第一讲物理学的概念范畴精选课件PPT
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初中物理 讲座 课件
总结词
了解光的直线传播、反射、折射 和干涉等基本现象，掌握光学仪 器的工作原理。
电学基础
总结词
掌握电荷、电场、电流和电阻等基本概念，理解欧姆定律和串并联电路的工作原理 。
热学基础
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的表现形式，表 明在一个封闭系统中，能量不能消失或产 生，只能从一种形式转化为另一种形式。
反思与改进
总结实验结论，强调物理知识在实际 生活中的应用。
04
生活中的物理现象
生活中的力学现象
总结词
力学现象在日常生活中无处不在，如 物体的运动、力的作用等。
详细描述
重力、摩擦力、弹力等现象在日常生 活中经常出现，如物体的自由落体、 滑行时的摩擦阻力、弹性形变等。
生活中的光学现象
总结词
光学现象涉及到光的产生、传播、反射、折射等，与人们的视觉感知密切相关 。
劳逸结合
04
合理安排休息时间，避免过度疲劳影响学习效 率。
学习心态与情绪调节
保持积极心态
相信自己能够学好物理 ，遇到困难时保持乐观
心态。
增强自信心
通过不断取得进步和成 功，提高自信心，增强
学习动力。
情绪调节
遇到挫折和困难时，学 会调节情绪，保持冷静
心态。
THANKS
光学基础
光的折射
光在不同介质中传播时，其速度 会发生变化，导致光线方向发生 偏转。
光的直线传播
光在同一种均匀介质中沿直线传 播，遇到不透明物体时会在其后 形成影子。
05
04
03
02
01
光的干涉
两束或多束相干光波相遇时，会 因相位差而产生加强或减弱的现 象。
光的反射
大物第一章ppt课件
● 笔记：抓住重点
● 作业： 要能够举一反三，一题多解
● 参考书： 《大学物理学》 张三慧 主编 清华大学出版社 《大学物理教程》 吴锡珑 主编 高等教育出版社 《大学物理学习指导》 张孝林 主编 科学出版社
大学物理网站：精选课件ppt
6
第一篇 力 学
力学 —— 研究物体机械运动的规律
• 机械运动 —— 物体相对于其他物体的位置随时间发生变 化，或物体内部的各个部分的相对位置随时间发 生变化
● 波动 (Waves) 研究宏观物质世界中的波动，包括实物媒质中的波和场的波
● 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
精选课件ppt
5
五. 要求
● 听课和阅读：信息量较大，进度较快，范围较宽 要求：重视分析、思考，抓住主线、核心，学会归纳
O • O•
r r r
14
二. 速度 ( 描述物体运动状态的物理量 )
1. 平均v 速 度Δ r r (t t) r (t)
t
t
在直角坐标系中
v xiyjzk t t t
r(t) r r (t t)
例：求自由落体运动的 v
y 1 gt2
2
y y (t t) y (t) 1g (t t)2 1g2 tg tt 1g t2
位移矢量反映了物体运动中位置 ( 距离与方位 ) 的变化。
讨论
P s
•
r(t) r
• P’
O • r (t t)
(1) 位移是矢量（有大小，有方向）
位移不同于路程 rS
(2) 位移与参照系位置的变化无关
● 作业： 要能够举一反三，一题多解
● 参考书： 《大学物理学》 张三慧 主编 清华大学出版社 《大学物理教程》 吴锡珑 主编 高等教育出版社 《大学物理学习指导》 张孝林 主编 科学出版社
大学物理网站：精选课件ppt
6
第一篇 力 学
力学 —— 研究物体机械运动的规律
• 机械运动 —— 物体相对于其他物体的位置随时间发生变 化，或物体内部的各个部分的相对位置随时间发 生变化
● 波动 (Waves) 研究宏观物质世界中的波动，包括实物媒质中的波和场的波
● 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
精选课件ppt
5
五. 要求
● 听课和阅读：信息量较大，进度较快，范围较宽 要求：重视分析、思考，抓住主线、核心，学会归纳
