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1、大学物理,力学篇,主讲：王春华,为什么学习大学物理,我们已经学了至少五年的物理了，还有的同学都经过“八年抗战”，选择其他专业还得学物理！真是才出“虎穴”，又入“龙潭”啊！,这虽不是主流，但反映了部分同学认识不足，存在急功近利思想，对终身学习和应对复杂形势不利。,为什么？,合法、,合理,1物理学的研究内容极其广泛,随着时代的进步，科学的发展，物理学的内涵也在不断丰富，与其他学科呈相互交叉渗透趋势，所以很难用几句话讲出它的全息定义。传统的一维定义告诉我们，物理学是探讨物质结构和基本运动规律的学科，追求物质世界普遍而基本的规律。她研究的物质大到天体，小到高能粒子（殊途同归）；从看得见的书本、飞船到看
2、不见的各种场、反物质、暗物质等。她研究的运动规律十分丰富（branch）。,虽然物理学不能包罗万象，包医百病，如:生命科学但如此丰富的研究内容，已足见其重要性。,物理学是自然科学的重要组成部分，它的基础性决定了它相对稳定，影响深远，可为终身学习打下基础（专业课每10年淘汰1/3）；它的基础性决定了它的必修性，是“知识钙”；它的基础性决定了它的非功利性；它的基础性决定了它所培养的物理特色的思维方式对学生处理其他问题也具有指导作用：即透过现象看本质、抓主要矛盾、做合理假设、建数学模型。真正做到“举重若轻、事半功倍”。物理学是一门具有战略意义的学科，只有学好了物理学，掌握了基本方法，才有可能成为战略
3、性人才。,2物理学是基础学科,一切皆有可能！,戴维格罗斯,2004年诺贝尔物理学奖,2005年2月23日，他在浙江大学说“：中国的大学应该应该更加注重基础研究，基础研究好比是一棵大树干，应用研究是树枝。没有基础研究，大树将不复存在，但大树不会在一夜之间长成，许多事要从青年人开始。科学的发展离不开交流年轻人要把目标定高一点，要有野心，别怕挑战权威，只有这样才会有建树。,研究的对象十分广泛-,宇观、宏观、微观,一、物理学的研究对象,二、物理学的分类,力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、核物理学,微观客体（电子、质子、光子等）具有波粒二象性,原子簇物理、凝聚态物理、天体物理、宇宙学物理, 按分支学
4、科分类：, 按物质形体大小分类：, 按物质形态分类：,实物粒子、场物质,粒子物理、核物理、原子物理、分子物理, 按物理常数c、h分类：,三、物理世界的认识(层次结构), 空间尺度(相差10451046),1026 m(约150亿光年)(宇宙)1020 m(夸克),目前物理学界公认“夸克”是组成物质的最小单位.近来又有消息称quark 也可分.认识的无止境.,1018s: 150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬 射线周期),0(静止) - 3x108 m/s(光速), 时间尺度(相差1045), 速率范围,四、物质间的相互作用,1. 电磁相互作用;,2. 引力相互作用;,3. 强相互作用;,4
5、. 弱相互作用;,五. 物理学的研究方法,演绎法,推理，演算,归纳法,假设，模型,定性和半定量,直觉 想象力 洞察力,“科学是一种方法。它教导我们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象”。 R.P费曼,决不要 把学习看成是任务，而应看成 是一个令人羡慕的机会。 为了你们自己的欢乐和今后你们工作所属社会的利益，去学习 A.爱因斯坦,二、怎样学好物理学,以上是两位著名物理学家的话，我希望它们能成为大家学习物理的座右铭。学习课程除了掌握基本知识外，更重要的是学习一种科学的思维方法。正如
