請(qǐng)把手機(jī)調(diào)成靜音 震動(dòng)或關(guān)閉 北京化工大學(xué)本科生課程 大學(xué)物理學(xué) I CourseofCollegePhysics I 理學(xué)院物理學(xué)部2014 02 13 參考教材 1 張三慧 大學(xué)物理學(xué) 北京 清華大學(xué)出版社 2 張達(dá)宋 物理學(xué)基本教程 北京 高等教育出版社 3 馬文蔚等 物理學(xué) 北京 高等教育出版社 關(guān)于物理學(xué) 一個(gè)錯(cuò)誤但流行的觀念 目前一個(gè)廣為流傳但是非常錯(cuò)誤的觀念 那就是認(rèn)為物理學(xué)作為一個(gè)有科學(xué)意義和價(jià)值的研究領(lǐng)域已經(jīng)大為過(guò)時(shí)了 然而事實(shí)是 在物理學(xué)領(lǐng)域 亟待我們?nèi)ネ姨剿鞯目茖W(xué)規(guī)律和我們已經(jīng)探知的科學(xué)規(guī)律一樣多 JohnMaddox Nature 雜志前主編 決不要把學(xué)習(xí)看成是任務(wù) 而應(yīng)看成是一個(gè)令人羨慕的機(jī)會(huì) 為了你們自己的歡樂(lè)和今后你們工作所屬社會(huì)的利益 去學(xué)習(xí) A 愛(ài)因斯坦 無(wú)論您從事什么 都應(yīng)該好好編織自己的夢(mèng)想 既然選擇了攻讀研究生學(xué)位 就應(yīng)該腳踏實(shí)地的走好這幾年 不能辜負(fù)親人的期望 更不能對(duì)不起自己 對(duì)任何領(lǐng)域的學(xué)生來(lái)說(shuō) 閱讀相關(guān)的原始文獻(xiàn)都是極有益處的 因?yàn)樘幵陔r形中的科學(xué)最容易被消化 JamesClarkMaxwell 一個(gè)小建議 緒論 一 物理學(xué)與物質(zhì)世界 二 物理學(xué)與科學(xué)技術(shù) 三 幾點(diǎn)說(shuō)明 大學(xué)物理 一 物理學(xué)與物質(zhì)世界 物理學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科 探索物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 是自然科學(xué)的基礎(chǔ) 物質(zhì) 一切物質(zhì)都在不停地運(yùn)動(dòng)著 機(jī)械運(yùn)動(dòng) 分子熱運(yùn)動(dòng) 電磁運(yùn)動(dòng) 基本 粒子的運(yùn)動(dòng) 1 空間尺度 物理學(xué)的研究對(duì)象十分廣泛 宇宙學(xué) 粒子物理學(xué)的奇妙銜接 2 時(shí)間尺度 現(xiàn)代的標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型告訴我們 宇宙是在一百多億年前的一次大爆炸中誕生的 以s 秒 為單位 宇宙的年齡約為1018s的數(shù)量級(jí) 銀河系 人們從自己向小尺度追問(wèn) 粒子物理學(xué) 質(zhì)子 中子由夸克組成 夸克是不是最基本的粒子 人們從自己向大尺度追問(wèn) 天體物理學(xué) 哈勃根據(jù)多普勒效應(yīng)發(fā)現(xiàn)宇宙在膨脹 宇宙有沒(méi)有邊 宇宙有沒(méi)有中心 粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)目前已成為密不可分的姐妹學(xué)科 3 速度范圍 0 靜止 3 108m s 光速 二 物理學(xué)與科學(xué)技術(shù) 物理學(xué)是現(xiàn)代技術(shù)革命的先導(dǎo) 科學(xué)是一種方法 它教導(dǎo)人們 一些事物是怎樣被了解 什么事情是已知的 現(xiàn)在了解到什么程度 因?yàn)闆](méi)有事情是絕對(duì)已知的 如何對(duì)待疑問(wèn)和不確定性 證據(jù)服從什么法則 如何去思考事物 做出判斷 如何區(qū)別真?zhèn)魏捅砻娆F(xiàn)象 理查德 費(fèi)曼 物理學(xué)是除數(shù)學(xué)以外的一切自然科學(xué)的基礎(chǔ) 也是一切工程科學(xué)的基礎(chǔ) 18世紀(jì)中葉 蒸汽機(jī)的發(fā)明得益于熱學(xué)的研究 蒸汽機(jī)的使用 促進(jìn)了手工生產(chǎn)向機(jī)械化大生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變 并使陸上和海上較大規(guī)模的長(zhǎng)途運(yùn)輸成為可能 