1、大 學 物 理College Physics活躍的科學話題2. 時間, 空間, 星際旅行, 外星移民, 回到過去.4. 引力的起源, 場, 多維時空, 弦論.1. 宇宙的起源, 組成, 運行, 終結.3. 波粒二象性, 量子力學的概率世界觀.5. 輕子, 強子, 夸克, 黑洞, 白洞, 灰洞, 蟲洞, 平行宇宙, 反物質, 暗物質, 暗能量物理學的基本內容2. 近代物理學1. 經(jīng)典物理學 相對論、量子物理 力、熱、聲、光、電、磁等的實驗現(xiàn)象與經(jīng)典理論?為什么要學習物理學1. 物理學研究客觀物質世界中最基本的規(guī)律, 任何自然科學都不能違反物理規(guī)律.2. 有效地訓練研究自然科學的方法.3. 有助于

2、培養(yǎng)和建立辯證的、科學的世界觀.4. 大學物理是大學重要的基礎課程, 研究生入學考試的基礎課之一.解釋自然, 排除迷信, 謠言止于智者, 成就自信.培養(yǎng)科學素養(yǎng), 為學術鉆研鋪路, 成就人才.知識聯(lián)系生活, 啟發(fā)哲學思考, 成就人生.愛因斯坦火車大學物理網(wǎng) 支持手機訪問(省流量)手機號碼就低調了, 親們暫時用不到物理答疑群 73949189高等數(shù)學群 315512979河工大考研 190270788失物招領群 317580892物理課程群 99072905訪問大學物理網(wǎng)關注“微物理”讀點哲學, 對話于社會; 讀點藝術, 對話于自我; 讀點物理, 對話于自然.施大寧文化物理課程內容 熱學 波動光

3、學 機械力學 機械振動與機械波(基于機械力學) 電磁學 狹義相對論, 量子力學簡介上 學 期本 學 期第五篇 電磁學法拉第的電磁感應定律: 電磁一體庫侖定律: 電荷與電荷間的相互作用 (磁極與磁極間的相互作用)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應, 安培發(fā)現(xiàn)電流與電流間的相互作用規(guī)律. 電磁學是物理學第三次大綜合的結果麥克斯韋的電磁場統(tǒng)一理論(19世紀中期)赫茲在實驗中證實電磁波的存在, 光是電磁波.工業(yè)技術上的重要意義: 發(fā)電機 電動機 無線電技術等.電磁相互作用及規(guī)律電磁學研究對象電磁學靜電場恒定磁場變化的電磁場 主要特點: 研究對象不再是分離的實物, 而是連續(xù)分布的場, 用空間函數(shù)(如 等)描述.第

4、9 章電荷與真空中的電場人體電勢為什么如此分布?曲線意義何在?有什么規(guī)律?與它帶電的多少有關與物體電荷的分布有關 +-電子對湮滅 +-電子對產(chǎn)生重原子核9.1 電荷 庫侖定律9.1.1 電荷的量子化自然界中存在兩種電性相反的電荷, 一種是正電荷, 另一種是負電荷.電荷: 帶正電或負電的基本粒子, 或這種粒子所帶的電量.基本電荷量:物體帶電量為基本電荷的整數(shù)倍:9.1.2 電荷守恒定律電絕緣系統(tǒng)(不與外界交換電荷)中, 電量的代數(shù)和保持不變.第9章 電荷與真空中的電場目前公認電子帶電的數(shù)值是電量的最小單位, 叫做基本電荷或基元電荷.單位: 庫侖 庫 (C) 電子 ( e )該實驗結論叫做電荷的量

