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第1页/共38页大学物理质点运动学1模板第2页/共38页物质结构物质相互作用物质运动规律质子:类星体:绪 论一、什么是物理学？ ● 物理学 —— 研究物质世界中最基本形态和规律的科学Physics ● 物理学研究范围 —— 物质世界的层次和数量级微观粒子Microscopic介观物质mesoscopic宇观物质cosmological宏观物质macroscopic空间尺度：第3页/共38页E+09E+27E+03E+24E+18E+06E+15E+12E+21E-09E-15E-03E-061mE-12哈勃半径超星系团基本粒子星系团原子核银河系原子最近恒　星的距离最小 的细胞太阳系DNA长度太阳人山蛇吞尾图——形象地表示了物质空间尺寸的层次第4页/共38页基本粒子寿命宇宙寿命物理问题时间尺度： 按客体大小划分： 微观系统 宏观系统 按空间尺度划分： 量子力学 经典物理学 宇宙物理学 按运动速度划分： 低速现象 高速现象 按运动速率大小划分： 相对论物理学 非相对论物理学 ● 物理学的发展Today Physics实验物理理论物理计算物理第5页/共38页二、物理学中的主要基本理论是什么？ ● 牛顿力学（Newtonian 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★ 结论：物理学是一门最基本的科学；是最古老、但发展最快的科学；它提供最多、最基本的科学研究手段。第6页/共38页等离子体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地球物理学生物物理学天体物理学电子物理学……三、物理学构成所有自然科学的理论基础 ● 物理学是一切自然科学的基础 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的自然科学之中。 ● 物理学派生的分支：● 物理学与数学之间的关系第7页/共38页四、物理学与技术● 第一种模式 —— 热机的发明技术—— 物理—— 技术●第二种模式 —— 电气化的发展物理——技术—— 物理二十世纪以来，物理学被公认为科技发展中最重要的带头学科? 粒子散射实验X 射线的发现层析成像技术(CT)核能的利用 受激辐射理论晶体管的发现激光器的产生 计算机、VLSI 第8页/共38页电子计算机的诞生● 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● 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● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面● 1962年 发明了集成电路● 70年代后期 出现了大规模集成电路第9页/共38页量子力学能带理论人工设计材料晶体管的发明纳米材料光子晶体超晶格材料电子计算机信息技术与工程大规模集成电路● 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● 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。“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。—— 李政道第10页/共38页 发展独立思考和独立判断地一般能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位。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和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化 。科学是一种方法。它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，现在了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象 。 五、怎样学习物理学?著名物理学家费曼说：著名物理学家爱因斯坦说：第11页/共38页● 学习的方法：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解 物理学中各个分支之间的相互联系。刚体绕定轴转动定律?取一质量元O切线方向对固定轴的力矩对所有质元合外力矩 M合内力矩 = 0刚体的转动惯量 J第12页/共38页● 学习的关键：勤于思考悟物穷理经典理论解释氢原子的线状光谱遇到困难电子绕原子核