這大大推動(dòng)了社會(huì)發(fā)展 第一次工業(yè)革命 歷史上第一輛蒸汽機(jī)車(chē) 第二次工業(yè)革命 19世紀(jì)后半葉 在電磁學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的電力的開(kāi)發(fā)與利用 給生產(chǎn)和生活帶來(lái)深刻的影響 產(chǎn)生了今日的發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī) 電報(bào) 電視 雷達(dá) 創(chuàng)立了現(xiàn)代的電力工程與無(wú)線電技術(shù) 使人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入了電的時(shí)代 電能的開(kāi)發(fā)與利用 秦山核電站 上個(gè)世紀(jì)原子核物理學(xué)的研究 向人們展示了新的能源 核能 人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了核能時(shí)代 目前 許多國(guó)家都建起了核能發(fā)電站 迄今 核能發(fā)電已經(jīng)達(dá)到世界總發(fā)電量的17 在當(dāng)今世界中 相對(duì)論和量子論的建立 物理學(xué)已成為現(xiàn)代高技術(shù)發(fā)展的先導(dǎo)與基礎(chǔ)學(xué)科 在核能 信息 超導(dǎo) 激光 電子技術(shù)中有突出作用 第三次工業(yè)革命 激光手術(shù)刀 高能加速器 北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī) BEPC 的正電子源 1988年建成 1992年成果 將 子質(zhì)量測(cè)量精度提高10倍2003年 發(fā)現(xiàn)新粒子2004年 國(guó)家投入6 4億元改造 搭建通向諾貝爾獎(jiǎng)平臺(tái) 重大新技術(shù)的產(chǎn)生總是經(jīng)歷長(zhǎng)期的物理醞釀 如愛(ài)因斯坦質(zhì)量能量公式 1905 盧瑟福粒子散射 1909 核能利用 上世紀(jì)40年代以后 如愛(ài)因斯坦受激輻射理論 1917 第一臺(tái)激光器問(wèn)世 1960 如微電子技術(shù)的發(fā)展 量子力學(xué) 固體能帶理論 上世紀(jì)20 30年代 晶體管誕生 1947 集成電路 1962 大規(guī)模集成電路 上世紀(jì)70年代后期 人工微結(jié)構(gòu) 大學(xué)物理主要內(nèi)容 力學(xué) 光學(xué) 量子物理 熱學(xué) 電磁學(xué) 三 幾點(diǎn)說(shuō)明 大學(xué)物理與中學(xué)物理的關(guān)系與差別 1 中學(xué)物理是學(xué)習(xí)大學(xué)物理的基礎(chǔ) 大學(xué)物理是中學(xué)物理的繼承與發(fā)展 但不是簡(jiǎn)單的重復(fù) 2 有三點(diǎn)主要差別 1 研究的對(duì)象不同 由簡(jiǎn)單到復(fù)雜 由特殊到一般 如 勻速到變速 恒力到變力 均勻到非均勻 質(zhì)點(diǎn)到剛體等 2 研究的方法和使用的工具不同 如 由初等數(shù)學(xué)到高等數(shù)學(xué) 由標(biāo)量到矢量等 3 研究的目的不同 如 由只知其然到知其所以然 由了解知識(shí)到應(yīng)用知識(shí)等 條件不同 定義不同 計(jì)算復(fù)雜 興趣 預(yù)習(xí)認(rèn)真聽(tīng)課復(fù)習(xí)作業(yè) 小結(jié) 是蛋碎瓦全還是瓦碎蛋全 帶電鳥(niǎo)籠里的鳥(niǎo)會(huì)安然無(wú)恙嗎 方法 努力 效果 怎樣學(xué)好物理學(xué) 建議 重視預(yù)習(xí) 培養(yǎng)自學(xué)能力 楊振寧 李政道由于發(fā)現(xiàn)宇稱(chēng)不守恒 獲1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 獲諾貝爾物理獎(jiǎng)的華裔物理學(xué)家 丁肇中 由于發(fā)現(xiàn)J粒子 獲1976年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 朱棣文 由于激光冷卻和捕獲原子的研究獲1997年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 獲諾貝爾物理獎(jiǎng)的華裔物理學(xué)家 崔琦 由于在分?jǐn)?shù)量子霍爾效應(yīng)量子現(xiàn)象的研究獲1998年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 