O • O•
r r r
14
二. 速度 ( 描述物体运动状态的物理量 )
1. 平均v 速 度Δ r r (t t) r (t)
t
t
在直角坐标系中
v xiyjzk t t t
r(t) r r (t t)
例：求自由落体运动的 v
y 1 gt2
2
y y (t t) y (t) 1g (t t)2 1g2 tg tt 1g t2
位移矢量反映了物体运动中位置 ( 距离与方位 ) 的变化。
讨论
P s
•
r(t) r
• P’
O • r (t t)
(1) 位移是矢量（有大小，有方向）
位移不同于路程 rS
(2) 位移与参照系位置的变化无关
物理学课件
磁场与磁感应强度
磁场
磁场是电场的一种特殊形态，它存在于磁性物质或电流周围。
磁感应强度
磁感应强度是描述磁场中某点磁场强度大小的物理量，它与电场中的电场强度类似。
电磁感应与电磁波
电磁感应
电磁感应是法拉第发现的电磁现象之一，它描述了磁场变化时在导体中产生感应电流的 现象。
电磁波
电磁波是电磁场中的波动现象，它包括无线电波、红外线、可见光、紫外线等不同频率 的电磁波。
量子隐形传态
利用量子纠缠实现信息的传递 ，即使跨越很远的距离，也能
实现信息的瞬间传递。
06
CHAPTER
量子力学与相对论
量子力学的产生与发展
1 2 3
黑体辐射问题
19世纪末，科学家们发现黑体辐射的能量分布不 符合经典物理学的预测，这成为了量子力学发展 的起点。
光电效应
1905年，爱因斯坦提出了光电效应定律，解释 了光子与电子之间的相互作用，为量子力学的发 展奠定了基础。
物理学课件
目录
CONTENTS
• 物理学概述 • 经典力学 • 热力学与统计物理 • 电磁学 • 光学 • 量子力学与相对论
01
CHAPTER
物理学概述
物理学的定义与性质
物理学定义
物理学是一门研究物质的基本构造和相互作用的自然科学。它涉及到物体的运 动、能量、力、热、光、电、磁等方面的研究。
物理学性质
02
近代物理学
从17世纪到19深刻的变化。牛顿提出的力学理论，以及后来麦克斯韦提出
的电磁场理论，都是近代物理学的重要成果。
03
现代物理学
从20世纪初开始，物理学经历了一次深刻的革命，即量子力学的创立。
量子力学的发展为现代物理学奠定了基础，同时也为其他自然科学的发
物理知识 ppt课件
欧姆定律
在纯电阻电路中，电流与电压成正比 ，与电阻成反比。
电阻的串联与并联
多个电阻串联时，总电阻等于各电阻 之和；多个电阻并联时，总电阻的倒 数等于各电阻倒数之和。
电势与电容
电势的概念
电容的概念
电势是描述电场中某点电荷所具有的势能 大小的物理量，其大小与该点到零势能点 的距离有关。
电容是描述电容器存储电荷能力的物理量 ，其大小与电容器两极板间的距离、相对 面积和介电常数等因素有关。
物态变化的吸热和放热
物质在物态变化过程中会吸收或放出热量。
凝固
物质从液态变为固态的过程，需要放出热量 。
热力学第一定律和第二定律
热力学第一定律
能量守恒定律在热力学中的表现，表述 为热量可以从一个物体传递到另一个物 体，也可以与机械能或其他能量互相转 换，但是在转换过程中能量的总值保持 不变。
VS
热力学第二定律
06
原子与量子物理
原子的结构与性质
原子的结构
原子由原子核和核外电子组成， 原子核由质子和中子组成。
原子的性质
原子的质量、电荷数、核外电子排 布等。
原子能级
原子的核外电子在不同的能级上运 动，能级的高低决定了电子的能量 。
量子力学的基本概念
量子态
量子力学中的基本状态，描述了 微观粒子如电子、光子的运动状
光的波动性
光是一种电磁波，具有振 幅、频率和相位等波动特 性。
光的粒子性
光可以看作是由光子组成 的粒子流，每个光子具有 能量和动量。
光的折射与反射
折射定律
当光线从一种介质进入另 一种介质时，其传播方向 会发生改变，遵循折射定 律。
反射定律
光线在物体表面发生反射 时，遵循反射定律，入射 角等于反射角。
认识物理学(PPT)
3、物理学是培养人 的科学素质的科学. 物理学是产生科 学思想、科学方法、 科学精神的科学.
