物理学.doc

1、1物理学(PHYSICS)是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，简称物理。物理学研究的范围 物质世界的层次和数量级物理学 (Physics)质子 10-15 m 空间尺度：物质结构物质相互作用物质运动规律微观粒子 Microscopic 介观物质 mesoscopic 宏观物质 macroscopic 宇观物质 cosmological 类星体 10 26 m 时间尺度：基本粒子寿命 10-25 s 宇宙寿命 1018 s 绪 论 E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21

2、E+24E+27 最小 的细胞原子原子核基本粒子 DNA 长度星系团银河系最近恒 星的距离太阳系太阳山哈勃半径超星系团人蛇吞尾图，形象地表示了物质空间尺寸的层次物理现象按空间尺度划分：量子力学经典物理学宇宙物理学按速率大小划分： 相对论物理学非相对论物理学按客体大小划分： 微观系统宏观系统 按运动速度划分： 低速现象高速现象 实验物理理论物理计算物理今日物理学物理学的发展。词 目 ： 物 理 拼 音 ： w l 基 本 解 释 ： 1 innate laws of things 事 物 的 内 在 规 律 或 道 理 ， 原理 以 及 人 情 物 理 2 physics 物 理 学 详 细 解

3、 释 ： 1 事 理 。 鹖 冠 子 王 鈇 ： “庞 子 曰 ： 愿 闻 其 人 情 物 理 。 ” 宋 书 晋 熙 王 刘 昶 传 ：“晋 熙 太 妃 谢 氏 ， 沉 刻 无 亲 ， 物 理 罕 见 。 ”宋 司 马 光 乞 去 新 法 之 病 民 伤 国 者 疏 ： “不 幸 所 委 之人 ， 於 人 情 物 理 ， 多 不 通 晓 ， 不 足 以 仰 副 圣 志 。 ”清 戴 名 世 兔 儿 山 记 ： “呜 呼 ！ 此 山 在 禁 中 ， 异时 虽 公 卿 莫 能 至 ， 而 今 则 游 人 覊 客 皆 得 以 游 览 徘 徊 而 无 所 忌 ， 盖 物 理 之 循 环 往 复 有

4、固 然 者 。 ”李 广 田 论 文 学 教 育 ： “诗 以 表 现 人 情 物 理 为 主 。 ” 2 事 物 的 道 理 、 规 律 。 周 书 明 帝 纪 ： “天 地 有 穷 已 ， 五 常 有 推 移 ， 人 安 得 常 在 ， 是 以 生 而 有死 者 ， 物 理 之 必 然 。 ”宋 张 耒 明 道 杂 志 ： “升 不 受 斗 ， 不 覆 即 毁 ， 物 理 之 不 可 移 者 。 ”清 何 琇 樵 香 小 记 马 牛 其 风 ： “或 曰 牛 走 顺 风 ， 马 走 逆 风 ， 核 诸 物 理 ， 无 此 事 。 ” 3 景 物 与 情 理 。 唐 高 仲 武 中 兴 间

5、气 集 张 南 史 ： “张 君 奕 碁 者 ， 中 岁 感 激 稍 入 诗 境 。如 ： 已 被 秋 风 教 忆 鱠 ， 更 闻 寒 雨 劝 飞 觞 。 可 谓 物 理 俱 美 ， 情 致 兼 深 。 ” 编 辑 本 段 物 理 学 简 介物 理 一 词 的 最 先 出 自 希 腊 文 ， 原 意 是 指 自 然 。 古 时 欧 洲 人 称 呼 物 理 学 作 “自 然 哲 学 ”。 从 最 广 泛 的 意 义 上 来 说 即 是 研 究 大 自 然 现 象 及 规 律 的 学 问 。 汉 语 、 日 语 中 “物 理 ”一 词 起 自 于 明 末 清初 科 学 家 方 以 智 的 百 科

