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大学物理绪论2020

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《大学物理学绪论》课件

《大学物理学绪论》课件

相对论与宇宙学研究
相对论
相对论是爱因斯坦提出的经典理论，描述了 引力和相对速度对时空的影响。未来的研究 将进一步探索相对论的预言和推论，例如引 力波探测和黑洞性质等，并寻求将相对论与 其他物理理论统一起来。
宇宙学
宇宙学是研究宇宙起源、演化和终极命运的 科学。未来的研究将致力于揭示宇宙的起源 和演化过程，包括宇宙大爆炸、星系形成、 恒星演化等，以及探索宇宙中存在的未知物
质和能量形式。
THANKS
感谢观看
生物医学
医学影像
放射治疗
物理学在医学影像技术中发挥了重要作用 ，如X射线、CT、MRI等影像设备的研发和 应用。
放射治疗是治疗肿瘤的重要手段之一，物 理学在放射源的选择、剂量控制和设备研 发方面有重要作用。
生物力学
生物传感器
生物力学研究生物体的力学性质和行为， 在生物医学工程、康复医学等领域有广泛 应用。
数学建模法
要点一
总结词
用数学语言描述物理规律和现象
要点二
详细描述
数学建模法是物理学研究中不可或缺的方法之一。它通过 建立数学模型来描述物理规律和现象，将物理问题转化为 数学问题，以便进行定量分析和计算。数学建模法在物理 学中广泛应用于各种领域，例如力学、电磁学、量子力学 和宇宙学等。通过数学建模法，可以更深入地理解物理规 律的本质，预测新现象并解决复杂问题。
理论推导法
总结词
通过数学模型和理论公式推导结论
详细描述
理论推导法是物理学研究中另一种重要的方法。它基于对物理现象的深入理解，通过建 立数学模型和理论公式来描述物理规律和现象。然后，通过逻辑推理和数学计算，从已 知的基本原理出发，推导出新的结论和预测。理论推导法的准确性和可靠性取决于理论

大学物理绪论

大学物理绪论
如何具体把握呢？
1.物理学是关于物质运动一般规律的科学
普适性：是一个具有逻辑自恰性的理论框架和体系， 所以应从整体上把握。
对象概念框架体系应用
2.物理学是以物质世界为对象的观察和实验的科学 观察和实验是全部物理学知识的基础。 第一要建立起物理学图象。 第二要关注物理学发展中实验的作用。
3.物理学是精密科学 物理学是一门定量科学，它是物质世界数量关系的高 度总结，精确的把握物质运动变化的规律和结果。
➢现代工业技术工程师类型要求良好的科学素质
深厚的科学素养是发明创造的基础。
高的科学素质和能力是高新技术和市场 经济的发展的需要
➢物理素质的表现
物理学的思想、观点和方法 从物理本质上提出和研究本专业问题 创新能力 在工程技术中引入物理学的新成果
二、在大学物理课程中学习什么
知识→物理学关于物质世界的基本理论→基础 方法→物理学认识和研究问题的思想方法→中心 应用→运用物理学的理论和方法解决技术问题→目的
➢爱因斯坦受激辐射理论(1916物理) －第一台激 光器(1960技术)
➢量子力学 费米狄拉克统计 固体能带理论(20年 代微结构物理)－晶体管诞生(1947) 集成电路 (1962) 大规模集成电路(70年代后期技术)
④技术的创新与发展深受科学素质的影响与限制。
电子显微镜的发明
⑤物理学是人类智慧的结晶。
物理学基本框架
V
c
量子理论 狭义相对论
0.01c
量子 禁区 理论
10-5m
禁区
狭义 相对论
广义 相对论
牛顿物理学
1020m
大小或距离
③物理学为其他 学科创立技术和 原理，重大新技 术领域的创立总 是经历长期的物 理酝酿。