三、物理学的发展 自然科学
经典物理学
现代物理学
开创了以 实验和数 学相结合 研究物理 学的道路
牛顿
经典物理 学的奠基 人,建立 了牛顿运 动三大定 律和万有 引力定律
爱因斯坦
伟大的物 理学家爱 因斯坦提 出了相对 论改变了 人类对宇 宙的看法
分子
2、物理学是改变 世界的科学
第一次工业革命标志 —蒸汽机的使用 发明了—— 火车、汽车、 轮船、飞机、 火箭、人造 卫星、宇宙 飞船、航天 飞机等。
第二次工业革命 —电和电力技术 电力的 广泛应 用，是 人类进 入电气 的时代。
第三次工业革命 ——电子信息和互联网技术 使工业生 产进入到 自动化、 智能化时 代，人类 进入到网 络时代。
二、勤于思考 勤于理解
养成爱问“为什么” 的习惯，敢于用疑问的眼 光看待各种现象。
（3）联系实际，联系社会
天然气公交车
压缩石油气的体积可以使它液化。液化石 油气是一种清洁燃料，使用这种燃料的汽车， 排出的尾气污染较小。
练习：
1、物理学的三个功能：
认识世界 ①物理学是______的科学 改变世界 ②物理学是______的科学 培养科学素养 ③物理学是__________的科学
物理就在我们的身边
游泳者得以前进的动力是什么？
物理学主要 研究力,热,声, 光,电等运动和 相互作用规律.
二、物理学有什么作用？
1、物理学是认识世界的科 学
（1）使人类认识物质
世界的各种运动
天上 宏观
地上
微观
（2）揭开了物质世界 结构的秘密
物 质
物理ppt课件
物理学的发展历程
古典物理学
现代物理学
古典物理学的发展始于古代，经历了 文艺复兴、牛顿时代等阶段，建立了 经典力学、光学、声学等理论体系。
现代物理学在相对论和量子力学的框 架下继续发展，探索宇宙的起源、演 化以及微观粒子的性质和行为。
近代物理学
随着工业革命和科技进步，近代物理 学逐渐兴起，研究领域不断扩大，涉 及电磁学、热学、相对论和量子力学 等领域。
镜像
光滑平面可以形成物体的镜像，镜像与原物体左右相反，上下一致。
干涉与衍射
干涉
两束或多束光波在空间某一点叠加时，会形成明暗相间的干涉条纹。
衍射
光波遇到障碍物或通过小孔时，会绕过障碍物继续传播，形成衍射现象。
06
原子与量子物理
原子的结构与性质
原子的核式结构
原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和 中子组成，电子围绕原子核旋转。
作用力和反作用力大小相 等，方向相反，作用在同 一条直线上。
动量与冲量
动量
物体的质量与速度的乘积，表示 物体运动的量。
冲量
力与作用时间的乘积，表示力的 时间积累效应。
功与能
功
力与物体在力的方向上通过的距离的乘积，表示力对空间积 累效应。
能
物体运动状态的改变所对应的物理量，表示物体运动状态的 量。
热力学第一定律与第二定律
热力学第一定律
能量守恒定律，即在一个封闭系统中，能量不能凭空产生也不能 凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第二定律
热传导定律，即热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不 引起其他变化的自然过程。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律可以应用于许多领域，例如制冷、空调、热力发电 等。
物理ppt教学课件
电场
Hale Waihona Puke 电场是电荷周围存在的一种特殊物质 ，它对放入其中的电荷产生力的作用 。电场的强弱用电场强度来描述。
电流与电阻
电流
电荷的定向移动形成电流，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流的单位是安培。
电阻
