物理学特点进行学习,三、怎么学？,物理学基本思想方法：,用模型来描述自然，用数学来表示模型，用试验来检验模型。,第14页,学习物理知识要注意,整体性,、,发展性,和,迁移性,。,整体性,注意掌握知识结构和联络,形成物质世界整体物理图象,防止：,只见树木，不见森林。,只好到一堆支离破碎公式。,第15页,发展性,不停从新角度审阅和了解物理概念和规律，关注其内涵丰富，应用扩展，相互关系改变。,例,质量,初中：,大学：,高中：,惯性质量,引力质量,第16页,注意提升应用物理知识了解、处理实际问题能力。,迁移性,发展独立思索和独立判断普通能力，应该一直放在首位，而不应该把取得专业知识放在首位。,假如一个人掌握了他学科基础理论，而且学会了独立地思索和工作，他必定会找到他自己道路，而且比起那种主要以取得细节知识为其培养内容人来说，他一定会更加好地适应进步与改变。,阿尔伯特.爱因斯坦,德裔（美）爱因斯坦,(1879-1955),第17页,1957年因为提出“弱相互作用中宇称不守恒”观念被试验证实而共同取得诺贝尔物理学奖,杨振宁,李政道,第18页,丁肇中,因为发觉J粒子，取得1976年诺贝尔物理学奖,朱棣文,因“发展了用激光冷却和捕捉原子方法”而取得1997年诺贝尔物理学奖,第19页,高锟（光纤之父）,获诺贝尔物理学奖 英籍华裔物理学家。前香港汉字大学校长。,崔琦：,因为在分数量子霍尔效应现象研究于1998年10月13日取得诺贝尔物理学奖,第20页,预 备 知 识,一,、微积分初步,二,、矢量基本知识,第21页,一,、微积分初步,1.导数及几何意义,函数 在 处导数等于,曲线在点,处,切线斜率,任意点导数表示,曲线,在任意点 ，处,切线斜率,第22页,练习：,求以下函数导数,第23页,2.微分,称为函数 对 微分,例：求以下各函数微分,第24页,3.定积分及其几何意义,第25页,物理量按数学性质分类：,标量,算术量：质量（只有正值）,代数量：电荷 ，电流强度,矢量：力 ，场强 ，磁感应强度,二,、矢量基本知识,第26页,a,、几何表示 有指向线段,大小,1、矢量表示：,b,、解析表示,矢量相等：,大小相同，方向相同,单位矢量：,长度为一个单位矢量,第27页,平行四边形法则,三角形法则,2、矢量运算法则,(1)加法,第28页,(2)数乘,第29页,(4)矢量标积（点积、内积）,标积满足,交换律：,分配律：,比如：功,第30页,尤其注意：,第31页,(5)矢量矢积（叉积、外积）,方向,大小为平行四边形面积,第32页,矢积性质,：,矢量与标量不能相等！,比如力矩,第33页,5、矢量导数,第34页,导数,积分,第35页,练习,第36页,0,已知：,求：,解：,第37页,