1、大 学 物 理绪 论,欢迎大家进入物理世界！,物理学的研究对象 物理学的研究方法 教学的基本要求,物理学的研究对象宇宙(一),勇气号、机遇号于2003年六月升空,“勇气”号和“机遇”号分别于2004年1月3日和1月24日在火星不同区域着陆机遇号传回照片,火星人类的第二家园？,勇气号找到水存在的证据,机遇号证实远古海洋,“卡西尼”号土星探测器进入土星轨道效果图(NASA图片),美航空航天局(NASA)和欧空局(ESA)合作研究的“卡西尼惠更斯”土星探测器经过6年半35.2亿公里的飞行，2004年7月1日成功进入了土星轨道。并且向地球传回了几组照片。,美丽的土星及土星环,X光照片,距土星150多万
2、公里以外使用滤镜拍摄,Titan土星的月亮(卫6）,中国人的光荣与梦想,神舟系列飞船,神舟五号,2003年10月15日16日,神舟六号,2005年10月12日17日,神舟七号,2008年9月25日28日,嫦娥一号,中国的航天飞机 长城一号,中国的空间站天宫,探索宇宙的代价,1986年1月28号，挑战者号升空后突然爆炸,2003年2月1号，哥伦比亚号返航时坠毁,What is a Galaxy?,Galaxy ：a massive collection of stars, gas, and dust kept together by gravity,Suns Stellar Region,Mil
3、ky Way,宇宙从哪里来?,上帝创世说与盘古开天地老子:天下万物生于有,有生于无道生一,一生二,二生三,三生万物霍金:宇宙存在起始点,而且有生于无,宇宙最终去向何方？,物理学的研究对象物质(二),物质是无限可分的吗? 什么是场物质? 介观物理与纳米材料,JJ汤姆逊的“葡萄干布丁”原子模型 （1897）,原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。电子象“葡萄干”一样“浸浮”在球体内某些固定的位置上。,卢瑟福“太阳系”原子模型 （1911）,原子中有一个非常小的带正电的中心核，即原子核；电子绕核心旋转，就像行星绕太阳旋转一样；原子核集结了原子的大部分
4、质量。,玻尔原子模型 （1913）,电子在分立的、特定的、被称之为定态的轨道上绕着很重的原子核运行，当电子在这些轨道之间跃迁时，发出线状光谱，谱线频率通过普朗克常数与定态的能量差联系起来。,查德威克 发现 中子 （1932）,1935年获诺贝尔物理学奖,我们为什么要研究基本粒子?,钢铁侠的“心脏 ”,核反应堆 堆心,镉棒,铀棒,石墨,中国的“人造太阳”,全超导托卡马克EAST核聚变实验装置,什么是场物质？,磁场的应用（MRI）,The Nobel Prize in Physics 2003,引力波存在吗？,位于华盛顿州汉弗德的LIGO观测站,耗资3.6亿美元，它有强劲的激光器、臂长为4公里长的
5、真空室以及奇快的数据记录器，它和位于路易斯安娜州的姐妹站开始投入使用，用于探测低频(10-4-10-1Hz)引力波，灵敏度10-21。它们能够从地球的震动以及电子噪音中分辨出来自宇宙的引力波。观测到的数据可以用来研究黑洞的合并、不对称超新星的爆发或者是大质量天体的突然运动.,激光干涉引力波天文台LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)（美国）,LIGO探测精度可望分辨出一个氢原子直径的十亿分之一的振荡信号，这也正是探测预期的天文引力波至少所需要的检测精度。如果探测引力波的目标得以实现，它不仅可以证实爱因斯坦广义相对论的
6、最重要、最辉煌和最激动人心的预言引力波的存在。,介观物理学与单原子操做,iron atoms on a copper surface,扫描隧道显微镜,The Nobel Prize in Physics 1986德国人宾宁(G.Binnig)和瑞士人罗勒(H.Roher),纳米材料,纳米材料: 在纳米量级(1100nm)内调控物质结构制成的具有特异性能的新材料四大特点: 尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子比例大四大效应: 小尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、表面效应纳米材料特性取决于制备方法,石墨烯 - Graphene,Nobel Prize in Physics 2010,An
7、dre Geim,Konstantin Novoselov,1、力学性质比钻石还要硬,2、导电性电子运动速度为光速的1/300,物理学的研究对象运动(三),运动的四种形式: 物理(化学)运动 生物运动 思维运动 社会运动物理运动的分类:(低高速) 机械运动; 分子热运动; 电磁运动; 原子及原子核内部运动,机械运动,分子热运动,Bose-Einstein condensation (BEC) Nobel Prize in Physics in 2001,电磁运动（Maxwell方程组）,原子及原子核内部运动,Fusion Powers the Sun and Other Stars,物理学本质
8、上是实验科学,永远没有实验支持的物理理论是无意义的,理论的指导作用对物理学发展的影响,理论家与实验家,物理规律的相对性与绝对性,相对性的存在-例一,继承与创新,Tycho Brahe, 1546-1601,Isaac Newton, 1643-1727,Nicolaus Copernicus, 1473-1543,Claudius Ptolemy, 85-165,Johannes Kepler, 1571-1630,Galileo Galilei, 1564-1642,Newton said he stood on the shoulders of these giants; the last one is Galileo.,Egypt,创新是科学研究的灵魂想象力比知识更重要,小 结,研究方法理论与实验绝对与相对继承与创新,研究对象 宇宙 物质 运动,教学的基本要求,建立正确的物理概念 时间?空间?质量?掌握基本的物理理论 力学电磁学热学光学体会物理学的学习方法 理论与实验继承与创新相对与绝对适当了解物理学前沿 纳米科学半导体技术激光技术超导技术,大学物理（）：力学，电磁学,“A+”： 总评成绩得分85 ; 附加题得分18,