大学物理绪论_杭师大

大学物理绪论_杭师大
④ 能够正确记录和处理实验数据、绘制曲线、 分析误差原因、说明实验结果、撰写合格的实 验报告；
⑤ 能够完成简单的设计性实验。
物理实验报告要求
1、信息齐全、格式规范。 2、字体工整、干净整洁。 3、表述正确、层次清楚。 4、图表合理、讨论认真。
预习要求
• 明确实验目的， • 预习实验原理， • 了解实验注意事项。 • 预习报告是实验工作的前期准备， 是写给自己参考用的，故要求简单明 了。实验前应清楚本次实验应达到什 么目的，通过什么实验方法和测量哪 些数据才能实现实验的目的。
粒子物理、 天体物理 、 复杂性研究
经典物理也在发展 波动光学 信息光学
21世纪物理学的发展趋势 把对微观世界的研究与对宏观世界的研究结合起来
（二） 为什么学习物理学？
1.物理学是一切自然科学的基础 2. 物理学是认识世界，掌握世界的思维方法 3. 物理学是现代技术革命的先导
发1967年第13届国际计量大会决定定义
1秒等于铯133原子基态的两个超细能级之间跃迁相 对应的辐射周期的9192631770倍。这就是原子钟。
精度为 10 12
空间：表征物质存在的广延性，物质之间的排列 顺序。空间两点的距离为长度，任何长度的测量 都是通过某一长度基准进行的。长度的米制标准 起a源.最于早法的国米。定义是通过巴黎的一条子午线从北极到
应当始终放在首位, 而不应当把 知识放在首
位。如果一个人掌握了他的学科 的基础理
物理学是以实验为本 的科学
——杨振宁
自然科学理论不能离 开实验的基础 ——丁肇中
物理实验的目的
• 学习如何获取知识 • 培养获取知识能力 • 提高知识应用能力
1. 物理实验课的任务和要求
物理学是一门实验科学。物理实验 的基础知识、基本方法和基本技能是 一般工程技术人员所必须具备的。

大学物理实验绪论讲义绪论

大学物理实验绪论讲义绪论

图表制作
实验数据应制作成图表，以便更好地展示数据和趋势。
结论分析
实验结论应基于数据分析，指出误差来源并提出改进意见 。
02 实验数据处理与误差分析
测量与误差
测量
测量是获取实验数据的过程，包括对 物理量进行观察、记录和量化。
误差定义
误差是指测量值与真实值之间的差异， 可以分为系统误差和随机误差。
随机误差的处理
数学公式拟合
通过选择合适的数学公式对实验数据进行拟合，可以得到物理量之间的数学关系。
03 实验操作规范与安全
实验操作规程
实验前准备
在实验开始前，学生应认真阅读实验指 导书，了解实验目的、原理、步骤和注
意事项。
实验数据记录
学生应认真记录实验数据，确保数据 的准确性和完整性，并按照要求进行
Байду номын сангаас数据处理和分析。
Excel软件介绍
总结词
易用性强的数据处理软件
详细描述
Excel软件是一款易用性强的数据处理软件，广泛应用于办公和数据处理领域。它提供了数 据输入、数据筛选、图表绘制等功能，能够帮助用户快速整理和分析数据。虽然相比于其他 专业数据处理软件，Excel的功能相对较少，但其易用性和普及度较高，适合初学者使用。
05 实验案例分析
单摆实验案例分析
实验目的
实验原理
研究单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。
单摆做简谐运动的周期T与摆长L和重力加速 度g有关，其关系为T=2π√(L/g)。
单摆实验案例分析
2. 将单摆挂上重锤，调整摆长。
1. 准备实验器材，包括单摆装置、 计时器等。
实验步骤
01
03 02
单摆实验案例分析