6、全 书 式 著 作 物 理 小 识 。 在 物 理 学 的 领 域 中 ， 研 究 的 是 宇 宙 的 基 本 组 成 要 素 ： 物 质 、 能 量 、 空 间 、 时 间 及 它 们 的 相 互 作 用 ；借 由 被 分 析 的 基 本 定 律 与 法 则 来 完 整 了 解 这 个 系 统 。 物 理 在 经 典 时 代 是 由 与 它 极 相 像 的 自 然 哲 学 的 研 究所 组 成 的 ， 直 到 十 九 世 纪 物 理 才 从 哲 学 中 分 离 出 来 成 为 一 门 实 证 科 学 。 “物 理 ”二 字 出 现 在 中 文 中 ， 是 取 “格 物 致 理 ”四 字 的

7、简 称 ， 即 考 察 事 物 的 形 态 和 变 化 ， 总 结 研 究 它们 的 规 律 的 意 思 。 我 国 的 物 理 学 知 识 ， 在 早 期 文 献 中 记 载 于 天 工 开 物 等 书 中 。 编 辑 本 段 物 理 学 分 支 经 典 力 学 及 理 论 力 学 (Mechanics)研 究 物 体 机 械 运 动 的 基 本 规 律 的 规 律 电 磁 学 及 电 动 力 学 (Electromagnetism and Electrodynamics)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 与 统 计 物

8、 理 学 (Thermodynamics and Statistical Physics)研 究 物 质 热 运 动 的 统 计 规 律 及其 宏 观 表 现 2 相 对 论 和 时 空 物 理 (Relativity)研 究 物 体 的 高 速 运 动 效 应 ， 相 关 的 动 力 学 规 律 以 及 关 于 时 空 相 对性 的 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 此 外 ， 还 有 ： 粒 子 物 理 学 、 原 子 核 物 理 学 、 原 子 分 子 物 理 学 、 固 体 物 理 学

9、、 凝 聚 态 物 理 学 、 激 光物 理 学 、 等 离 子 体 物 理 学 、 地 球 物 理 学 、 生 物 物 理 学 、 天 体 物 理 学 、 声 学 、 电 磁 学 、 光 学 、 无 线 电 物 理学 、 热 学 、 量 子 场 论 、 低 温 物 理 学 、 半 导 体 物 理 学 、 磁 学 、 液 晶 、 医 学 物 理 学 、 非 线 性 物 理 学 、 计 算 物理 学 和 空 气 动 力 学 等 等 。 通 常 还 将 理 论 力 学 、 电 动 力 学 、 材 料 力 学 、 热 力 学 与 统 计 物 理 学 、 量 子 力 学 统称 为 力 学 。 编 辑

10、本 段 物 理 学 发 展 物 理 学 发 展 的 三 个 时 期物 理 学 是 随 着 人 类 社 会 实 践 的 发 展 而 产 生 、 形 成 和 发 展 起 来 的 ， 它 经 历 了 漫 长 的 发 展 过 程 。 纵 观 物理 学 的 发 展 史 ， 根 据 它 不 同 阶 段 的 特 点 ， 大 致 可 以 分 为 物 理 学 萌 芽 时 期 、 经 典 物 理 学 时 期 和 现 代 物 理 学时 期 三 个 发 展 阶 段 。 （ 一 ） 物 理 学 萌 芽 时 期 在 古 代 ， 由 于 生 产 水 平 的 低 下 ， 人 们 对 自 然 界 的 认 识 主 要 依 靠 不

11、 充 分 的 观 察 ， 和 在 此 基 础 上 进 行 的直 觉 的 、 思 辨 性 猜 测 ， 来 把 握 自 然 现 象 的 一 般 性 质 ， 因 而 自 然 科 学 的 知 识 基 本 上 是 属 于 现 象 的 描 述 、 经 验的 总 结 和 思 辨 的 猜 测 。 那 时 ， 物 理 学 知 识 是 包 括 在 统 一 的 自 然 哲 学 之 中 的 。 在 这 个 时 期 ， 首 先 得 到 较 大 发 展 的 是 与 生 产 实 践 密 切 相 关 的 力 学 ， 如 静 力 学 中 的 简 单 机 械 、 杠 杆 原理 、 浮 力 定 律 等 。 在 墨 经 中 ， 有

