力学引论课件.ppt

* 物理学使人们 深入认识世界 §1 物理学与物质世界 绪论 一、物质世界 二、关于两个前沿的基本理论 三、物理学使人们深入认识世界 §2 物理学与科学思维 一、物理学的研究方法 二、物理学家的科学态度 §3 物理学与科学技术 §4 为什么要学习物理学 物理学是研究物质、能量和它们的相互作用的学科。 一、物质世界 研究的对象十分广泛 宇观、宏观、介观、微观，为人们描绘出一副五彩缤纷的图画 空间尺度(相差1045－1046) 1026 m(约150亿光年)(宇宙)－10－20 m(夸克) 时间尺度(相差1045) 1018s 150亿年(宇宙年龄)-10-27s(硬 ? 射线周期) 速率范围0(静止) - 3x108 m/s(光速) §1 物理学与物质世界 第23届国际纯粹物理与应用物理联合会（IUPAP）大会（99.3.16—21）通过的“决议五”中十分精辟地指出： 人们从自己向小尺度追问 以探索物质的组成 物理学上对应 粒子物理学 目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克 即认为quark没有内部结构,但近来有消息称: quark 也可一分为二,说明认识是无止境 物质世界总图象 不同尺度和速度范围的对象要用不同的物理学研究 基本的相互作用 : 电磁相互作用、强、弱相互作用、引力相互作用 人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘 物理学上对应 天体物理学 宇宙是怎样运动的呢？ 进行绝热膨胀 ?? 宇宙半径增大 ?? 宇宙密度降低 ?? 温度降低 宇宙有限又无边! 有中心?无中心? 二、关于两个前沿的基本理论 ? 粒子物理学(微观理论) 标准模型 认定基本粒子 揭示物质的组成 高能物理实验(实验手段) 发展加速器取得实验数据 验证微观理论 ? 天体物理学(宇观理论) 标准宇宙模型 分析宇宙的起源 大爆炸宇宙学 目前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 标准宇宙模型给出的宇宙起源与基本粒子的标准模型给出的物质组成是一致的。 从遥远的过去宇宙产生于大爆炸，绝热膨胀 至今。我们生活在这样的世界中。人们从自己 开始，通过各种实验手段(比如，加速器)把物 质打开，探索内部的由来。 从而体现了物理学的和谐、完美和对称。 标准宇宙模型给出的宇宙生成发展 人类通过实验认识物质组成的历程 依靠高能粒子加速器的发展 当今物理学的研究领域 三、物理学使人们深入认识世界 ? 物质存在的基本形式 中学时已有 粒子和场 的认识 场论给出必威体育精装版认识?每种粒子对应一种场； 场有不同能量状态。 场与粒子是统一体的两种表现形式 ? 基本相互作用 粒子是场的激发态形式，粒子间的相互作用来自场之间的相互作用。场之间的相互作用是粒子转化的原因 ? 物质的凝聚状态 凝聚态(固、液)；气态； 等离子体；致密态。 白矮星、中子星、黑洞。 提出命题 修改理论 推测答案 理论预言 实验检验 应 用 演绎法 －推理，演算 归纳法 －假设，模型 定性和半定量 物理上的直觉、想象力、洞察力也常常产生重大突破和发现 §2 物理学与科学思维 一、物理学的研究方法 物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学. 具体地说，物理学还有许多有特色的方法 物理学家的 二、物理学家的科学态度 1/3 激奋在于 建立理论 1/3 激奋在于 证实理论 1/3 激奋在于 突破理论 爱因斯坦是典范 ★ 对称性分析 ★ 守恒量的利用 ★ 简化模型的选取 ★ 概念和方法的类比 ★ 定性和半定量分析 ★ 量纲分析 ★ 能量分析 …… §3 物理学与科学技术 第三次世界物理学会大会（2000.12.15-16 Berlin, Germany）决议指出： 物理学是我们认识世界的基础，? 是其他科学和绝大部分技术发展的直接的或不可缺少的基础，物理学曾经是、现在是、将来也是全球技术和经济发展的主要驱动力。 ▲ 历史上物理与技术的关系大致有两种模式： 技术－物理－技术(以第一次工业革命为标志) ▲ 20世纪两种模式并存、交叉， 物理－技术－物理(以电气化进程为标志) 但几乎所有重大 新技术的创立， 都是以物理学的发展为先导的。 ★被誉为第二次工业革命的整个信息技术的发生、发展，其硬件部分几乎都以物理学成果为基础： ▲物理等基础科学与工程技术的关系可形象地 用工程技术的“知识之树”表示