大学物理绪论精ppt课件

大学物理绪论精ppt课件

.
世界上最细的纳米导线
澳大利亚和美国科学家组成的研究团队1月６日在《科学》杂志上报
告说，他们成功设计出迄今世界上最细的纳米导线，厚度仅为人类头
发的万分之一，但导电能力可与传统铜导线相媲美。这项技术有望应
用于量子计算机研制领域。
.
癌症干细胞
很多时候，那些似乎已经被治疗消灭的癌症又会卷土重来。一些科学家将此
工
程
机械控制 电学
电力机械
人类利益
学应 用
解人
定 性 的
类 理
数和
定
美
量
学
的
生
化
物 物理 学
自然法则
.
➢物理学的研究方法
演绎法
－基本定律 推理 、演算 新理论
归纳法
－归纳实验或观测事 实 假设、模型 新理论
直觉 想象力 洞察力
提出命题 推测答案 理论预言 实验检验 修改理论
应用
.
二、物理学的分类及其基本图象
10626176109979经典理论相对论量子论相对论性量子论空间尺度相差104510461026m宇宙线度约150亿光年1020m夸克时间尺度相差10451018宇宙年龄150亿年1027射线周期速率范围0静止ms光速三物理世界的层次结构细胞原子原子核基本粒子dna长度星系团银河系最近恒的距离哈勃半径超星系团太阳系太阳人们不断向小尺度开拓以探索物质的组成物理学上对应粒子物理学目前物理学界公认组成物质的最小单元是夸克即认为quark没有内部结构物质世界总图象人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘物理学上对应天体物理学发展独立思考和独立创新的一般能力应当始终放在首位而不应当把知识放在首位
A• B A1B1 A2B2 A3B3

大学物理实验：绪论

大学物理实验：绪论

科学记数法
记 A a 10n ,且1 a 10
例1： 光速C=30万公里每秒
不正确的写法：C=300000km/s；C=30km/s 正确的写法：C=3.0×105km/s=3.0×108m/s 例2：
电子电量 e = 1.602189 ×10-19 C
有效位数的运算规则
仪器的读数规则
(1). 刻度式仪表，在最小分度值后要估读一位 (2). 数字显示仪表，直接读取仪表的示值。 (3). 游标类量具，读到游标分度值的整数倍。
误差分类
系统误差：由于确定的原因，以确定的方式引起。 具有确定性，服从因果律
随机误差：由大量、微小、不可预知的因素引起。 具有随机性，服从统计律
产生原因： 系统误差： 如仪器误差，方法误差，人员误差 随机误差： 如实验条件和环境因素的起伏，估读数的 偏差，测量对象的不稳定
系统误差的处理
①已定系统误差：设法消除，或修正 测量结果 = 测得值(或其平均值)-已定系统误差
4.178 × 10.1
4178 4178 421978=42.2
14
误差的定义、分类和性质
误差公理：测量总是存在误差的
误差定义： Δ x x 。 x :测量值； x:真值
推论： (1).真值不可确知 (2).误差不可确知
误差虽然不可确知，但我们可以分析误差的主要来源， 尽可能消除或减小某些误差分量对测量的影响，把它控制 在允许范围之内。对于最终不能消除的误差分量，我们还 可以估计出它的限值或分布范围，对测量结果的精确程度 作出合理的评价
I (mA) 2.00 4.01 6.22 8.20 9.75 12.00 13.99 15.92 18.00 20.01
1.选择合适的坐标分度值，确定坐标纸的大小 坐标分度值的选取应能基本反映测量值的准确度或精密 度。根据表１数据U 轴可选1mm对应于0.10 V，I 轴可选 1mm对应于0.20 mA，并可定坐标纸的大小（略大于坐标

§1.0绪论(打印稿)


·7 ·
《大学物理》绪论
物理学的发展： 录像(37'51")
·8 ·
奖。获奖年龄：40岁。
朱棣文：激光冷却和捕获原子的
研究获1997年诺贝尔物理学奖。获奖
年龄：49岁。
朱棣文
·5 ·
《大学物理》绪论
崔琦
：1939年出生于
中国河南宝丰县。由于在分
数量子霍尔效应量子现象的
研究获1998年诺贝尔物理学
奖。
·6 ·
《大学物理》绪论
主要参考书：
1、《大学物理学 习题讨论课指导》 （沈慧君王虎珠 编） 2、《大学物理方法学习导论》（胡在铭 编）
《大学物理》绪论
绪 论
·1 ·
《大学物理》绪论
物理学研究的对象
物理学是研究物质运动中最普遍、最基本的运动形 式和规律，认识物质世界的基本属性的一门科学。 物理学所研究的物质运动规律，具有最大的普遍性。 学习物理学的目的就是要掌握最普遍的自然规律， 深入认识物质世界的基 本属性，有效地运用物理学 知识改造自然，为人类造福。
·2 ·
《大学物理》绪论
掌握物理学的研究方法
学习物理学与学习其它自然科学一样，都必须
遵循人类对客观世界认识的总法则，即实践—理
论—实践的认识法则。
·3 ·
Байду номын сангаас
《大学物理》绪论
杨振宁、李政道 由于发现宇称不守恒，获
1957年诺贝尔物理学奖等
·4 ·
《大学物理》绪论
丁肇中 ：祖藉中国山东省日照由
于发现J粒子，获1976年诺贝尔物理学