6、一个古老的故事所讲的那样，学生从老师那里得到的，应该是一个点石成金的法则，而不是一堆金子。,美国火星探测其着陆系统总工程师李炜钧28岁，牛顿提出万有引力24岁，爱因斯坦发现相对论26岁，充分说明年轻是财富，是国家的将来，也是国家的现在。立足现在，好好学习，没错的 。,大学物理II内容上学期：力学、相对论、热力学和机械振动与波下学期：电磁学、光学和量子初步,力学也叫经典力学、牛顿力学。是以牛顿时空观（伽利略坐标变化）为基础的力学。我们这里主要研究宏观物理的机械运动。,机械运动：物体之间或同一物体各部分之间相对位置随时间的变化。它是物质的各种运动形态中最简单，最普遍的一种。例如，地球的转动、弹簧的
7、伸长和压缩等都是机械运动。而其他较复杂的运动形式，例如，热运动、化学运动、电磁运动、生命现象中都含有位置的变化，但不能把它们简单地归结为机械运动。,1-1 参考系 质点,1. 质点,物体：具有大小、形状、质量和内部结构的物 质形态。,一般情况下，物体各部分的运动不相同，在运动的过程中大小、形状可能改变，这使得运动问题变得复杂。,某些情况下，物体的大小、形状不起作用，或者起次要作用而可以忽略其影响简化为质点模型。,质点：具有一定质量没有大小或形状的理想物体。,可以作为质点处理的物体的条件：大小和形状对运动没有影响或影响可以忽略。,研究地球公转,地球上各点的公转速度相差很小，忽略地球自身尺寸的影响
8、，作为质点处理。,质 点,研究地球自转,地球上各点的速度相差很大，因此，地球自身的大小和形状不能忽略，这时不能作质点处理。,质 点,除车轮外，汽车各部分运动情况完全相同，车轮的运动是次要的，此时可把汽车作为质点处理。,研究汽车在平直道路上运动,涉及转动问题，汽车各部分运动情况不同，各个车轮受力差异很大，不能把汽车做质点处理。,研究汽车突然刹车“前倾”或转弯,质点是从实际中抽象出的理想模型，研究质点的运动是为了抓住事物的主要矛盾进行研究分析。,2. 参考系和坐标系,静止是相对的，运动是绝对的，地心学说被日心说取代，让人们明白，判断物体运动与否，首先要选择统一的物体作参考。即使是太阳，在银河系中其
9、它恒星系统观察，仍然运动着的。,参考系和坐标系,银河系,指南针,参考系：描述物体运动时，被选作参考的物体，称为参考系。,要定量描述物体的位置与运动情况，就要运用数学手段，采用固定在参考系上的坐标系。,常用的坐标系有直角坐标系(x,y,z)，极坐标系(,)，球坐标系(R, )，柱坐标系(R, ,z )。,参考系和坐标系,3. 空间和时间,空间反映了物质的广延性，与物体的体积和位置的变化联系在一起。,时间反映物理事件的顺序性和持续性，与物理事件的变化发展过程联系在一起。,各个时代有代表性的时空观：,墨子：空间是一切不同位置的概括和抽象；时间是一切不同时刻的概括和抽象。,空间和时间,墨 子,莱布尼兹
10、：空间和时间是物质上下左右的排列形式和先后久暂的持续形式，没有具体的物质和物质的运动就没有时空间和时间，强调与运动的联系忽略客观性。,牛顿：空间和时间是不依赖于物质的独立的客观存在，强调时间空间的客观性而忽略与运动的联系。,莱布尼兹,牛 顿,爱因斯坦：相对论时空观，时间与空间客观存在，与运动密不可分。,物理理论指出,空间和时间都有下限：分别为普朗克长度10-35m和普朗克时间10-43s 。,空间和时间,爱因斯坦,4. 运动方程,在一定的坐标系中，质点的位置随时间按一定规律变化，位置用坐标表示为时间的函数，叫做运动方程。,例如：,将运动方程中的时间消去，得到质点运动的轨迹方程。一般情况轨迹方程是空间曲线。,运动方程,
