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清华大学大学物理教案——张卫华

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清华大学大学物理教案——张卫华 欢迎学习欢迎学习欢迎学习欢迎学习 《《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 1 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 2 0.4 物理学与人才...

清华大学大学物理教案——张卫华
欢迎学习欢迎学习欢迎学习欢迎学习 《《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 1 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 2 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。 3 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。 6 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 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? 7 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 8 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 9 (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) 10 ——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 11 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。 12 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; 14 ▲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! 15 ▲ 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 17 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 18 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 19
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分类:其他高等教育
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