物理实验绪论


大学物理实验绪论
5
五、有效数字的概念
1).有效数字定义：
由测量结果的第一位非零数起到最后那一位数字止 的全部数字统称为测量的有效数字。
4.60cm≠4.600cm
（2） 测量结果第一位非零数字前的“0”不属于有效数字，
/
测量结果第一位非零数字后的“0”都是有效数字.
0.0125m=1.25cm 1.0900cm≠ 1.09cm
4 2 l 4 3.14162 100.0 2 g 2 987 . 0 ( cm / s ) 2 T 2.000
3
ucg Er g 2.24 103 2.3(cm / s 2 )
取一位,只进不舍!
重力加速度 g=(987.0±2.3) (cm/s2)
对齐
大学物理实验绪论
0 200 400
2、合理确定坐标分度
应保证图上实验点的坐标读
数的有效数字位数不损失。 容易读出图上实验点的坐标 读数，用1、2、5进行分度. 坐标原点不一定从零开始
600
800
FF (mg ) ) 1000 (mg
大学物理实验绪论
30
L(cm)12.00
11.00 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
8.88m=8880mm?
大学物理实验绪论
6
3). 科学记数法
科学记数法: a×10n (单位）
a小数点前只取一位，再乘以10的幂次。 8.88m=8.88 ×103mm
80.30g=0.0803kg?=80300mg?
80.30g=8.030 ×101g=8.030 ×104mg
=8.030 ×10-2kg
不论采用何种记数法，有效数字位数不变