5、子化, 自然界的普遍規(guī)律, 最基本的量子化結論之一.正電: 正電荷數(shù)大于負電荷數(shù)負電: 負電荷數(shù)大于正電荷數(shù)電中性: 正負電荷數(shù)量相等 1. 同性相斥, 異性相吸.帶電體相互作用的實驗結論2. 作用力沿兩帶電體的連線, 以施力體為球極坐標的原點, 則受力體所受的力沿徑向: 同性則沿徑向向外; 異性則指向原點.3. 作用力是相互的, 同時存在.4. 作用力的大小與兩者電量絕對值的乘積成正比, 與兩者距離平方成反比. 帶電體的體積如果可以忽略, 結果如何? 在什么樣的坐標系下給出數(shù)學描述?施力電荷指向受力電荷的單位矢量(徑向單位矢量).真空中的介電常數(shù):2. 庫侖定律:1. 點電荷: 帶電體的直線

6、尺度(線度)遠小于其本身與其他帶電體之間的距離, 且?guī)щ婓w形狀可以忽略時, 該帶電體可以視作帶電的“點”, 稱作點電荷,靜電學最基本的理想模型.9.1.3 真空中庫侖定律國際單位制中3. 靜電力疊加原理點電荷系對某點電荷的靜電力等于系內各點電荷單獨存在時對該電荷靜電力的矢量和.在連續(xù)帶電體上選取微量電荷 dQ (電荷元)Q作用范圍:目前認為在10-15 107m連續(xù)帶電的物體對附近電荷的靜電力求法:不是積分下限, 表示積分變量的定義域(取值范圍).例9-1. 在氫原子中, 電子與質子的距離約為5.310-11m. 對比它們之間的靜電力和萬有引力.解:9.2 電場與電場強度1. “場”的提出牛頓

7、: 超距作用 笛卡爾: 靠“以太”傳遞法拉第: “場”的概念(1837)麥克斯韋: 建立電磁場方程, 定量描述場的性質和運動規(guī)律.電荷電場電荷9.2.1 電場電場: 存在于電荷周圍, 傳遞電荷與電荷之間相互作用的一種特殊物質.已知: M =1.6710-27 kg G = 6.6710-11 Nm2kg-2 m = 9.1110-31 kg場的物質性體現(xiàn)在:1. 對身處其中的帶電體有力的作用, 表明電場具有動量;2. 電場力可以作功, 表明電場具有能量.場與實物的共性:都是客觀存在;存在形式也都是多樣的;遵循質量守恒, 能量守恒, 動量守恒和角動量守恒等規(guī)律;既不能創(chuàng)生, 也不能消滅, 只能由

8、一種形式轉變?yōu)榱硪环N形式.場與實物的區(qū)別:2. 實物不能達到光速, 場以光速傳播;3. 實物受力產(chǎn)生加速度, 場不能被加速;4. 實物具有不可入性, 以間斷形式存在, 可以當作參考系; 場具有可入性, 以連續(xù)形式存在, 具有可疊加性, 不能當作參考系.電場與實物的聯(lián)系: 實物周圍存在相關的場, 場傳遞實物間的相互作用, 場和實物可以相互轉化.現(xiàn)代物理認為場是更基本的,粒子是場處于激發(fā)態(tài)的一種表現(xiàn)(正負電子對的產(chǎn)生和湮滅).1. 實物質量密度大(1000kg/m3), 場質量密度很小(10-23kg/m3), 無靜止質量;施力電荷指向受力電荷的單位矢量(徑向單位矢量).真空中的介電常數(shù):國際單位制中9.2.2 電場強度描述電場強弱及方向性場源電荷: 產(chǎn)生電場的點電荷, 點電荷系, 或帶電體.試驗電荷: 電量足夠小的點電荷.略去對場源電荷分布的影響與場點對應試驗電荷q0在電場P點所受靜電力 與q0電量的比值即為該點的電場強度, 簡稱場強:大小: 等于單位試驗電荷在該點所受電場力的大小方向: 正試驗電荷的受力方向單位: N C-1 或 Vm-19.2.3 點電荷與點電荷系的 電場強度1. 點電荷的電場強度由庫侖定律, 試驗電荷受力:Q討論:反映電場本身的性質, 與試驗電荷無關.電場強度是點函數(shù)靜電場均勻電場: 電