12、力 的 概 念 (“力 ， 形 之 所 以 奋 也 ”)的 记 述 ； 光 学 方 面 ， 积 累 了 关 于光 的 直 进 、 折 射 、 反 射 、 小 孔 成 像 、 凹 凸 面 镜 等 的 知 识 。 墨 经 上 关 于 光 学 知 识 的 记 载 就 有 八 条 。 在古 希 腊 的 欧 几 里 德 (公 元 前 450-380)等 的 著 作 中 也 有 光 的 直 线 传 播 和 反 射 定 律 的 论 述 ， 并 且 对 光 的 折 射现 象 也 作 了 一 定 的 研 究 。 电 磁 学 方 面 ， 发 现 了 摩 擦 起 电 、 磁 石 吸 铁 等 现 象 ， 并 在 此

13、基 础 上 发 明 了 指 南 针 。声 学 方 面 ， 由 于 音 乐 的 发 展 和 乐 器 的 创 造 ， 积 累 了 不 少 乐 律 、 共 鸣 方 面 的 知 识 。 物 质 结 构 和 相 互 作 用 方 面 ，提 出 了 原 子 论 、 元 气 论 、 阴 阳 五 行 说 、 以 太 等 假 设 。 在 这 个 时 期 ， 观 察 和 思 辨 虽 然 是 人 们 认 识 自 然 的 主 要 手 段 和 方 法 ， 但 也 出 现 了 一 些 类 似 于 用 实 验 来 研究 物 理 现 象 的 方 法 。 例 如 ， 我 国 宋 代 沈 括 在 梦 溪 笔 谈 中 的 声 共 振

14、 实 验 和 利 用 天 然 磁 石 进 行 人 工 磁 化的 实 验 ， 以 及 赵 友 钦 在 革 象 新 书 中 的 大 型 光 学 实 验 等 就 是 典 型 的 事 例 。 总 之 ， 从 远 古 直 到 中 世 纪 (欧 洲 通 常 把 五 世 纪 到 十 五 世 纪 叫 做 中 世 纪 )末 ， 由 于 生 产 的 发 展 ， 虽 然 积累 了 不 少 物 理 知 识 ， 也 为 实 验 科 学 的 产 生 准 备 了 一 些 条 件 并 做 了 一 些 实 验 ， 但 是 这 些 都 还 称 不 上 系 统 的 自然 科 学 研 究 。 在 这 个 时 期 ， 物 理 学 尚

15、处 在 萌 芽 阶 段 。 （ 二 ） 经 典 物 理 学 时 期 十 五 世 纪 末 叶 ， 资 本 主 义 生 产 关 系 的 产 生 ， 促 进 了 生 产 和 技 术 的 大 发 展 ； 席 卷 西 欧 的 文 艺 复 兴 运 动 ，解 放 了 人 们 的 思 想 ， 激 发 起 人 们 的 探 索 精 神 。 近 代 自 然 科 学 就 在 这 种 物 质 的 和 思 想 的 历 史 条 件 下 诞 生 了 。系 统 的 观 察 实 验 和 严 密 的 数 学 演 绎 相 结 合 的 研 究 方 法 被 引 进 物 理 学 中 ， 导 致 了 十 七 世 纪 主 要 在 天 文 学

16、和力 学 领 域 中 的 “科 学 革 命 ”。 牛 顿 力 学 体 系 的 建 立 ， 标 志 着 近 代 物 理 学 的 诞 生 。 整 个 十 八 世 纪 ， 物 理 学 处在 消 化 、 积 累 、 准 备 的 渐 进 阶 段 。 新 的 科 学 思 想 、 方 法 和 理 论 ， 得 到 了 传 播 、 完 善 和 扩 展 。 牛 顿 力 学 完 成了 解 析 化 工 作 ， 建 立 了 分 析 力 学 ； 光 学 、 热 学 和 静 电 学 也 完 成 了 奠 基 性 工 作 ， 成 为 物 理 学 的 几 门 基 础 学科 。 人 们 以 力 学 的 模 型 去 认 识 各 种

