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1、大学物理,潍坊学院 物理与电子科学系,绪 论,2,一、物理学的研究对象,物理学的基本概念、基本规律和基本研究方法，以及根据物理学原理设计制造的各种仪器设备，已经广泛地应用于所有自然科学的各个学科之中，推动了各学科领域和技术部门的飞速发展。,物理现象的普通性使得物理学基本知识成为研究任何科学技术所不可缺少的基础。,物理学是研究自然界中物质的基本结构及基本运动规律的科学。是自然科学的基础。,1、物质世界,研究的对象十分广泛 宇观、宏观、微观,空间尺度,速率范围0(静止)-3108 m/s(光速),时间尺度,(跨度1046),(哈勃半径)1026 m(约150亿光年)1020 m(夸克),(宇宙年龄
2、)1018s(150亿年)-10-27s(硬 射线周期),(跨度1045),人们从自身的尺寸向小尺度追问,以探索物质的组成,1810年-道尔顿-原子,1897年-汤姆逊-电子,1911年-卢瑟福-原子核,1932年-查德威克-中子,1964年-盖尔曼-夸克模型,人类对物质微观结构的认识是不断发展的,宇宙是怎样运动的呢？,宇宙有多大？,人们就好象坐在一个逐渐膨胀的气球表面，相互远离。,粒子、原子、分子、星球、星系渐次产生和形成。,进行绝热膨胀 宇宙半径增大 宇宙密度降低 温度降低,2、关于两个前沿的基本理论,天体物理理论和粒子物理理论已成为密不可分的姊妹学科,“大爆炸理论”,3、物理学使人们深入
3、认识世界,每种粒子对应一种场,物质存在的基本形式,因此粒子间的相互作用来自场之间的相互作用。,粒子和场,4.物质之间的四种基本相互作用,引力相互作用,电磁相互作用,强相互作用,弱相互作用,物理学是技术发展的主要源泉，三次产业革命（蒸气机、电气化、信息化）均来自物理学或与物理学紧密相关。,目前世界范围内以信息技术为前导，以微电子学和电子计算机技术为标志的科学技术革命，从根本上讲来源于20世纪初物理学的三大成就。,二物理学的作用,物理,技术,物理,物理学和哲学 牛顿 自然哲学的数学原理,三.物理学与其它学科的关系,物理学和天文学 天体物理、粒子物理,物理学和化学 物理化学、量子化学,与其它学科密切
4、结合，产生分支学科和交叉学科：物理化学、生物物理、天体物理、地球物理、量子 生物、量子化学等。,物理学和建筑学 物理学和军事学 物理学和食品科学.,物理学和生物学 生物物理，量子生物学.,四、物理学的研究方法,物理学是一门实验科学，认知法则遵循实践理论实践的过程。,对于一个现象或一个过程，物理学常根据实验和观察去寻找或定义物理量，再通过实验和观察去确定各物理量之间的联系。引入理想化模型。,学习物理学必须正确理解物理学理论和概念，掌握现象和过程的物理图象，弄清定理和定律的 条件、适用范围和应用方法。,简单说就是正确理解，准确运用。,结束语,发展独立思考和独立创新的一般能力，应当始终放在首位，而不
5、应当把知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考与工作，他必定会找到自己的道路。而且比起那些主要以获取细节知识为其训练内容的人来，他一定会更好适应进步和变化.爱因斯坦,预备知识,一单位制和量纲,基本单位:选择某些物理量直接规定单位，这 些量就叫基本量。基本量的单位叫基本单位。,导出单位:由物理量和基本量的关系得到的物理量称导出量，其单位称导出单位。,1.单位制,力学的基本物理量有长度(米)，质量（千克）和时间（秒）。,例如：,国际单位制（用SI表示）的基本单位如下：,长度：米（m）；质量：千克（kg）时间：秒（s）；电流：安培（A）热力学温度：开尔文（K）;物质的量：
6、摩尔（mol）发光强度：坎德拉（cd）,2.量纲:（以力学量为例）,用L、M和T分别表示长度，质量和时间三个物理量。,L、M和T的方次称为量纲.,力学量,Q的量纲式,例如：,量纲法则：只有量纲相同的量才能相加、减或相等。,用途,不同单位制间的换算检验公式,二.矢量代数的基本知识,只有大小。例如：质量、长度、时间、密度、能量、温度等。,既有大小又有方向，并有一定的运算规则，例如：位移、速度、加速度、角速度等。,3.矢量的表示：,大小,矢量相等：大小相同，方向相同,有向线段表示：,1.标量:,2.矢量:,箭头表示方向,长短表示大小,4.几个特殊矢量：,(1)常矢：,其大小和方向都不随时间变化的矢量。例如:恒力.,（2）单位矢：模为1的矢量，用于表示矢量的方向.,在直角坐标系中：,注意,单位矢不一定是常矢,加减法：平行四边形法则和三角形法则,(2)矢量的积,5、矢量的运算法则：,标积的性质：1.交换律,矢量的标积（点积）,2.分配律,矢量的矢积（叉积）,矢量,方向：,大小：,平行四边形面积,矢量与标量不能相等！,矢积的性质：,称为正交分解,(3).矢量的分解,在直角坐标系中：,可分解为：,x,
