物理杂谈 (9)

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1、不要认为物理只属于物理学家。物理属于每一个普通的人，就像音乐不仅仅属于音乐家一样。9/4/20211第一章物理学导论一.物理学的形成与发展物理（physics)希腊语：自然（nature）早期：物理学是一门致力于研究一切自然现象的科学物理学是研究我们周围物质世界的客观属性和物质运动的规律的一门自然科学现在物理学的定义是什么?物质的结构和相互作用自然哲学<自然哲学的数学原理>研究对象：是物质最基本、最普遍的运动形式和各种运动形式之间的相互转化以及物质结构等。9/4/20212物理学的发展十九世纪末形成三种较为成熟的重大理论:(1)经典力学(2)热力学与经典

2、统计物理学(3)电磁学二十世纪初形成两种比较成熟的重大理论:(1)狭义相对论(2)量子力学近代物理的理论基础原子核物理粒子物理等离子体物理凝聚态物理激光物理介观物理天体物理等新分支。9/4/20213二.物理学与技术三次技术革命:1.第一次技术革命(18世纪中叶)模式:技术——物理——技术1.第二次技术革命(19世纪下半叶)1.第三次技术革命(20世纪中叶)模式:物理——技术——物理模式技术——物理——技术物理——技术——物理复杂机械的发展(热机的发明和使用)牛顿力学成熟热力学和分析力学迅猛发展热力学理论促使技术提高电力的广泛使用无线电通讯的实现相对论量

3、子力学9/4/202149/4/20215核能的利用(40年后)1.原子有核结构确立(1909年卢瑟福应用粒子散射实验)狭义相对论的创立(1905年爱因斯坦)2.受激辐射理论的提出(1917年爱因斯坦)1960年第一台激光器的诞生3.量子力学和量子统计物理学的建立(1920)能带理论的提出(1928年索末非)禁带和空穴概念的提出(1929年派尔斯)晶体管的发明(1949年贝尔实验室)信息时代的开始9/4/20216三.物质世界及其层次物质的两种基本形式和结构层次场实物场量子分子原子电子原子核、、、中微子轻子质子中子重子介子强子夸克夸克交换胶子场与实物

4、的相同之处：具有质量、动量、能量，遵守动量守恒定律、能量守恒定律。场与实物的不同之处？转化9/4/20217场与实物的不同之处实物场1一般具有独占性可叠加2费米子——遵守泡利不相容原理玻色子——不遵守泡利不相容原理3密度大密度小4受力可加速受力不可加速5达不到光速可以光速传播9/4/20218物质系统按空间尺度分类宏观102710-15宇观微观介观100宏观与微观系统不仅在空间尺度上有差别，最根本的是它们的基本性质、运动形式和基本规律不同。基本性质运动形式基本规律宏观粒子性机械运动经典微观波动性量子运动量子m9/4/20219四.物质的相互作用1、引力相

5、互作用2、电磁相互作用3、强相互作用4、弱相互作用—也是粒子间的短程力弱电统一理论（60年代）遗留的问题：大统一理论？是否存在第五种力？++电力102N引力10-34N凝聚力？——强子间的作用力强力104N！原子核9/4/202110五.物理学的特点1.普适性2.基础性3.相关性4.和谐统一物理学以数学为语言崇尚数理之美和严谨的逻辑推理精确是物理学的追求.物理是实验科学9/4/202111学习大学物理课程，除了掌握基本知识外，更重要的是学习一种科学的思维方法。正如一个古老的故事所讲的那样，学生从老师那里得到的，应该是一个点石成金的法则，而不是一堆金子。9

6、/4/202112第一篇力学mechanics力学研究的是物体的机械运动的规律及其应用的科学力学是自然科学中发展最早的学科之一。力学是物理学的一块重要基石，同时也是许多工程技术科学的基础。经典力学的创始人IsaacNewton1642~1727本篇包括：质点运动学质点动力学刚体的转动9/4/202113第三章经典运动学3-1经典运动学的一些基本概念一.时间时刻时间间隔二.参考系referencesystem坐标系三.质点particle四.刚体一个只具有质量而没有大小和形状的理想物体，称为质点。具有质量和一定的大小和形状，但不会发生形变的理想物体，称为刚

7、体。运动的绝对性运动描述的相对性9/4/202114建立理想模型是经常采用的一种科学思维方法，根据所研究问题的性质，突出主要因素，忽略次要因素，使问题简化但又不失客观真实性的一抽象思维方法；除质点、刚体外，还有线性弹簧振子、理想气体、点电荷等。理想模型idealmodel思考题:地球可否看作质点？为什么?9/4/2021153-2质点运动的矢量描述一.位置矢量运动方程轨道OxyzACB位置矢量定义:运动方程轨道二.位移路程位移:描述质点位置改变的物理量路程:位移与路程区别?1.位移是矢量,路程是标量2.位移表示质点位置变化的实际效果,与路径无关,与始末位

8、置有关.路程是质点实际运动轨道的长度,与路径有关3.一般情况下:9/4/2021