1、怎样学物理？,复旦大学物理系 俞熹 WhyXeMail: WhyX Mobile: 13585710010 2010年7月,内容概要,物理和这个世界 理论和实验的关系 三个什么 理论和模型,为啥要学物理？,物理是认识世界的工具 经济学是认识社会的工具 计算机/数学/外语是学习的工具,物理是啥？,世界一个不能打开后盖的手表 物理是为啥手表会走的理论 每个理论好像都对，但是都没法知道是否真的对。,老师是啥？,老师是骗子 小学小骗 中学中骗 大学大骗 博士是自己骗自己 师傅领进门，修行在自身。 先否定，再肯定,怎样学物理？,? ? ?,向北京猿人同志学习!,人猿相揖别。只几个石头磨过，小儿时节。 铜
2、铁炉中翻火焰，为问何时猜得? 不过几千寒热。,用两条腿走路,理论和实验的关系:学而时习之 模型验证之知之者不如好之者， 好之者不如乐之者。,埃及的火车时刻表,理论和模型理论不一定都是对的但是提供了考察的标准。 定性半定量,三个什么,X什么？X什么？XX什么？是什么？ 为什么？还有什么？初级认识 中级认识深刻认识实验表象 理论建设模型验证,智力竞赛 1+2=？,1+2=? 3+4=? 7+8=? 2(n+1)-1,芝麻 和 大饼,学习知识的诀窍 想通了就不用记了 例：张无忌学太极拳 点线面 芝麻蜘蛛网大饼,小结,物理是认识世界的学科 人类的科学进步离不开理论和实践 理论和实践是交错上行的 模型是
3、检验和认识的手段 学习和研究要掌握 “三个什么”,牛顿力学,力学（mechanics） 运动学（kinematics） 动力学（kynamics） 静力学（statics）,开心一刻,欢乐足球 http:/ 花式桌球 http:/ 名画背后 http:/ - 权势熏天如果17世纪就有诺贝尔奖的话，牛顿至少能垄断4届诺贝尔奖分别是：发明分光计、构建力学体系、发明反射式望远镜以及提出“万有引力”定律。为了表彰他在炼金方面的造诣，可以考虑再奉送他一届化学奖。与此同时，他还鼓捣出了“流数术”，所以菲尔兹数学奖也要给他发一届。他的这些发现基本都是在26岁前取得的，30岁以后牛顿就开始玩票了，成天琢磨上帝
4、（写了150万字的神学著作）和从黄铜和煤渣中提炼黄金，以及怎样把德国数学家莱布尼茨搞臭。,不懂谦虚关于牛顿的另一个谎言是他的谦虚。证据是牛顿说过关于“他是站在巨人的肩膀上”的话，。这样的表达很有迷惑性，但任何话语都是有语境的。“巨人肩膀”那一句的语境是这样的：Hooke其实早就发现了万有引力定律并推导出正确的公式。但由于数学不好，他只能牵强解释行星绕日的圆周运动。所以，科学界对胡克的成果不太重视。后来牛顿用微积分极其圆满地解决了这个问题并把他提出的力学三条基本定律成功推广到星系空间，被科学界奉为伟大的发现。于是Hooke大怒。指责牛顿剽窃了自己的成果。牛顿尖酸刻薄地回敬道：是啊，我还真是站在巨
5、人的肩膀上呢！,两段悼词一段是他的墓志铭：牛顿爵士，安葬在这里。他以超乎常人的智力，第一个证明了行星的运动与形状；彗星轨道与海洋的潮汐。他孜孜不倦地研究光线的各种不同的折射角。颜色所产生的种种性质。让人类欢呼，曾经存在过这样一位伟大的人类之光。另一段是英国诗人写的：自然和自然的规律隐藏在茫茫黑夜之中。上帝说：让牛顿降生吧，于是一片光明。这两段话总是让人感动。,Sir Isaac Newton (who later referred to himself as “I suck“ Newton). His parents were hippies and thought that it would
6、 be “cool“ to spell his name with two as.牛顿的父母是嬉皮士，给儿子起名Isaac，因为觉得名字中有两个a很酷。牛顿后来称自己为“I suck”牛顿。,对象模型,质点=质量+位置 参考系坐标系 时间 空间-长度-米,世界的层次和数量级,从1到无穷大 比较法计数 国际单位制 计数词头,基本物理量及其SI单位,基本物理量 及其SI单位： Length m Mass Kg Time s Current A Temperature K Amount of substance Mol Luminous intensity cd,SI base unit,SI un
7、it of length The prototype of meter1889年的第一届国际计量大会确定“米原器”为国际长度基准，它规定1米就是米原器在0oC时两端的两条刻线间的距离。米原器的精度可以达到0.1 微米。,铂铱合金的米原器,国际计量局保存的米原器,米原器，保存在法国的国际计量局。世界各国都依照这个原器制作自己的标准原器，并且还要经常到巴黎来与原器进行校准。,1983年，联合国度量组织巴黎会议规定了新的“米”的定义：一个标准米等于光在真空中(1/299792458秒)内所传播的距离。,典型的长度,可观察的宇宙半径 1026 m 地球半径 6.4106 m 人的典型高度 1.8100