17、物 理 现 象 ， 使 机 械 论 的 自 然 观 成 为 十 八 世 纪 物 理 学 的 统 治 思 想 。 到 了 十九 世 纪 ， 物 理 学 获 得 了 迅 速 和 重 要 的 发 展 ， 各 个 自 然 领 域 之 间 的 联 系 和 转 化 被 普 遍 发 现 ， 新 数 学 方 法 被3广 泛 引 进 物 理 学 ， 相 继 建 立 了 波 动 光 学 、 热 力 学 和 分 子 运 动 论 、 经 典 电 磁 场 理 论 等 完 整 的 、 解 析 式 的 理 论体 系 ， 使 经 典 物 理 学 臻 于 完 善 。 由 物 理 学 的 巨 大 成 就 所 深 刻 揭 示 的

18、自 然 界 的 统 一 性 ， 为 辨 证 唯 物 主 义 的 自然 观 提 供 了 重 要 的 科 学 依 据 。 （ 三 ） 现 代 物 理 学 时 期 十 九 世 纪 末 叶 物 理 学 上 一 系 列 重 大 发 现 ， 使 经 典 物 理 学 理 论 体 系 本 身 遇 到 了 不 可 克 服 的 危 机 ， 从 而 引起 了 现 代 物 理 学 革 命 。 由 于 生 产 技 术 的 发 展 ， 精 密 、 大 型 仪 器 的 创 制 以 及 物 理 学 思 想 的 变 革 ， 这 一 时 期 的物 理 学 理 论 呈 现 出 高 速 发 展 的 状 况 。 研 究 对 象 由 低

19、 速 到 高 速 ， 由 宏 观 到 微 观 ， 深 入 到 广 垠 的 宇 宙 深 处 和 物质 结 构 的 内 部 ， 对 宏 观 世 界 的 结 构 、 运 动 规 律 和 微 观 物 质 的 运 动 规 律 的 认 识 ， 产 生 了 重 大 的 变 革 。 相 对 论的 量 子 力 学 的 建 立 ， 克 服 了 经 典 物 理 学 的 危 机 ， 完 成 了 从 经 典 物 理 学 到 现 代 物 理 学 的 转 变 ， 使 物 理 学 的 理论 基 础 发 生 了 质 的 飞 跃 ， 改 变 了 人 们 的 物 理 世 界 图 景 。 1927 年 以 后 ， 量 子 场 论 、

20、 原 子 核 物 理 学 、 粒 子 物理 学 、 天 体 物 理 学 和 现 代 宇 宙 学 ， 得 到 了 迅 速 的 发 展 。 物 理 学 向 其 它 学 科 领 域 的 推 进 ， 产 生 了 一 系 列 物 理学 的 新 部 门 和 边 缘 学 科 ， 并 为 现 代 科 学 技 术 提 供 了 新 思 路 和 新 方 法 。 现 代 物 理 学 的 发 展 ， 引 起 了 人 们 对 物质 、 运 动 、 空 间 、 时 间 、 因 果 律 乃 至 生 命 现 象 的 认 识 的 重 大 变 化 ， 对 物 理 学 理 论 的 性 质 的 认 识 也 发 生 了 重大 变 化 。

21、 现 在 越 来 越 多 的 事 实 表 明 ， 物 理 学 在 揭 开 微 观 和 宏 观 深 处 的 奥 秘 方 面 ， 正 酝 酿 着 新 的 重 大 突 破 。现 代 物 理 学 的 理 论 成 果 应 用 于 实 践 ， 出 现 了 象 原 子 能 、 半 导 体 、 计 算 机 、 激 光 、 宇 航 等 许 多 新 技 术 科 学 。这 些 新 兴 技 术 正 有 力 地 推 动 着 新 的 科 学 技 术 革 命 ， 促 进 生 产 的 发 展 。 而 随 着 生 产 和 新 技 术 的 发 展 ， 又 反 过来 有 力 地 促 进 物 理 学 的 发 展 。 这 就 是 物

