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《《大学物理大学物理》》课程课程《《大学物理大学物理》》课程课程
共同认识共同认识共同认识共同认识
奇妙的物质世界奇妙的物质世界奇妙的物质世界奇妙的物质世界
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绪论绪论
◆物理学研究什么?◆物理学研究什么?
◆它对人类物质文明、社会进步的
作用如何?
◆作为大学的一门重要的基础课,◆作为大学的一门重要的基础课,
其意义何在?
0.1 物理学与物质世界
0 2 物理学与科学技术0.2 物理学与科学技术
0.3 物理学与科学思维
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0.4 物理学与人才培养
19991999年召开的年召开的第23届国际纯粹物理与
应用物理联合会(IUPAP)决议
物理学是研究物质、能量和它们的物理学是研究物质、能量和它们的
相互作用的学科。相互作用的学科。
这是一项国际事业,它曾为人类文明作
出过巨大贡献;对当代的生活产生了不出过巨大贡献;对当代的生活产生了不
可估量的影响;它对人类未来的进步起
教着关键的作用。对物理教育的支持和研
究,在所有国家都是重要的。
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究,在所有国家都是重要的。
0.1 物理学与物质世界
研究的对象十分广泛 (宇观 宏观 微观)
空间 度b空间尺度
1026 m(约150亿光年) (最远类星体距离)(约 亿光年) (最远类 体距离)
——≯10-20 m(夸克) (相差1045- 1046)
b时间尺度b时间尺度
1036s (质子寿命)
——10-27s(硬 γ射线周期) (相差1063)
b速率范围b速率范围
0(静止)——3×108 m/s(光速)
4对比其他理科 数学 化学 生物
小尺度 深层次
物质结构
大尺度
宇宙奥秘物质结构 宇宙奥秘
5中间尺度 丰富的生命、物质现象 交叉学科
不同尺度,不同速度范围
采用不同分支的物理学进行研究采用不同分支的物理学进行研究。
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二. 物理学对物质世界的认识不断发展
◆ 关于物质存在的基本形式
场和粒子场和粒子 是两种?抑或统 ?是两种?抑或统 ?
场与粒子是统一体的两种
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
现形式!
场和粒子场和粒子————是两种?抑或统一?是两种?抑或统一?
场与粒子是统 体的两种表现形式!
◆◆关于基本关于基本相互作用相互作用
已认识:四种:电磁 强 弱 引力
探讨:相互作用的统一:
电弱及强作用的统电弱及强作用的统一;
引力作用的统一——大统一?
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力作用的统 大统
第五种力?
◆关于物质的凝聚状态关于物质的凝聚状态
固、液、气态 ;
等离子态(宇宙物质90%以上);等离子态(宇宙物质90%以上);
致密态——黑洞 白洞 暗物质?
★前沿(边缘学科)方兴未艾:
混沌学 高温超导 微结构物理(纳米科学)
……
★经典物理仍在发展
波动光学→信息光学
牛顿力学的决定论 内在随机性
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牛顿力学的决定论→内在随机性
……
0.2 物理学与科学技术
物理学基本规律渗透在自然科学的一切领域,
应用于生产技术的各个部门 是许多自然科学应用于生产技术的各个部门,是许多自然科学
的基础,也是工程技术特别是高新技术的基础3的 础 是 程技术特别是高新技术的 础
◆物理学的发展与人类社会的三次技术革命:◆物理学的发展与人类社会的三次技术革命:
第一次革命 力学和热学第 次革命 力学和热学
第二次革命 电磁学
第三次革命 近代物理
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(能源、信息、材料)
◆物理学的研究成果为新技术的开发◆物理学的研究成果为新技术的开发
提供了理论准备!
b卢瑟福 关于原子的核式结构(1909)+ 爱因斯坦质能公
式(1905)—— 核能利用(40年代以后)
b爱因斯坦受激辐射理论(1917) —— 激光技术(1960)
b量子力学 量子统计 固体能带理论(20年代)
——晶体管诞生(1947),
集成电路( SSI 60年代 102 )
大规模集成电路( LSI 70年代 103 )
超大规模集成电路( VSI 80年代 105)
超超大规模集成电路( USI 90年代 108)
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——表面物理、微结构物理
计算机发展的新途径?!新的课题!
0.30.3 物理学与科学思维物理学与科学思维
一.物理学的研究方法
观察 实验观察、实验以实验为基础,理论
和实践高度结合。
点
名模型、假设模型、假设
和实践高度结合。
◆从方法论看:
名
规
律?
b归纳法
◆从方法论看
推测、推理推测、推理
律?