电阻是导体对电流的阻碍作用，电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。电阻的单位是欧姆。
物理ppt教学课件
目录
CONTENTS
• 物理简介 • 力学 • 热学 • 电学 • 光学 • 原子与量子物理
01 物理简介
物理的定义与重要性
定义
物理学是一门研究物质的基本性 质、结构、相互作用以及运动规 律的自然科学。
重要性
物理学是科学技术发展的基础， 对人类社会的进步和文明发展具 有重要意义。
的现象。
光的干涉与衍射
要点一
光的干涉
两束或多束相干光波在空间相遇时，会因为相位差而产生 加强或减弱的现象。
要点二
光的衍射
光在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播的 现象。
06 原子与量子物理
原子的结构与性质
原子的结构
原子能级
原子由原子核和核外电子组成，原子 核由质子和中子组成。
原子能级是指原子内部电子在不同轨 道上运动的能量状态，不同能级间跃 迁会产生特定频率的光子。
万有引力定律
• 万有引力定律：任何两个物体都相互吸引，引力 大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距 离的平方成反比。
03 热学
温度与热量
总结词
温度是表示物体冷热程度的物理量，热量是热传递过程中转 移的内能。
详细描述
温度是物体分子热运动的程度的量度，常用的温度单位是摄 氏度、华氏度和开尔文。热量是在热传递过程中，高温物体 向低温物体转移内能的过程，这个过程伴随着温度的变化。
Hale Waihona Puke 电场是电荷周围存在的一种特殊物质 ，它对放入其中的电荷产生力的作用 。电场的强弱用电场强度来描述。
电流与电阻
电流
电荷的定向移动形成电流，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量。电流的单位是安培。
电阻
电阻是导体对电流的阻碍作用，电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积和温度有关。电阻的单位是欧姆。
物理ppt教学课件
目录
CONTENTS
• 物理简介 • 力学 • 热学 • 电学 • 光学 • 原子与量子物理
01 物理简介
物理的定义与重要性
定义
物理学是一门研究物质的基本性 质、结构、相互作用以及运动规 律的自然科学。
重要性
物理学是科学技术发展的基础， 对人类社会的进步和文明发展具 有重要意义。
的现象。
光的干涉与衍射
要点一
光的干涉
两束或多束相干光波在空间相遇时，会因为相位差而产生 加强或减弱的现象。
要点二
光的衍射
光在传播过程中遇到障碍物时，会绕过障碍物继续传播的 现象。
06 原子与量子物理
原子的结构与性质
原子的结构
原子能级
原子由原子核和核外电子组成，原子 核由质子和中子组成。
原子能级是指原子内部电子在不同轨 道上运动的能量状态，不同能级间跃 迁会产生特定频率的光子。
万有引力定律
• 万有引力定律：任何两个物体都相互吸引，引力 大小与两个物体的质量成正比，与它们之间的距 离的平方成反比。
03 热学
温度与热量
总结词
温度是表示物体冷热程度的物理量，热量是热传递过程中转 移的内能。
详细描述
温度是物体分子热运动的程度的量度，常用的温度单位是摄 氏度、华氏度和开尔文。热量是在热传递过程中，高温物体 向低温物体转移内能的过程，这个过程伴随着温度的变化。
物理ppt课件
牛顿运动定律
01
02
03
内容
介绍牛顿运动定律的基本 内容，包括第一、第二和 第三定律的表述和解释。
实验验证
通过实验演示来验证牛顿 运动定律的正确性，例如 小球在斜面上的运动、抛 体运动等。
应用
