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《大学物理》 * 绪论 * 许瑞珍 贾谊明 编著 一 . 为什么要学习“大学物理”？ 物理学: 研究物质世界的基本结构、基本相互作用和最普遍的运动规律。 是一切自然科学和工程技术的基础。 学习目的： 1.获得生活、学习、工作所需的知识和技能。 2.开启智慧，获得科学思想、科学精神、科学态度 和科学方法的熏陶和培养。 物理学与工程技术的关系: *第一次工业革命（17～18世纪）： 建立在牛顿力学和热力学发展的基础上，其标志是以蒸汽机为代表的一系列机械的产生和应用。 *第二次工业革命（19世纪）： 建立在电磁理论发展的基础上，其标志是发电机、电动机、电讯设备的出现和应用。 *第三次工业革命（20世纪）： 建立在相对论和量子力学发展的基础上，其标志是以信息技术为代表的一系列新学科、新材料、新能源、新技术的兴起和发展。 电子和信息技术的物理基础 1925年 量子力学建立 1926年 Fermi-Dirac 统计法提出 1929年 能带理论提出并得到证实，从理论上解释 了导体、半导体、绝缘体的性质和区别； Fermi面概念及其可测量的提出 1947年 发明晶体管 （肖克莱、巴丁、布拉顿获1956年诺贝尔物理奖） 1957年 建立Fermi面编目 1962年 制成集成电路（IC） 1965年摩尔定律：芯片容量每18－24个月翻番。 70年代末 大规模和超大规模集成电路（VLIC） 核技术的物理基础 1896年 Becquerel 发现铀的天然放射性 1905年 Einstein 创立狭义相对论，得 1911年 Rutherford 提出原子的有核模型 1925年 量子力学建立 1932年 建立原子核的 质子——中子 模型 1933年 发现人工放射性 1945年 实现核裂变——原子弹 1952年 实现核聚变——氢弹 1954年 建立第一座核电站（安全、清洁、经济的能源） 2 1960 1958 激光 3 1951 1948 半导体 3 1942 1939 原子反应堆 5 1900 1935 雷达 18 1913 1895 X光 35 1922 1887 无线电 33 1915 1882 真空管 65 1886 1821 电动机 经历时间（年） 工业产品（年） 原理发现（年） 比较 从基本原理转变为技术的速度加快 直接从各分支物理实验室移植到工业上的新技术 纳米（ ）技术 皮秒（ ）技术 超导技术 …... IBM公司构成的铂片表面的“一氧化碳人”身高5纳米。 物理学 提供科学原理 指导技术路线的选择和技术方案的改进 培养技术人员的科学品格和创新能力，使其眼光远，层次高，后劲足 生物物理学是物理学与生物学相结合的一门交叉学科，是生命科学的重要分支学科和领域之一。 生物物理学是应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物理化学过程和物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。 贝时璋 1786年L.伽伐尼研究了肌肉的静电性质 1796年T.扬利用光的波动学说、色觉理论研究了眼的几何光学性质及心脏的液体动力学作用 1895年W.C.伦琴发现了 X射线后，几乎立即应用到医学实践 农业方面 为防止环境污染，取代农药和化肥除考虑生物途径(主要是微生物)外，更重要的是寻找作物生长的内在规律，根据作物本身的物理或物理化学规律，来控制作物生长和能量的合理利用。 物理学和生物学互相促进，共同发展。 一方面，生物为物理提供了具有物理性质的生物系统，另一方面，物理为生物提供了解决问题的工具。　 　　生命科学研究不仅依赖物理知识、它所提供的仪器，也依靠它所提供的思想方法。 二.学什么？ 知识、方法、科学观念 “物”——物质世界 “理”——普遍规律 速率 大小或距离 1020m 10－5m 0.01c c 狭义 相对论 广义 相对论 量子理论 狭义相对论 量子理论 牛顿物理学 禁区 禁区 经典物理 力学（实物粒子） 电磁学（场） 热力学 统计物理（多粒子体系） 相对论力学 量子力学 量子统计物理 相对论 量子力学 相对论 量子场论 ？ 物理学的基本框架 分支学科：激光物理，半导体物理，原子物理，核物理… 交叉学科：生物物理，量子化学，地球物理，海洋物理… 我们可以把组成这个“世界”的这些运动事物的复杂组合，想象成天神们下的一盘巨大的象棋，而我们是这局棋的观众。我们不知道奕棋的规则，允许我们做的就是观看这场棋赛。当然，如果看的时间够长，我们终归能