一 . 什么是物理学

1. 物质相互作用 物质运动规律 物 质 结 构 绪 论 一. 什么是物理学 物理学 (Physics) • 物理学是研究物质世界最基本形态的科学 • 物理学研究的范围——物质世界的层次和数量级 微观粒子 Microscopic 介观物质 mesoscopic 宏观物质 macroscopic 宇观物质 cosmological 质子10-15 m 类星体1026 m 空间尺度： 基本粒子寿命 10-25 s 宇宙寿命 1018 s 时间尺度：

2. E+27 E+24 E+21 E+18 E+15 E+12 E+03 E+06 E+09 E-15 E-03 E-06 E-09 1m E-12 哈勃半径 超星系团 基本粒子 星系团 原子核 银河系 原子 最近恒　星的距离 最小 的细胞 太阳系 DNA长度 太阳 人 山 蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次

3. 物 理 现 象 按客体大小划分： 微观系统 宏观系统 按空间尺度划分： 量子力学 经典物理学 宇宙物理学 按运动速度划分： 低速现象 高速现象 按速率大小划分： 相对论物理学 非相对论物理学 • 物理学的发展 今日物理学 实验 物理 理论 物理 计算 物理

4. 二.物理学的五大基本理论 ● 牛顿力学 (Mechanics) 研究物体机械运动的基本规律及关于时空相对性的规律 ●电磁学 (Electromagnetism) 研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律 ●热力学 (Thermodynamics) 研究物质热运动的统计规律及其宏观表现 ●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 物理学是一门最基本的科学;是最古老、但发展最快的科学;它提供最多、最基本的科学研究手段。

5. 三. 物理学是构成自然科学的理论基础 • 物理学是一切自然科学的基础 物理学构成了化学、生物学、材料科学、地球物理学等学科的基础，物理学的基本概念和技术被应用到所有自然科学之中。 • 物理学派生出来的分支及交叉学科 等 离 子 体 物 理 学 粒 子 物 理 学 原 子 核 物 理 学 原 子 分 子 物 理 学 固 体 物 理 学 凝 聚 态 物 理 学 激 光 物 理 学 地 球 物 理 学 生 物 物 理 学 天 体 物 理 学 宇 宙 射 线 物 理 学 • 物理学与数学之间有着深刻的内在联系

6. 技术——物理——技术 物理——技术——物理 四. 物理学与技术 ● 热机的发明和使用，提供了第一种模式： ●电气化的进程，提供了第二种模式： 20世纪，物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科  粒子散射实验 X 射线的发现 层析成像技术(CT) 核能的利用 受激辐射理论 低温超导微观理论 激光器的产生 超导电子技术

7. 电子计算机的诞生 ●1925  26年 建立了量子力学 ●1926年 建立了费米狄拉克统计 ● 1927年 建立了布洛赫波的理论 ● 1928年 索末菲提出能带的猜想 ● 1929年 派尔斯提出禁带、空穴的概念 同年贝特提出了费米面的概念 ● 1947年 贝尔实验室的巴丁、布拉顿和肖克来发明了晶体管，标志着信息时代的开始 ● 1957年 皮帕得测量了第一个费米面 ● 1962年 发明了集成电路 ● 70年代后期 出现了大规模集成电路

8. 量子力学 能带理论 人工设计材料 晶体管的发明 纳米材料 光子晶体 超晶格材料 电子计算机 信息技术与工程 大规模集成电路 ● 几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。 “没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。—— 李政道 ●当今物理学和科学技术的关系 两种模式并存，相互交叉，相互促进

9. 五. 物理学的方法和科学态度 现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学 提 出 命 题 推 测 答 案 理 论 预 言 实 验 验 证 修 改 理 论 从新的观测事实或实验事实中提炼出来，或从已有原理中推演出来 建立模型；用已知原理对现象作定性解释，进行逻辑推理和数学演算 新的理论必须提出能够为实验所证伪的预言 一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则 当一个理论与实验事实不符时，它就面临着被修改或被推翻

10. 发展独立思考和独立判断地一般能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化 。 科学是一种方法。它教导人们：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，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象 。 六. 怎样学习物理学 著名物理学家费曼说： 著名物理学家爱因斯坦说：

11. ●学习的观点：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解●学习的观点：从整体上逻辑地、协调地学习物理学，了解 物理学中各个分支之间的相互联系。 勤于思考 悟物穷理 ●学习的关键： ● 学习的重点： ● 物理模型● 数学表述● 研究方法与适用条件 七. 教学计划 教 材：《大学物理》 吴百诗 主编科学出版社 ● 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

12. 教学计划(总学时128)

13. 教学实践环节 电磁学系列演示实验 2学时 波动光学系列演示实验 2学时