举例说明牛顿运动定律在 日常生活和工程中的应用 ，如车辆动力学、航空航 天工程等。
功与能
内容
介绍功与能的概念及其关系，包 括力的作用效果、功的定义、功
光的偏振与全反射
光的偏振
光波在传播过程中，其振动方向 相对于传播方向的不对称性称为 光的偏振。只有横波才能发生偏 振现象
全反射
光线从光密介质射向光疏介质时 ，如果入射角大于临界角，光线 将全部反射回原介质的现象叫全 反射现象
光学仪器与应用
显微镜
显微镜是一种精密的光学仪器，可以放大微小物体，帮助人们观察 它们的细节
通过实验来验证转动和弹性力学 的规律，例如利用三线摆测量转 动惯量、利用拉伸和压缩实验测
量弹性模量等。
应用
举例说明转动与弹性力学在日常 生活和工程中的应用，如结构动
力学、机械振动等。
03
电学
静电学基础
静电现象
探讨静电现象的产生、表 现和基本原理。
电荷与电场
解释电荷、电场的概念， 以及电场线的方向和分布 。
望远镜
望远镜是一种用于观察远处物体的光学仪器，它可以将远处的物体 拉近，帮助人们更好地观察星空、天体等
摄影器材
摄影器材是利用光学原理进行拍摄的设备，包括照相机、摄像机等。 这些设备可以将图像记录下来，方便人们保存和分享
05
热学
热力学基础
总结词
热力学的基本概念、定律和原理。
2024年物理必修一第一章第一节课件
2024年物理必修一第一章第一节课件一、教学内容根据2024年物理必修一的教学大纲，本节课我们将学习第一章“物理学导论”的第一节“物理学简介”。
具体内容包括：物理学的研究对象、物理学的发展简史、物理学的分支学科以及物理学的学习方法。
本节课的教材内容主要围绕第一章的1.1节和1.2节。
二、教学目标1. 理解物理学的基本概念，了解物理学研究的对象和范围。
2. 掌握物理学的发展历程，了解物理学的分支学科。
3. 学会运用科学的学习方法，培养对物理现象的观察能力和思考能力。
三、教学难点与重点教学难点：物理学的研究方法及其在各分支学科中的应用。
教学重点：物理学的基本概念、发展历程和学习方法。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、黑板、粉笔、挂图。
2. 学具：物理教科书、笔记本、文具。
五、教学过程1. 导入：通过展示一组日常生活中的物理现象图片，引发学生对物理学的兴趣，导入新课。
细节：让学生观察图片，并分享他们对这些现象的看法和疑问。
2. 知识讲解：1) 物理学的基本概念及其研究对象。
例子：以生活中的实例（如摩擦力、重力等）解释物理学的概念。
2) 物理学的发展简史。
例题：介绍牛顿、爱因斯坦等著名物理学家及其成就。
3) 物理学的分支学科。
练习：让学生列举自己了解的物理学分支学科，并简要介绍。
3. 学习方法指导：1) 引导学生运用观察、实验、归纳等方法学习物理学。
2) 强调理论与实践相结合的重要性。
4. 随堂练习：1) 设计一些与教学内容相关的选择题、填空题，让学生巩固所学知识。
2) 让学生分享解题思路，进行课堂讨论。
六、板书设计1. 物理学的基本概念2. 物理学的发展简史3. 物理学的分支学科4. 物理学的学习方法七、作业设计1. 作业题目：1) 解释生活中一个物理现象，并说明涉及到的物理学分支学科。
2) 列举物理学发展史上的三个重要事件，简要介绍其意义。
2. 答案：1) 示例：摩擦力是物体相互接触时产生的阻碍相对运动的力，涉及力学分支。
高一物理必修1绪论揭开物理学的神秘面纱ppt课件
• 牛顿力学不仅能 帮助我们解释周
围的宏观世界，
而且让人类实现 了登月梦想。
17世纪万有引力的发现使人
类在20世纪60年代实现了登
精品课月件梦想
14
牛顿的卫星发射原理图
精品课件
15
中国的全球定位系统
美国：GPS系统 俄罗斯：格洛纳斯系统 欧洲：伽利略系统 日本：准天顶星系统
