大学物理 复件 绪论.ppt

故事一则一个强盗抢劫了一个百万富翁，富翁说“你可以抢去我所有的财富，只要留下生命，几年后我是一个百万富翁”“为什么”“因为我有知识和智慧”思考什么是知识什么是智慧知识和智慧是创造财富的源泉。暴力有限，财富有价，而知识无限又无价。知识的暴力才是最大的暴力。,绪论,请问（1）“百无一用是书生”,很多数同学感到前面的路很迷茫，不知通向何方，有一点应该明白，你的资本越雄厚，你选择的机会越多。成功的把握也越大.（2你们大学生的资本是什么。知识积累、升华智慧资本大学4年就是资本积累的4年。否则“百无一用是书生”智慧驾御自己知识的能力；利用他人知识的能力；适应社会变化的能力。3知识如何转变为智慧,知识结构包括（1）各学科知识间的配置比例；（2）各学科知识间的相关程度；（3）各学科知识间的协同关系。注意知识，仅仅是组成结构的材料，合理的知识结构应该是纵横交错、井然有序的立体的网状结构，纵向有系统连接，横向有相关靠拢，立体有层次渗透，各方向信息通道畅通，覆盖面宽广而深厚。,,科学的思维方式是相互关联纽带,,建立合理的知识结构,思维训练利用各种思维方法将各知识点联成一个纵横交错，四通八达的网,x,,v,,a,,,,功能定理,动能定理,,,,机械能守恒,,动量定理,,,角动量定理,,,转动定理,,,,势能,,质能定理,,能量动量关系,质速关系,,,,长度收缩,时间延缓,,,理论思维；是指理性认识系统化的思维形式。直观思维外界事物以一种生动的、具体的、直接的特点在大脑中产生的感觉。发散思维一种无拘无束开放式的思维方式，可以异想天开，可以标新立异，可以超越时空没有发散思维，就没有创意。例如联想思维、顷向思维收敛思维思维像聚光灯一样，集中直指一个焦点的思维方式，是对多种方案进行归纳、总结、综合、优化，而得出最佳方案的过程。,思维方式,形象思维凭借事物的形象和联想来进行思维，一种最基本的思维方式。例如苯分子的化学结构抽象思维凭借抽象的线索和和概念按照一定的逻辑规律进行推理、判断从而揭示事物的本质，是一种系统化高级的思维方式。白鹭立雪，愚者看鹭，（形象思维）聪者观雪，（联想思维）智者见白。（抽象思维）能领悟到画面之外的洁白之美，能听到萦绕在作者心中圣洁和谐的旋律。,,思维方式是多样化的正向思维，反向思维，横向思维，纵向思维，倾向思维，从后思维人的思维丰富多彩，归根结底就是创新思维科学的思维方法，是一个人综合能力的体现。,,,创新,1、物质世界,时间与空间是物质的最基本属性，物理学的发展史就是时间与空间研究的发展史。地心说----日心说----宇宙无心说。经典时空观、相对论时空观。,物理学是研究自然界中物质的基本结构及基本运动规律的科学。是一切自然科学的基础。,一.什么是物理学,空间尺度约150亿光年宇宙～10－20m夸克,时间尺度150亿年宇宙年龄～10-27s射线周期,速率范围0静止～3108m/s光速,2、物质的两种形态,b.场（电场、磁场、引力场等）,3、运动和相互作用是物质的普遍属性,万事万物都处在不停的运动和变化之中，运动是永恒的,其运动形式有a机械运动;b电磁运动;c分子热运动等。自然界中没有不发生相互作用的物质，有引力相互作用、电磁相互作用等。物体的运动和相互作用，构成了自然界形形色色的物质结构、物质形态和自然现象。,量子物理学,二、物理学是自然学科的带头学科物理学作为严格的、定量的自然科学的带头学科一直在科学技术的发展中发挥着极其重要的作用。物理与数学数学是物理学不可缺少的工具，物理学为数学开辟了广阔的研究领域。物理学与化学唇齿相依息息相关，例如原子壳层结构的建立，从本质上说明了元素化学性质周期性变化的规律性。物理学与生物学为生命科学提供理论概念和方法，为生命科学提供现代化的实验手段。物理学与哲学物理学的研究离不开哲学思想的指导，物理学的发展又促进了哲学的进步。,三、物理学是科学技术的基础,第一次工业革命工业的机械化-----瓦特的蒸汽机,基础牛顿力学和波尔兹曼等创立的热力学,第二次工业革命工业的电气化-----发电机、电动机。。。,基础法拉第与麦克斯韦等建立的电磁学,第三次工业革命工业的自动化与核能的应用-----计算机、光通讯、核弹、核能发电。。。,基础爱因斯坦的相对论、普朗克、波尔、等人创立的量子力学。,第四次工业革命纳米技术、基因工程、超导体应用......基础现代物理学理论......,四、物理学的基础研究在当前最引人注目的高技术如下1.核能技术可控热核聚变能的研究，将为解决21世纪能源问题开辟道路。2.超导技术无耗损地传输电流的超导体，可以节约大量电能，高温超导的广泛应用，将导致一场伟大的工业革命。3.微电子技术目前半导体器件已接近物理和技术上的极限，迫切要求物理学家从微结构的研究中创造出要求更高的器件。4.光电子技术光通信、光全息、光计算等，具有容量大、抗干扰强、保密性高、低成本等优势，已成为国际高科技竞争的热点。...,五、物理学的主要特点,1、物理学是一门实验科学，是观察、试验与科学思维的产物。