大学物理上册-绪论

▲关于场物质结构
例如：电磁场、引力场、各种介子场。
2
2、研究物质最简单最基本最普遍的运动形式。
物质的运动具有粒子和波动两种图象。 天体的、宏观的机械运动，及分子的热运动呈粒子性； 微观领域内，无论场和实物都呈波、粒二象性。
3、研究物质的相互作用。
物质间有四种相互作用，引力作用、电磁作用、强作用、 弱作用。
第三篇 热 学
第七章 气体动理论基础 第八章 热力学基础
14
实验课安排
• 内容：共八次实验课 • 上课时间：第四周开始，每周五3-5节 • 要求：1、课前预习
2、按时上课 3、按时交实验报告 • 考核：缺课、或超过3次不合格者，不能参加 期末考试
15
作业及平时测试
• 作业：本学期共布置15次作业，不要求提交， 课后自觉完成。
4、耐心解答同学们的问题； 4、。。。 5、。。。
18
19
约翰·巴丁
沃尔特·布拉顿
威廉·肖克利
三人因发明了晶体管而获得1956年诺贝尔物理学奖
6
• 2、巨磁电阻效应(Giant Magnetoresistance)
2007年度诺贝尔物理学奖授予
法国科学家：Albert Fert，阿尔贝费尔 德国科学家：Peter Grünberg彼得格林贝格尔
所谓巨磁效应，简单来说指在一个巨磁电阻系统中，非常弱 小的磁性变化就能导致巨大的电阻变化的特殊效应。
设计的原因
11
12
学习物理最重要的一点是培养 科学理性的思维方式，一旦掌 握了这一点，你将终身受用。
13
本学期将要学习的内容
第一篇 力学基础
第一章 质点运动学 第二章 牛顿定律 第三章 动量守恒定律和能量守恒定律 第四章 刚体转动 第十五章 狭义相对论（下册）
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Universe Composition and Motion 世界组成及运动
Physics studies the composition of our world (including matter and energy 物质和能量) and the laws governing their motion and evolution (运动规律和演化规律).
集成电路，中国芯 ，硬件和软件，先 进制造，5G通信, 光纤通讯
能源：水电，火 电，光伏，核电 新能源：产生及 存储技术
Physics and Biological World: Cells 物理学与生物世界：细胞
人体--器官--组织--细胞-细胞器--生物分子
新冠肺炎病毒微观结构 COVID-19， SARS-COV-2
问题、困难和解决方法
问题和困难：
1.中国经过四十年快速发展，GDP世界第二，经历 跟跑、并跑、领跑的转变； 2. 中美碰撞、矛盾激化，世界不太平 3. 出口受限，人口红利趋薄，经济下行压力增大； 4. 集成电路、芯片、核心软件、高端制造业、生物 医药等关键材料和器件等多个卡脖子的技术；
解决方法：改革开放， 一带一路，扩大内需，
自然力：物质和能量
物质：宏观、微观、介观和宇观 能量：热能、光能、机械能、化学能、电磁能、原子核裂变和聚变能 物理学为理解和应用自然现象和自然力提供理论和方法；化学为大规模创 造新物质提供理论、方法和技术；生物学和医学为理解和改善生命和人类 自身提供理论、方法和技术；数学为自然科学和工程技术提供方法；
生物医学和制药
屠呦呦（中国首位诺贝尔医学奖获得者， 2015年）
SARS病毒微观结构
新冠肺炎病毒微观结构
COVID-19， SARS-COV-2
非洲猪瘟等病毒结构
现代化大工业背后的科学技术
人类社会的发展历史是不断扩展利用自然力的历史
石头与火的史前时代青铜器和农业的奴隶时代铁器和农业的封建时代 蒸汽机和工业时代电力和电器时代汽车、半导体和计算机时代 互联网时代绿色、环保、健康、智能时代
红细胞和白细胞
神经元细胞
细胞的结构和功能
物理学对生物医学的贡献
光学显微镜 1665年发明，打开了微观世界的窗口
相衬光学显微镜 1932年发明
X射线的发现打开了医学成像的窗口， CT仪器的发明打开了快速精准成像的窗口
现代医学成像和诊断仪器
X光胸透
CT成像
超声腹部成像
核磁共振成像
世上最清晰的癌细胞转移3D影像拍摄
新工科 = 理ห้องสมุดไป่ตู้+传统工科
新物理+新材料+新技术 综合 先进制造技术与工程应用 新一代信息技术、新材料、新能源、人工智能、健康医疗、现代农 业、资源环境、航空航天、国防军事的关键核心材料、器件和系统
现代大学教育=传统理工科+人文社会科学+新工科/新文科/新医科
物理是工科的基础，更是新工科的基石
牛顿
爱因斯坦 麦克斯韦 玻尔
卡文迪许
伽利略
费曼
狄拉克
普朗克
法拉第
What this course will teach 课程内容
经典力学：牛顿三定律，力、速度、加速度；时间、空间；质点，刚体； 平动、转动、运动；质量、惯量；能量、动量；机械能、内能、功 分析和 求解物体的运动；（Chapter 1-11）
现代物理学：光学、相对论、原子物理、量子物理、固体物理、核物理和
粒子物理等 学习和掌握与现代生活密切相关的现代物理知识（Chapter 3444）
How to teach and how to learn 教学和学习方法
经典力学拓展：弹性力学、流体力学、机械振动和波、热学和热 力学学习利用经典力学解决实际的科学和技术问题（Chapter 12-20）
电磁学和电动力学：电荷、电流、电场、磁场、电磁波；库仑定律、高斯
定理、安培定理、必奥-萨伐尔定理、法拉第电磁感应定律麦克斯韦方程组 学习解决电学、磁学、电路、电磁场和电磁波的科学和技术问题（Chapter 21-33）
Atom: Building Unit of Universe 原子：构造世界的基本单元