精品课件
16
卫星照片
十六世纪，波兰天文学家哥白尼经过近四十年 的辛勤研究，在分析过去的大量资料和自己长期 观测的基础上，于1543年在临死前出版的《天体 运行论》中，系统地提出了日心说。为牛顿的天 上和地下物理学的统一打下了基础。
为了真理伽利略被判终身监禁，布鲁诺被处以
火刑。
精品课件
32
2、光到底是什么？17世纪形成了两种学说：
福岛核电站爆炸后
精品课件
23
关于量子力学与经典世界的对比
1、隧道效应的滑雪图
精品课件
24
2、薛定谔的猫
• 一个箱子里有一只活猫、一瓶毒药和一个盒子，盒
子里有放射性原子和一个激发装置。当放射性原子
衰变放射出一个α粒子时，激发装置被激活，打破
盛有毒药的瓶子，释放毒药毒死那只可怜的猫。如
果放射性原子不衰变，瓶子就不会打破，毒药也不
精品课件
4
物理学科的介绍
物理学是一 门自然科学,它 起始于伽利略和 牛顿的年代,经 过三个多世纪的 发展,已经成为 一门众多分支, 令人尊敬和热爱 的基础科学。
它远到宇宙深处至
咫尺之间，大到广袤 苍穹，小到微观粒子 的浩瀚而又精细的时 空中，物理学研究物 质存在的基本形式， 以及它们的性质和运 动规律，因此说物理 学是关于“万物之理 ”的学问并不为过。
物理学的定义及内涵第一课件PPT
关联量子现象的一个共同特征，是存在电荷、自旋、轨道、晶格等多种自由度或超导有序、磁性有序、电荷有序、轨道有序等多种有
2 磁学 序相的共存和竞争。
在实验方面，Tevatron和LHC引领高能量前沿，BaBar和Belle提高亮度极限，WMAP和PAMELA提出新的机遇与挑战。 开展半导体小量子体系中量子信息制备、调控、传播、检测等重大科学问题的研究将为下一代量子信息技术发展奠定物理基础。 物理学各个分支学科的发展态势 量子相变是由于量子涨落导致的相变。
的 发
第二，物理学从根本上推动技术进步，成为深刻改变社会生活的科学。
展
第三，物理学与其他学科的交叉更为广泛，推动未来技术革命的特
特
征更加明显。
点 和
第四，物理学大科学的发展，需要巨大的经费投入和大规模的国际
趋 合作。
势
因为这些结构的制备或生长往往要通过外延或真空沉积等办法来得到，这使得非平衡表面生长动力学的研究显得很重要，与原位表征 、测量及理论模拟成为凝聚态物理最有生命力的一个研究领域。 物理学在交叉学科形成和发展过程中，起着至关重要的作用。 氧化物界面的新奇物性及量子调控 当前的磁学研究，应该充分利用先进的实验技术与计算模拟能力，以基本的理论为指导，通过精确可控人工材料制备技术进行具有特 殊磁结构新材料的设计以及新物理效应的探索。 原子力显微镜(AFM)因其能对一大批绝缘材料进行原子级水平的成像能力以及对力学性质测量的能力，在国外得到了迅猛的发展。
磁性相关问题研究有助于揭示物质科学规律，有助于新物质的创造、新凝聚态物理效应的探索。
1 半导体物理 核物理的另一个特点是，研究对象为由强相互作用动力学控制的微观多粒子体系，这导致核物理研究与当前物理学的两个难题紧密联
系。 光学是研究光辐射的基本原理、光传播的基本规律以及光与物质相互作用过程的物理学。 低维度的引入通过界面和维度的调制，导致了许多新奇的物理特性。
2 磁学 序相的共存和竞争。
在实验方面，Tevatron和LHC引领高能量前沿，BaBar和Belle提高亮度极限，WMAP和PAMELA提出新的机遇与挑战。 开展半导体小量子体系中量子信息制备、调控、传播、检测等重大科学问题的研究将为下一代量子信息技术发展奠定物理基础。 物理学各个分支学科的发展态势 量子相变是由于量子涨落导致的相变。
的 发
第二，物理学从根本上推动技术进步，成为深刻改变社会生活的科学。
展
第三，物理学与其他学科的交叉更为广泛，推动未来技术革命的特
特
征更加明显。
点 和
第四，物理学大科学的发展，需要巨大的经费投入和大规模的国际