22、理 学 的 发 展 与 生 产 发 展 的 辨 证 关 系 。 一 、 牛 顿 力 学 三 定 律 ： 1 牛 顿 力 学 第 一 定 律 惯 性 定 律 （ 空 间 重 力 场 平 衡 律 ） 。 2 牛 顿 力 学 第 二 定 律 重 力 加 速 度 定 律 （ 空 间 重 力 场 变 化 律 ） 。 3 牛 顿 力 学 第 三 定 律 力 相 互 作 用 定 律 （ 重 力 斥 力 对 应 律 ） 。 二 、 牛 顿 力 学 第 四 定 律 万 有 引 力 定 律 （ 重 力 分 布 律 ） 。 三 、 热 力 学 四 定 律 ： 5 热 力 学 第 零 定 律 温 度 律 、 热 平

23、衡 律 （ 能 量 场 平 衡 律 ） 。 6 热 力 学 第 一 定 律 能 量 守 恒 定 律 （ 能 量 分 布 空 间 律 ） 。 7 热 力 学 第 二 定 律 熵 增 加 定 律 、 热 不 可 逆 定 律 （ 能 量 变 化 时 间 律 ） 。 8、 热 力 学 第 三 定 律 绝 对 零 度 不 可 达 定 律 （ 能 量 利 用 人 力 极 限 律 ） 。 四 、 相 对 论 四 定 律 ： 9 相 对 性 原 理 （ 普 适 律 ） 。 10 光 速 不 变 原 理 （ 运 动 极 限 律 ） 。 11 引 力 重 力 等 效 原 理 （ 重 力 场 同 一 律 ） 。 1

24、2 物 理 学 定 律 普 遍 性 原 理 （ 绝 对 律 ） 。 五 、 量 子 力 学 四 定 律 ： 13 波 粒 二 象 性 原 理 （ 二 象 同 一 律 ） 。 14 能 级 跃 迁 原 理 （ 空 间 能 量 梯 级 变 化 律 ） 。 15 测 不 准 原 理 （ 认 识 极 限 律 ） 。 16 泡 利 不 相 容 原 理 （ 能 量 分 布 极 限 律 )。 物 理 学 名 言真 理 就 是 具 备 这 样 的 力 量 ， 你 越 是 想 要 攻 击 它 ， 你 的 攻 击 就 愈 加 充 实 了 和 证 明 了 它 。 -牛 顿 我 不 知 道 世 人 对 我 的 看 法

25、 如 何 ， 我 只 觉 得 自 己 好 像 是 个 在 海 滨 游 戏 的 男 孩 ， 有 时 为 了 找 到 一 块 光 滑 的石 子 或 比 较 美 丽 的 贝 壳 而 高 兴 ， 而 真 理 的 海 洋 仍 然 在 我 的 前 面 而 未 被 发 现 。 牛 顿 Newton Sir Isaac（ 1643-1727） 所 有 的 科 学 不 是 物 理 学 ， 就 是 集 邮 。 卢 瑟 福 Rutherford Ernest（ 1871-1937） 宇 宙 最 不 可 理 解 之 处 ， 就 在 于 它 是 可 以 理 解 的 。 上 帝 不 会 掷 骰 子 。 爱 因 斯 坦 4

26、所 有 科 技 的 努 力 ， 总 以 造 福 人 类 ， 关 切 人 类 的 命 运 为 主 要 目 的 。 。 -居 里 夫 人 在 真 理 的 认 知 方 面 ， 任 何 以 权 威 者 自 居 的 人 ， 必 将 在 上 帝 的 戏 笑 声 中 垮 台 ！ 皮 埃 尔 。 居 里Albert Einstein（ 1879 - 1955） 方 程 式 之 美 ， 远 比 符 合 实 验 结 果 更 重 要 。 物 理 学 家 总 认 为 你 需 要 着 手 的 只 是 ： 给 定 如 此 这 般 的 条 件 下 ， 会 冒 出 什 么 结 果 ？ 无 论 你 有 多 聪 明 ， 无 论