8、 m 可见光波波长 610-7 m 氢原子半径 510-11 m 质子有效半径 1.210-15 m 夸克半径 110-20 m 普朗克长度 10-35 m,Am I a nine giga-angstrom (108 nm) waist or a ten?,天文学家都喜欢用非SI单位，他们中许多人依然用埃而不用纳米。,铯原子的两个超精细能级跃迁所对应的辐射的频率为 = 9192631770 Hz 所以1 s = 9192631770 /,2. SI unit of time秒(s)是铯Cs-133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所发射的特征光周期的 9192631770倍。,铯原子钟,典型的
9、时间,宇宙年龄 31017 s 地球的年龄 1.31017 s 人的平均寿命 2109 s 一天 8.6104 s 典型的分子旋转周期 110-12 s 最短粒子的寿命 10-25 s 普朗克时间 10-43 s,International Prototype Kilogram (IPK) 法文名称 Le Grand K 1889年确定的千克原器：一个高和直径均为39 mm的圆柱，用90% platinum 和10% iridium (Pt-Ir)合金做成，其密度约为21500 kg/m3。,千克原器一共做了三个，选定其中之一作为国际千克原器。这个国际千克原器被国际计量局非常仔细地保存在特殊的
10、地点，用三层玻璃罩好，最外一层玻璃罩里抽成半真空，以防空气和杂质进入。随后又复制了四十个铂铱合金圆柱体，经过与国际千克原器比对后，分发给各会员国作为国家基准。跟米原器一样，千克原器也要进行周期性的鉴定，以确保质量基准的稳定可靠。,3. SI unit of mass,千克原器-保存在巴黎附近Svres的国际度量衡局内(International Bureau of Weights and Measures)。,千克是最后一个靠人造实物而非基本物理特性来定义的物理量基准。,虽然，国际上也采用了一个原子质量单位(unified atomic mass unit)作为标准，但它并非SI单位。原子质量
11、单位定义为：核素C-12的一个中性原子处于基态时静止质量的1/12， 符号为u。实验测得1 u = (1.66054020.0000010)10-27 Kg。,这个实物千克原器已经存放了118年，但它不够稳定，在最近一次检验时“神秘地”比原来轻了50微克。,IPK的不稳定影响到其它一连串许多物理量的基准。如力(N)、压强(Pa)、能量(J)、功率(W)、电流(A)、电荷(C)、电压(V)、磁感应强度(T)、磁通量(Weber)、以及 发光强度(cd)、流明和勒克斯等等。,“千克”的重新定义一个长远的解决办法是给千克以重新定义，使得不同的实验室都可以重现千克标准。,“Avogadro计划”德、俄
12、、澳大利亚等8国的科学家联合研究一个新的标准质量。历时5年，耗资200万欧元，制成一个“完美硅球”，它含有纯度为99.99%的硅-28原子，直径为9.375cm。,科学家们用制造核武器的离心机来提取硅-28，使其纯度达到 99.99%，然后将它运到德国的国家计量研究所制作硅晶体。随后，他们在澳大利亚英联邦科学和工业研究组织的实验室中将其打造成为精密的圆球。,Avogadro计划： 澳大利亚科学家手持一个1千克的Si单晶球，它是世界上人造的最圆的物体。,为验证圆球体精确度，科学家们从球体表面上随机选择6万个点，用激光光学干扰仪测量各点间的距离。结果表明这个圆球是目前世界上已知最圆的球体，每个测量
13、点到球心的距离误差不超过0.3nm(6.410-9)。,用多种仪器检测，该硅球对光照、湿气、风化、氧化等自然条件都有较强的抵抗力，球体中的硅原子数目不会减少，可以作为长久的质量标准。即使若干年后硅球出现了质量变化，科学家也可以按照测量好的硅原子数量制造新的硅球。,科学家们随后几年将致力于弄清这个1千克硅球体到底有多少硅原子。他们希望把“1千克质量”的标准用一些有确定数量的原子来计量，而不是依靠一个“原器”。但这项工作几乎与球体的制造一样繁琐。,究竟哪一个能成为新的千克标准，取代巴黎国际度量衡局中的千克原器，国际计量委员会将在2011年做最终裁决，届时将由数百名科学家投票决定。,目前仍有许多学者并不看好这个球体，而看好另一种瓦特平衡法(Watt balance)。,直线运动,平均速度和瞬时速度 超速测量 平均加速度和瞬时加速度 要命的加加速度,曲线运动,位移、速度和加速度的矢量表示 抛物运动 猎人和猴子 匀速圆周运动,相对运动,http:/ doku.php?id=home:whyx,3q 4 ur attention! Questions pls!,谢谢合作 请提问,