趋 合作。
势
因为这些结构的制备或生长往往要通过外延或真空沉积等办法来得到，这使得非平衡表面生长动力学的研究显得很重要，与原位表征 、测量及理论模拟成为凝聚态物理最有生命力的一个研究领域。 物理学在交叉学科形成和发展过程中，起着至关重要的作用。 氧化物界面的新奇物性及量子调控 当前的磁学研究，应该充分利用先进的实验技术与计算模拟能力，以基本的理论为指导，通过精确可控人工材料制备技术进行具有特 殊磁结构新材料的设计以及新物理效应的探索。 原子力显微镜(AFM)因其能对一大批绝缘材料进行原子级水平的成像能力以及对力学性质测量的能力，在国外得到了迅猛的发展。
磁性相关问题研究有助于揭示物质科学规律，有助于新物质的创造、新凝聚态物理效应的探索。
1 半导体物理 核物理的另一个特点是，研究对象为由强相互作用动力学控制的微观多粒子体系，这导致核物理研究与当前物理学的两个难题紧密联
系。 光学是研究光辐射的基本原理、光传播的基本规律以及光与物质相互作用过程的物理学。 低维度的引入通过界面和维度的调制，导致了许多新奇的物理特性。
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10
★自由粒子的波函数——平面波 (r,t)A ie (p rE)t
第一讲 物理学的基本概念范畴
2021/3/2
1
第一讲 物理学的基本概念范畴
一、物理学的概念范畴
物质存在的基本形态：实物与场（粒子与场）
1、总范畴
物质的根本属性：运动的绝对性、运动描述的相对性、
各种低级运动形式的特殊性
物质存在的基本形式：时间和空间←广延性
2、具体学科的范畴——构成概念体系
★什么是概念
⑵ 两类波 介质波 机械波：声波、水波… 概率波 波粒二象性 ：光波、物质波（德布罗意波）…
●介质波：需要介质（媒质），介质粒子的振动——能量的 传播，介质粒子没有迁移……是一种经典的机械波；
●概率波：无需介质（媒质），波动场粒子可以脱离波源独立
的传播——能量的传播；波强弱并非是波动场粒子的真实行
为，只是波动场粒子的可能出现的时空几率……是一种不完
④实物粒子之间的相互作用表现为场之间的相互作用；
实物粒子场
相互作用场
引力相互作用
电磁相互作用
弱相互作用
强相互作用
量子几何动力学 (引力场、实物粒子场)
量子电动力学
量子味动力学
量子色动力学
(电磁场、电子场) (电磁场、电子场) (胶子场、夸克场)
统一场论 （2引02力1/3场/2 与电磁场的统一）
大统一理论 四种相互作用
2021备/3/2的量子观点、波粒二象性的描述；
8
●介质波（机械波）波动方程
★★设平原面点简的谐扰波动的函波数函—数简谐y 振动AcF o s(k ty x) 2 t2 y y 2 y A c 0 o y t k A s c o r s ) (t u
●对波函数求时间t 的偏导数，得 ●对波函数求传播空间x 的偏导数，得
y A si n (tx)
t
u
2 t2 y2Aco (tsu x)
yA si n (tx)
x u
u
x 2y 2 u2 2A co (tsu x)
●综合，得
2021/3/2
2y 1 2y x2 u2 t2
←波动方程
物理学的典型方程之 一；麦克斯韦据此推
断出光的电磁说 9
●概率波（波粒二象性）的薛定谔方程
③场可以量子化—— 波粒二象性: Eh ph
④场与实物并无定性区别—— 质能守恒: Em2 c
描述场运动规律的理论：成熟的电动力学、不完全成熟的量子场论！
量子力学的不足
①主要侧重于实物粒子的波粒二象性，甚至没有把光当作粒子处理；
②在粒子的基础上谈其波动性——概率波——波、粒二象性地位不平等；
③实物粒子的波动性——概率波——不是真正物理波场；
第7章 电磁感应
第8章 麦克斯韦方程组与电磁辐射