Atom： electrons and nucleus 原子组成：电子和原子核
原子
原子核
电子
光子波长
1010 m
1015 m
1018 m
106 m
Light-matter interaction, emission, absorption and scattering of photon and light by atom and electrons; Electromagnetic interaction (电磁相互作用):
Physicists Invent Particle Accelerators 粒子加速器
Large electron-positron, hadron-hadron collider 欧洲核子中心CERN， 大型正负电子对撞机(LEP)和强子对撞机(LHC)
E. Rutherford
Large Particle Accelerators and Detectors 大科学工程：巨型粒子加速器和探测器
欧洲核子中心CERN， 大型正负电子对撞机(LEP)和强子对撞机(LHC)
Ordinary World: Humans Life
物理学和人类日常生活密切相关 万物皆道，格物致知
Physics and Materials, Energy and Information Technology 人类社会运转三要素：物质、能源和信息
Black Holes 黑洞
Collision of Galaxies 星系碰撞
Andromeda Galaxy (仙女座星系)
Sun and Earth 太阳系和地球
Solar System (太阳系)
Sun (太阳)
Planets (太阳系八大行星)
Earth and Moon (地球和月球)
Atomic physics, quantum mechanics, and optics
Fundamental particles 基本粒子
Electron, proton, nucleon, quarks, and their anti-particles (电子，质子， 中子，夸克及其反粒子); Strong and weak interactions (强相互作用和 弱相互作用): Particle physics and nuclear physics
世界各层次的组成、运动和演化---物理学各个分支
Universe and Galaxy 宇宙和星系
from Big Bang to Universe 宇宙大爆炸诞生及演化 (137 亿年)
Gravitation Interaction (万有引力)
Galaxies（星系）
Milky Way Galaxy（银河系） 100,000 light year
技术攻关，解决卡脖子难题
高等教育改革：提升数学、物理、化学、生物
、历史、哲学等理科和文科基础学科的地位
先进制造业
超大规模集成电路、微电子芯片：手机和电脑的心脏
通讯产业
远距离光纤通讯，微电子芯片信息处理、交换和计算，移动互联网
世火箭， 神州号太空飞船，天宫一号、二号太空站， 嫦娥4号 探月工程，墨子号量子科学卫星，悟空号暗物质探测卫星，北斗导航卫 星组网成功等等，中国航天事业井喷式发展，体现了中华儿女英雄壮志 。
大学物理上
伟大时代与家国情怀
2018年10月18日，党的十九大
1. 中华民族五千年的悠久历史和文化传承，壮丽的大好河山、富饶美丽的国土 2. 中国人民勤劳勇敢、聪明睿智，勇于创新创造，向往美好生活 3. 社会主义进入了新时代，中国人民站起来、 富起来、 强起来 4. 中华民族伟大复兴的中国梦，两个一百年目标进入了关键期 5. 决胜全面建成小康社会，开启全面建设社会主义现代化国家新征程 6. 改革开放四十年 7. 新中国成立70周年
2018年4月
纳米级大脑成像，看清晰大脑每个神经元
2019年1月，果蝇的完整大脑成像 膨胀显微技术+荧光显微成像技术
500 Years Evolution of Physics 物理学五百年历史
1. 物理学启蒙时期，15-16世纪 文艺复兴， 哥白尼（1473-1543），第古（1546-
1601），伽利略（1564-1642），开普勒（1571-1630），利用天文观测和物理实 验，解除了宗教旧思想的桎梏，建立了科学思想和实验方法。
战略性新兴产业
人工智能
新能源
新材料
10万 亿元
先进制造
新一代信息技术
粤港澳大湾区建设
物理学和日常生活密切相关
Chapter 0
Preface: Why Study Physics 绪论：为什么学物理
0-1 Universe Composition and Motion 世界组成及运动 0-2 Macroscopic World: Universe 宏观世界：宇宙 0-3 Microscopic World: Atoms 微观世界：原子 0-4 Ordinary World: Humans Life 人类生活 0-5 Biological World: Cells 生物世界：细胞 0-6 500 Years Evolution of Physics 物理学五百年历史 0-7 What this course will teach 课程内容
4. 现代物理学兴起，20世纪，相对论和量子力学的诞生、成熟和应用。普朗克（
1858-1947），爱因斯坦（1879-1955），玻尔（1885-1962），海森堡（19011976），薛定谔（1887-1961），狄拉克（1902-1984）。揭开了微观世界物质运 动的规律，为无线电、半导体、化学化工、计算机、集成电路、原子能、航天技术 、人工合成材料、分子生物学和遗传工程的发明和应用奠定了理论基础，推动了第 三次工业革命（计算机和信息技术）。