,2、物理学的基本结构基本概念基本定律基本思想基本方法.,1基本概念是物理学的核心内容。如速度、加速度、力。。。,2基本定律是基本概念的本质联系。如牛顿定律、守恒定律等,3基本思想是物理学家在建立概念和定律时所遵从的指导思想。如能量守恒、物质不灭等，是物理学的灵魂,4基本方法是物理学家在建立概念和定律时所使用的研究方法如实验分析法，归纳类比法等等。,物理学的研究方法是科学素质的集中体现。是人类的共同财富，对所有的科学研究都有极好的借鉴意义，,六、关于大学物理,1、什么叫大学物理,为大学非物理专业学生开设的物理课,2、大学物理的教学内容,（1）经典物理部分,运动学、牛顿力学、热学、电磁学、波动光学。,是工科大学生必不可少的工程技术基础。,（2）近代物理部分,狭义相对论与量子力学基础,是学习现代工程技术不可或缺的内容。,（3）现代物理部分,天体物理、超导、混沌、粒子物理等,是21世纪高技术人才应该了解的内容,3、大学物理的重要性,（2）大学物理的基本知识是21世纪高科技人才的知识结构中必不可少的；,（3）大学物理的基本知识是理工科大学生学好专业课与进一步深造的基本保障。,（4）大学物理不及格是拿不到毕业证的,1物理学真实的反映着客观物质的运动及规律性。爱因斯坦说“每一个物理学家的工作总是同哲学思维错综地交织在一起的”。通过学习物理，培养科学的世界观，这是物理学的优势。在培养动手能力与创新精神方面的作用是任何其他学科不可替代的。,预备知识（一）一物理量分为基本物理量和导出物理量基本物理量长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量、发光强度，将这7个物理量称为基本物理量。导出物理量根据物理方程或定义，从基本物理量中推导出来的物理量。,,例如速率、力、加速度等,物理学的定量化要求把物理思想浓缩进数学公式里去，详细的观察，精细的测量，是使理论走向成熟的关键。,二物理量的单位和单位制基本物理量的单位称基本单位,导出物理量的单位称导出单位,由基本单位的组合来表示。选择不同的基本单位构成不同的单位制，国际单位制（用SI表示）,三量纲把物理量用基本量的组合来表达的式子称为量纲。,SI基本单位量纲,,长度米（m）L质量千克（kg）M时间秒（s）T电流安（A）I热力学温度开（K）Θ物质的量摩（mol）N发光强度坎得拉（cd）J,,导出物理量的量纲可以用基本物理量及其幂次的乘积来表示。例速率＝路程/时间；量纲为[v]LT-1加速度的量纲[a]LT-2无量纲的量所有量纲的指数都等于0的量例如指数函数。量纲相同才能相加减，利用量纲可以检验公式的正确性。,长度的计量,空间中两点的距离为长度。任何长度的计量都是通过与某一标准长度作比较而进行的。对长度基准米的定义国际上做过3次正式规定。,1889年第1届国际计量大会通过将保存在法国塞夫勒的冷冻拱顶地下室中的铂铱合金棒在0oC时两条刻线间的距离定义为1m，这是长度计量的实物基础。,1960年第11届国际计量大会决定用氪8686Kr原子的橙黄色光在真空中的波长的1650763.73倍，为1M.,1983年10月第17届国际计量大会通过米是光在真空中1/299792458s的时间间隔内运行的路程的长度。,时间的计量,通常采用能够重复的周期现象来计量时间，在自然界发生的许多重复性的事件中，人们一向采用地球绕自身轴线的转动作为时间的计量标准，并定以1s为平均太阳日的1/86400。,由于人们对微观世界认识的逐渐深入，以及微波技术的发展就有可能利用某些原子的固有振动频率作为时间的计量基准。,1967年第13届国际计量大会决定采用铯原子钟作为新的时间计量基准，定义1s的间隔等于铯133原子基态的两个超精细能级之间跃迁对应的辐射周期9192631770倍。,,标量用数值和单位表示大小的量,通常可分为算术量（恒为正）和代数量（有正负）矢量既需要量值又需要指明方向的量。用有指向的线段来表示，箭头指向代表方向，线段长度代表相应单位下矢量的大小，又称为矢量的模。矢量可以平行移动。单位矢矢量的模等于1,预备知识（二）标量和矢量,矢量的直角坐标表示,,,单位矢,预备知识（三）矢量基本运算,若矢量的起点是O，终点是M，则OM表示该矢量，或用一个字母a，表示。,,,,O,M,矢量的模a。,,,,1.矢量的加减运算,,,,a平行四边形法则,,,b三角形法则,,,,,,,,,矢量加、减运算时满足结合律、交换律。,2数乘,推广到多个矢量求和,在直角坐标系下矢量的加减运算法,2矢量的乘法运算,（a）矢量的标乘积，俗称点乘,两矢量的点乘结果为一个标量。,在物理中经常用到矢量的点乘，如在做功等问题中。,两矢量点乘的直角坐标表示法,c矢量的矢乘积，俗称叉乘,两矢量的叉乘结果得到一个新的矢量,方向,大小两矢量构成的平行四边形面积,,由转向的右手螺旋前进的方向。,直角坐标单位矢（基矢）满足以下关系,右手螺旋前进,z,3矢量的微分,设,其中，A是矢量的大小，是方向的单位矢量,,在直角坐标系中,