附录 高速运动的电荷与电场的磁场统一性
2021/3/微观粒子 （正、反粒子）
质子、中子、 轻子（电子、中微子） 夸克…
引力子？（传递引力作用） 光子（传递电磁作用）
媒介粒子 希格斯玻色子 W玻色子（传递弱作用）
胶子（传递强作用）
★物质的结构以及各种低级的运动形式！ 2
三、大学物理学基本概念范畴的简单讨论
1、实物与场
物质的定义：客观实在性……——无论实物还是场……
⑴ 关于实物 日常条件 固、液、气、非晶态、液晶态
实物的 （到目前）
十种形态
描述实物 运动规律 20的21/3理/2 论：
超高温 等离子态：恒星内部…
超高压 超固态：恒星后期的“白矮星”，原子被压碎 中子态：恒星后期的“中子星” ，原子核被压碎 黑洞……
比如，力学：力、质量、惯性、碰撞、参照系… 比如，热学：温度、内能、理想气体、熵、…
★基本概念 ★导出概念
比如，电磁学：电场强度、电势差、位移电流、涡旋电场…
比如，光学：光线、点光源、干涉、衍射、偏振、双折射… 比如，原子物理学：原子核、能级、磁矩、量子数、放射性…
二202、1/3/物2 理学的研究对象
★自由粒子的波函数——平面波
E h
●平面波
y A c o s (t k r ) A c o s ( p r E t ) p
h
k
eix cosxisinx
●自由粒子的波函数
(r ,t)A ie (p r E)t
●将该波函数对时间求导，得 t iE (1 )
2021/3/2
应量，是相互量子场的极限； ④ 任何量子场都是真实的物理波场，可以用波动方程描述场的运
动规律；用算符及其对易关系进行描述其粒子性运动规律 ⑤ 量子场的基态：“真空态”，彻底否定了脱离物质的绝对时空观；
实物粒子场
狄拉克方程
引力场
电磁场
弱相互作用场
强相互作用场
引力场方程
麦克斯韦方程组
普罗卡方程
量子色动力学
④不能描述粒子的产生与消失——微观粒子的转化；
2021/3/2
4
⑶实物与场的统一：量子场论关于物质存在形式的观点：
①场是物质存在更基本的形态:
场处于基态时——无能量、信号释放——所谓“真空”； 实物粒子——是场量子的激发态； ②两种场: 实物粒子场—— 场量子是实物粒子：电子场、中子场…… 相互作用场—— 场量子是媒介粒子：引力场、电磁场…… ③真空是各种量子场的基态——零点振动和虚粒子……
超低温 超导态：比如，水银的温度将到4.173K，即 — 269℃时…
超流态：比如，液态氦的温度将到2. 17K， 出现超流动态…
成熟的经典力学、热力学、电动力学、光学、
不完备的原子物理学；
不完全成熟的量子力学、不成熟现代宇宙学；
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⑵ 关于场
目前对场 的认识
①传递实物间相互作用的一种形态；
②场是物质存在的基本形态；
超统一理论，超对称理论 实物粒子场与 相互作用场
两种量子场的统一 5
⑷实物与场的描述：量子场论关于场和实物粒子的特性
① 一切微观粒子(实物粒子和媒介粒子 )都对应其量子场(实物 粒子场和媒介粒子场)
② 实物粒子场(电子场……)—— 没有经典场概念与其对应量; ③ 相互作用场(电磁场、引力场……)——有经典场概念与其对
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相对论粒子方程
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⑸大学物理学概念体系的尝试1——“实物与场”的角度
第一篇 宏观力学——质点与刚体
第1章 第2章 第3章 第4章
低速范围的宏观力学——牛顿力学 高速范围的宏观力学——狭义相对论 万有引力场与天体力学 广义相对论与宇宙学基础
第二篇 电磁场——场
第5章 电荷与电场
第6章 电流与磁场