27、你 的 理 论 有 多 完 美 ， 如 果 不 符 合 实 际 ， 那 么 它 就 是 错 的 。 费 曼 希 望 你 们 年 青 的 一 代 ， 也 能 象 星 光 为 人 照 明 那 样 ， 有 一 份 热 ， 发 一 份 光 ， 忠 诚 而 踏 实 地 为 人 类 伟 大事 业 贡 献 自 己 的 力 量 。 法 拉 第 A=X+Y+Z A 代 表 成 功 ， X 代 表 艰 苦 的 劳 动 ， Y 代 表 正 确 的 方 法 ， Z 代 表 少 说 空 话 。 爱 因 斯 坦 自 然 界 没 有 一 样 东 西 能 保 持 永 久 性 的 。 伽 利 略 只 要 给 我 一 个 支 点

28、 和 一 根 足 够 长 的 棍 子 我 就 可 以 撬 动 地 球 阿 基 米 德 一.什么是物理学物理学这个词来自希腊文的一个相应的词，它表示自然. 古希腊人把所有对自然界的观察和思考，笼统地包含在一门学问里，那就是自然哲学。 “物理”一词源子自庄子的“判天地之美，析万物之理”. “物”的含义是物质的结构、性质 “理”的含义是物质的运动、变化规律物理学所研究的物质最基本运动形态，普通地存在于物质的复杂运动形态之中.所以了解物质运动最基本形态的规律，是深刻认识复杂运动的起点和基础物理学也因此而成为自然科学和工程技术中众多学科的理论基础或支柱.2物理学的基本概念、基本规律和基本研究方法，以及根

29、据物理学原理设计制造的各种仪器设备，已经广泛地应用于所有自然科学的各个学科之中，推动了科学技术的进步和社会的发展。物理学是人类文明的重要组成部分。 3物理学是科学的世界观和方法论的基础。 物理学常常根据实验和观察去寻找或定义一定的物理量再通过实验和观察去确定各物理量之间的联系.有些比较复杂的现象或过程，常常为分析的便捷，将主要矛盾突出，忽略次要矛盾，而代之以一个理想化的模型，从中得出现象或过程的基本规律.然后，将所得到的规律再回到实验中去，使其与实验结果相比较，观察其正确程度，并进行必要的修正.这是一种成功的科学研究方法. 学习物理学必须正确理解物理学理论和概念，掌握现象和过程的物理图象，弄清

30、定理和定律的条件、适用范围和应用方法.通过物理课程的学习，可以在科学实验能力、计算能力和抽象思维能力等方面得到严格训练，从而提高提出问题、分析问题和解决问题的本领. 1课前预习，课中认真听讲，积极思考，扼要地记笔记，课后及时复习.关上书本，独立地推演全部的公式，是极其重要的基本训练.仔细检查、推敲理论推导中的出发点、依据、附加条件和近似方法，把书读厚.2学贵有疑.多思考、多提问题，独立思考与相互讨论相结合.3勤奋地做习题，不求数量，求质量，要举一反三，以求事半功倍.4养成阶段性复习的习惯，归纳、总结，把书读薄.5了解物理学的历史和前沿，努力从整体上掌握物理学，体会基本物理定律的优美、简洁、和谐以及辉煌，欣赏其普适性，要了解各分支间的相互联系和了解其适用范围。 平时成绩 20%，期末考试成绩 80%.平时成绩由作业的规范程度和课堂测验综合评定 作业要求：抄题目，作图用铅笔、规、矩，字迹端正，纸面整洁. 经过自己艰苦思考后得出的解答，要比看懂别人的解答收获更大.要养成独立思考的习惯，实在不会再参考题解或同学的作业。必须懂了才做到作业本上，不懂就空着交给老师，以便老师掌握教学情况.