1、University Physics,Xian Jiaotong University Wang Xiaoli3 / 4 / 2015,Washington University in St. Louis,Perveritatemvis,大学物理 钱学森班 65人（能动、力学、生命、电气、机械、电信、材料）， 数学试验班 41人， 共106人,主讲： 王小力 教授 物理学、微电子学专业 ( ) 辅导老师：1 人 （待定）,上课：周三下午 1、2节 周五上午 3、4节 总学时：64,我们教学集体的基本情况,教材：大学物理（上下册） 吴百诗主编 科学出版社辅助教材不限（图书馆内较多可参考）,与实
2、验物理课程的关系：不直接挂钩，但具有相关性,一. 物理学内涵, 物理学 研究自然界中物质基本形态、基本运动规律的科学, 研究范畴 物质世界的层次、量级、运动形态和基本规律,物理学的研究对象,微观物质 Microscopic,介观物质 Mesoscopic,宏观物质 Macroscopic,宇观物质 Cosmological,绪 论,蛇 吞 尾 图 表征 了 物 质 空 间 层 次 结构,基本粒子寿命,宇宙寿命,时间尺度：,质子:,类星体:,空间尺度：,按照空间尺寸与运动速度分类 物理学的四大研究领域,按空间尺度划分：量子力学经典物理学宇宙物理学,按运动速率划分： 相对论物理学非相对论物理学,按
3、客体大小划分： 微观物质系统宏观物质系统,按运动速度划分： 低速运动现象高速运动现象, 物理学发展的历程：,实验 物理,理论 物理,计算 物理,Physics,物理学是一门最基础的自然科学，它提供了自然科学研究中最基本的思想、方法、技术与手段。,二. 物理学理论（五大基本理论）, Newtonian mechanics（经典）研究机械运动的基本规律及时空相对性的规律, Electromagnetism（经典）研究电磁现象、物质的电磁运动规律及电磁辐射等规律, Thermodynamics（经典）研究物质热运动的统计规律及其宏观表现, Relativity（近代）研究物体的高速运动效应以及动力学
4、规律, Quantum mechanics（近代）研究微观物质运动现象以及基本运动规律,三. 物理学研究自然科学的重要基础, Physics is one of the most fundamental of the sciences, 派生的物理学分支：,物理学构成了化学、材料科学、地球科学、气候环境科学、天体科学、生命科学等学科的基础。物理学的基本概念和技术方法在自然科学研究中被广泛应用, 物理学与数学 互相促进、互相支撑,四. 物理学与技术进步,二十世纪以来，物理学被公认为全球技术与经济发展的主要驱动力, 模式一 热机的发明, 模式二 电气化的发展,Technology Physics
5、Technology,Physics Technology Physics, Physics is the foundation of all engineering and technology,Transistor,VLSI、ASIC,Computer,信息科学与技术,Quantum Mechanics,能带理论,生物信息与生命科学,例一 2000年诺贝尔物理学奖,授予美国德州仪器公司的J S 基尔比等三位科学家，表彰他们在移动电话及半导体研究中获得突破性进展，他们的工作奠定了现代信息技术的基础，特别是他们发明的快速晶体管、激光二极管和集成电路(芯片)。,2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼
6、彻斯特大学科学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料研究方面的革命性成就。 石墨烯是一种透明的、非常好的导体，可用来生产透明触摸屏、灯光板、太阳能电池。石墨烯被认为会最终替代硅，从而引发电子工业革命。,例二 2010年诺贝尔物理学奖,例三 2014年诺贝尔物理学奖,三位获奖者在发现新型高效、环境友好型光源，即蓝色发光二极管（LED）方面做出巨大贡献。使用LED灯，我们可以拥有更加持久和更加高效的灯光代替原来的光源。,特点：体积小（非常轻）；耗电量低，相同照明效果比传统光源节能近80%；使用寿命长，可达6万到10万小时，比传统光源寿命长10倍以上；高亮度、低热量；环保，绿色光源
7、；坚固耐用。,五.学好物理课程的基本要求, 学习方法：系统学习物理学的知识与方法，分析与掌握其基础概念、规律、方法等的核心知识，做到能够分析和处理问题, 概念 抽象的、不能直接感知的知识, 物理概念的严格描述（数学方法）, 规律方程或方程组物理量之间相互关系,物理学,六、教学任务与课程要求, 教学任务：,Mechanics 经典力学 （24学时）,Relativity 相对论力学（8学时）,Electromagnetism 电磁学（32学时）, 学习要求：,勤于思考,掌握本质,举一反三,熟练方法, 教学环节：听课、作业、课外复习、答疑、考试（期中、期末）,创新思维,第一篇 经典力学,Class
8、ical Mechanics 机械运动现象与动力学规律, Mechanical motion 物体相对于其他物体的位置随时间发生的变化，或物体内部的各部分的相对位置随时间发生的变化。,最基础、最朴素、最常见的物质运动形式, 力学是物理学和许多工程技术学科的基础,Particle Kinematics,Particle Dynamics,Rigid Body Mechanics,运动规律的原因,质点集合（质点系）,刚体运动的基础,第一章 质点运动学,预备知识：矢量代数、微积分、微分方程、国际单位制（SI）,11 概念与定义,一. Particle and System of Particles,
9、 Particle：,空间几何点,具有质量, System of Particles 若干质点的集合（质点群）,对实际物体有条件的、合理的抽象描述,理 想 模 型,二. 位置矢量,1. 参照系( Reference System ),描述物体的相对性 描述物体的近似性,由繁到简 将物体模型化为一个点 质点,由简到繁 质点 质点系,质点,绕太阳公转,非质点,地球上的人,对地球, 参照物：,x,y,z,0,P,Reference Object,选取的任意性，, 参照系：参照物 + 坐标系（定量）, 极坐标系 ,运动的相对性, 直角坐标系, 自然坐标系,x,y,z,0,2 . 位置矢量（Position Vector）,三. 运动学方程 ( Equations of motion ),时刻 1：,时刻 2：,P ( t ),x,z,y,o,Rectangular coordinates,Rectangular coordinates：, 描述质点的运动状态（唯一性）, 给出运动叠加（合成）关系, 确定运动轨迹（ path ）,例：一质点运动,分析其运动规律,解：,质点做平面 圆周运动,该质点的运动轨迹为一半径为R 的圆周,轨迹方程：,