归纳法
——综合 类比
b演绎法 应应 用用实验检验实验检验b演绎法
——定律 推理 推导
应应 用用实验检验实验检验
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定律 推 推导
猜想 假设 模型 修改理论修改理论
物理学还有许多有特色的方法,物理学还有许多有特色的方法,
如:定性和半定量分析
★对称性分析
★守恒量的利用★守恒量的利用
★量纲分析
能量分析
物理的直觉
和想象力!★能量分析
★简化模型的选取
和想象力!
简 模
★概念和方法的类比
★极限情况和特例分析★极限情况和特例分析
通过学习具体物理内容了解、掌握分析方法。
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通过学习具体物理内容了解、掌握分析方法。
二. 研究物理的科学态度
尊重事实 勇于创新
实验结果与已有理论不符预示着重大突破!
尊重事实 勇于创新
实验结果与已有理论不符预示着重大突破!
史实 世纪末物理学晴朗天空的两朵乌云史实:19世纪末物理学晴朗天空的两朵乌云
——相对论和量子论的诞生;
τθ 之谜——弱相互作用的宇称不守恒…
2020世纪的世纪的““乌云乌云””:夸克的禁闭:夸克的禁闭
13对称性的自发破缺对称性的自发破缺
0.4 物理学与高素质人才
一.物理教育是培养高素质人才的重要环节
爱因斯坦:“科学对于人类事务的影响有两种方式:
第 方式是大家都熟悉的 科学直接地 并在更第一方式是大家都熟悉的:科学直接地、并在更
大程度上间接地生产出完全改变了人类生活的工
具 第二种方式是教育的性质 它作用具;第二种方式是教育的性质——它作用
于心灵。”
▲物理学基本观点是人们的自然观和宇宙观
的重要组成部分的重要组成部分;
▲物理学的研究方法是科学方法论的核心;
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▲物理学是一种高层次、高品位的文化。
二.关于学习方法和学风的要求
▲ 反对应试观点,重视素质和能力的培养,特
别是创新意识的培养。
▲ 重视预习和复习 自觉培养自学能力 适应▲ 重视预习和复习,自觉培养自学能力,适应
“粗线条”“快节奏”的讲课方式。
▲ 认真听课,勤于思考
“做学问,要学问;不学问,非学问”做学问,要学问;不学问,非学问
▲ 独立、认真完成作业,
摈弃“题海战术” 拒绝抄袭
▲ 遵守课堂纪律、尊重他人。
摈弃“题海战术”,拒绝抄袭!
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▲ 遵守课堂纪律、尊重他人。
成绩来源(各项比例待定):
♠考试(期中、期末)♠考试(期中、期末)
♥作业
♦读书报告♦读书报告
♣其他表现——找规律,课上问答
张卫华 Email: zhangweihua@tsinghua.org.cn
办公室:理科楼3319 电话:62794793办公室:理科楼3319,电话:62794793,
手机:18910072980
助教
习题课
16答疑 地点:理科楼3301,时间:下午4:00~5:30
绪论结束语绪论结束语
▲ R.P. 费曼:科学是一种方法。 它教导我们:
些事物是怎样被了解的 什么事情是已知的 现在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
如何区别真伪和什么法则;如何思考事物,做出判断,
表面现象。
▲ A.爱因斯坦:发展独立思考和独立创新的一般能力,
表面现象。
应当始终放在首位,
掌握了他的学科的基础理论
而不应当把知识放在首位。如果一个人
并且学会了独立思考与工作掌握了他的学科的基础理论,
他必定会找到自己的道路。
并且学会了独立思考与工作,
而且比起那些主要以获取细节
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他一定会更好适应进步和变化。知识为其训练内容的人来,
课程目标课程目标
学知识 学方法学知识 学方法
建观点 树精神建观点 树精神
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参考书目(全学年用)
▲《普通物理学辅导与答疑》(一套三册),
清华大学 物理系 基础物理教研组
▲《新概念物理教程》力学,热学,赵凯华,罗蔚茵
清华大学 物理系 基础物理教研组
▲《普通物理学》(第五版,共三册)程守洙、江之永
▲《物理学教程》(一套七册),夏学江,史斌星主编▲《物理学教程》( 套七册),夏学江,史斌星主编
▲《伯克利物理学教程》(一套五册)
▲《Physics》,R.Resnick,D.Halliday
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