獲諾貝爾物理獎(jiǎng)的華裔物理學(xué)家 高錕 由于在光學(xué)通信領(lǐng)域光在纖維中傳輸方面的突破性成就分享2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 李遠(yuǎn)哲 發(fā)明了交叉分子束方法使詳細(xì)了解化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程成為可能 獲1986年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)的華裔科學(xué)家 錢(qián)永健 由于在多色熒光蛋白標(biāo)記技術(shù)的貢獻(xiàn)獲2008年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 要求 1 勤于思考 對(duì)概念 公式能用自己的語(yǔ)言陳述 對(duì)定理的證明 能自己獨(dú)立演算出來(lái) 3 獨(dú)立 按時(shí)完成布置的習(xí)題 2 要善于提出問(wèn)題 4 平時(shí)成績(jī) 20分 作業(yè) 平時(shí)出勤 課堂表現(xiàn) 考試成績(jī)是與各自的努力成正比 注意 每年下半年有北京化工大學(xué)舉辦的大學(xué)物理和物理實(shí)驗(yàn)競(jìng)賽 大約12月份有全國(guó)部分地區(qū)大學(xué)物理競(jìng)賽 期中成績(jī) 10分 期末成績(jī) 70分 本學(xué)期的教學(xué)安排 第1章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué)第2章運(yùn)動(dòng)與力第3章動(dòng)量與角動(dòng)量第4章功和能第5章剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)第6章狹義相對(duì)論基礎(chǔ) 第17章溫度和氣體動(dòng)理論第18章熱力學(xué)第一定律第19章熱力學(xué)第二定律第7章靜電場(chǎng)第8章電勢(shì)第9章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體第10章靜電場(chǎng)中電介質(zhì) 如果一個(gè)人掌握了他的學(xué)科基礎(chǔ)理論 并且學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考與工作 他必定會(huì)找到自己的道路 愛(ài)因斯坦 結(jié)束語(yǔ) 矢量的基本知識(shí) 一 矢量二 矢量的表示三 矢量的加法 或減法 四 矢量的正交分解與合成五 矢量的標(biāo)積和矢積六 矢量的求導(dǎo)與積分 矢量的基本知識(shí) 一 矢量 既有大小又有方向 而且相加時(shí)遵從平行四邊形的運(yùn)算法則 如 力 速度 動(dòng)量等 標(biāo)量只有大小和正負(fù) 沒(méi)有方向 如 質(zhì)量 溫度 功等 二 矢量的表示 反映其大小和方向 或A 或圖示 2 矢量的模即矢量的大小 模等于1 方向和 相同 1 單位矢量 3 矢量的坐標(biāo)表示方法 4 矢量相等 大小相等 方向相同的兩矢量相等 如果矢量大小相等 方向相反 三 矢量的加法 或減法 幾何方法 1 矢量相加 a平行四邊形方法 b三角形方法 c多邊形方法 2 矢量相減 可以寫(xiě)成 三角形法 從一點(diǎn)畫(huà)矢量 由矢量 的末端向矢量的末端作一矢量即矢量 四 矢量的正交分解與合成 1 矢量沿直角坐標(biāo)系的正交分解 注意 是由Ox軸按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)至角度 1 二維直角坐標(biāo)系 Ax Ay Az 2 三維直角坐標(biāo)系 x y z 方向 由確定 2 矢量合成的解析法 1 兩個(gè)矢量合成 2 多個(gè)矢量合成 五 矢量的標(biāo)積和矢積 1矢量的標(biāo)積 兩平行矢量的標(biāo)積等于它們的模的乘積 兩垂直矢量的標(biāo)積等于0 為之間小于 的夾角 2矢量的矢積 大小 兩平行矢量的矢積等于0 兩垂直矢量的矢積模等于它們的模的乘積 叉乘具有以下性質(zhì) 1 不遵守交換率 2 遵守分配率 3 平行或反平行的兩矢量的矢積為0 練習(xí) 判斷矢量的方向 六 矢量的導(dǎo)數(shù)與積分 1導(dǎo)數(shù) 2積分 謝謝大家 一個(gè)人追求的目標(biāo)越高 他的能力就發(fā)展得越快 對(duì)社會(huì)就越有益 高爾基