大学物理绪论2教案详解.ppt

* 大学物理学 主讲教师 吴琦 公共邮箱daxuewuli22014@163.com 课程安排： 144学时（春80、秋64） 作业：4本（春、秋各2本）+2本模拟题 购买地点：B320 答疑地点：二楼答疑室 答疑时间：星期一~五12：30~13：30 成绩评定：平时15%+期中30%+期末55% 斯蒂芬. 霍金 1942年生于英国。21岁患重症肌无力，全身致残。以坚强的毅力进行科研。是继爱因斯坦后最伟大的物理学家。把量子力学和广义相对论结合起来，提出了宇宙“ 开放暴胀论” （一）物理学的研究对象和研究方法 物理学是研究物质的结构、相互作用和物质基本的、普遍的运动形式及其相互转化规律的科学。 (1) 物质的基本结构 (2) 物质间的相互作用 引力作用、电磁作用、强相互作用、弱相互作用 (3) 物质最基本、最普遍的运动形式 及转化规律 机械运动 热运动 电磁运动（光） 原子和原子核内部的运动 （一）物理学的研究对象和研究方法 物理学是研究物质的结构、相互作用和物质基本的、普遍的运动形式及其相互转化规律的科学。 (1) 物质的基本结构 *物理学研究对象 ?空间尺度（相差1046 m） 1026 m（约150亿光年）（宇宙）——10-20 m（夸克） ?时间尺度 （相差1045 s ） 1018 s（150亿年）（宇宙年龄）——10-27 s（硬? 射线周期） ?速率范围 0（静止）——3?108 m/s（光速） 不同尺度和速率范围的对象要用不同的物理理论研究 1025 10-25 10-15 10-20 10-10 10-5 1 105 1015 1020 1010 102 104 106 108 1010 相对论物理 经典物理 量子物理 ? 人类 活动 尺度 (cm) 速度 (cm/s) 物质世界结构 实物物质 分 子 原 子 原子核 质子 中子 夸 克 电 子 （轻子） 场 规范粒子 宇宙大爆炸标准模型 粒子物理标准模型 宇 宙 费米子 1. 实物物质都由费米子组成： 轻子 夸克 电子 μ子 中微子 夸克 反夸克 组成强子 介子 重子 核子 超子 质子 中子 1夸克+1反夸克 （3个夸克） 夸克: 与轻子属同一层次，尚未发现内部结构； 实验中尚未找到自由夸克。 τ子 2. 物质存在的另一种基本形式—— 场 现代物理学家认为： 物质存在的两种基本形式中，场是更基本的。实物与场均由基本粒子组成 实物 自旋为半奇数的费米子 场 自旋为整数的玻色子 实物粒子：在空间占有一定的有限体积， 具有不可入性； 场 ：充满空间，没有不可入性。 二者共同点：场和实物粒子都具有能量和动量等 粒子物理标准模型 微观物质基本相互作用 粒子分类 : (62种) 强(色) 电弱 电磁 弱 规范玻色子(13种) 费米子(48种) Higgs粒子(1种, 尚未发现 ) 粒子物理标准模型 引力 规范玻色子 (13种) 强相互作用 电磁相互作用 弱相互作用 引力相互作用 胶子 (8种) 光子 (1种) W? Z0 粒子 (3种) 引力子(未发现) (1种) 费米子 (48种) 中微子( ?e ) 中微子( ?? ) 中微子( ?? ) 第一代 第二代 第三代 电子( e- ) ? 子(?- ) ? 子(?- ) 上夸克( u ) 粲夸克( c ) 顶夸克( t ) 下夸克( d ) 奇异夸克( s) 底夸克( b ) 代 轻 子 夸 克 总数 包括它们的反粒子共12种 每味3色 加反粒子共36种 粒子间的相互作用（四大作用） 对象 作用距离 （cm） 传递 引力 所有粒子　　 ∞ 引力子 电磁 带电粒子 ∞　　　　　 光子 强 强子 ＜10 -13 胶子 g 弱 大多数粒子 ＜10 -16 中间玻色子W± ，Z0 大爆炸宇宙标准模型 宇宙诞生（150多亿年前） 高温、高密状态 Pl