大学物理（上）李贞姬 绪论-lzj.pptVIP

李贞姬 生命科学楼 6-2-5 Tel:020 Email: lee0720@ 南方医科大学 生物医学工程学院 数理系 大家新学期好! 一. 什么是物理学 二.物理学的五大基本理论 三. 物理学是构成自然科学的理论基础 四. 物理学与科学技术 五. 物理学的方法和科学态度 六. 怎样学习物理学 七. 教学计划 物理学是研究物质世界最基本形态的科学 物质世界的层次和数量级 —— 物理学研究的范围 物理学 (Physics) 物 质 结 构 物质相互作用 物质运动规律 微观粒子 Microscopic 介观物质 mesoscopic 宏观物质 macroscopic 宇观物质 cosmological 一. 什么是物理学 E-15 E-12 E-09 E-06 E-03 1m E+03 E+06 E+09 E+12 E+15 E+18 E+21 E+24 E+27 最小 的细胞 原子 原子核 基本粒子 DNA长度 星系团 银河系 最近恒　星的距离 太阳系 太阳 山 哈勃半径 超星系团 人 蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸和层次 物理学涉及众多领域，纵越极大空间尺度和时间跨度。 但是她从来不是大杂烩，物理学作为一门独立的学科，有她内在的美，这种美根源于大自然的和谐。 质子 10-15 m 空间尺度： 类星体 10 26 m 时间尺度： 宇宙年龄 10 18s 射线周期10-27s 哇！物理学挺好玩儿 一个事业的进步由两种动机的促成：第一因为兴趣，第二因为利益。但这两个顺序决不能颠倒。 为什么学习物理 ● 牛顿力学 (Mechanics) 研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律 ● 电磁学 (Electromagnetism) 研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律 ● 热力学 (Thermodynamics) 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现 ● 相对论 (Relativity) 研究物体的高速运动效应以及相关的动力学规律 ● 量子力学 (Quantum mechanics) 研究微观物质运动现象以及基本运动规律 二.物理学的五大基本理论 物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等 学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自 然科学之中 物理学派生出来的分支及交叉学科 物理学与数学之间有着深刻的内在联系 粒 子 物 理 学 原 子 核 物 理 学 原 子 分 子 物 理 学 固 体 物 理 学 凝 聚 态 物 理 学 激 光 物 理 学 等 离 子 体 物 理 学 地 球 物 理 学 生 物 物 理 学 天 体 物 理 学 宇 宙 射 线 物 理 学 三. 物理学是构成自然科学的理论基础 20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科 ● 热机的发明和使用，提供了第一种模式： ● 电气化的进程，提供了第二种模式： 核能的利用 激光器的产生 层析成像技术(CT) 超导电子技术 技术—— 物理—— 技术 物理—— 技术—— 物理 ? 粒子散射实验 X 射线的发现 受激辐射理论 低温超导微观理论 四. 物理学与科学技术 物理学与技术相互促进发展 技术—— 物理—— 技术 物理—— 技术—— 物理 牛顿力学 电磁学 量子力学 航天飞行 无线电通信 信息革命 右图：“机遇”号登陆火星 电子计算机的诞生 ● 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始 ● 1962年 发明了集成电路 ● 70年代后期 出现了大规模集成电路 ● 1925 ? 26年 建立了量子力学 ● 1926年 建立了费米??狄拉克统计 ● 1927年 建立了布洛赫波的理论 ● 1928年 索末菲提出能带的猜想 ● 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念 同年贝特提出了费米面的概念 ● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面 超晶格材料 纳米材料 光子晶体 晶体管的发明 大规模集成电路 电子计算机 信息技术与工程 ● 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。 ● 当今物理学和科学技术的关系 两种模式并存，相互交叉，相互促进 “没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。 —— 李政道 量子力学 能带理论 人工设计材料 嘿！物理学挺有用 代表5-10年后的新技术 代表几十年后的新技术 物理 提 出 命 题 推 测 答 案