1、課程名稱：大學(xué)物理D 72學(xué)時,任課教師：畢潔,一. 什么是物理學(xué),物理學(xué)是研究物質(zhì)世界最基本形態(tài)的科學(xué),物理學(xué)研究的范圍 物質(zhì)世界的層次和數(shù)量級,物理學(xué) (Physics),質(zhì)子 10-15 m,空間尺度：,微觀粒子 Microscopic,介觀物質(zhì) mesoscopic,宏觀物質(zhì) macroscopic,宇觀物質(zhì) cosmological,目前觀測的宇宙半徑 10 26 m,時間尺度：,最短粒子壽命 10-25 s,宇宙壽命 1017s,緒 論,最小 的細(xì)胞,原子,原子核,基本粒子,DNA長度,星系團(tuán),銀河系,最近恒星的距離,太陽系,太陽,山,哈勃半徑,超星系團(tuán),人,蛇吞尾圖，形象地表示了

2、物質(zhì)空間尺寸的層次,按空間尺度劃分： 量子力學(xué) 經(jīng)典物理學(xué) 宇宙物理學(xué),按速率大小劃分： 相對論物理學(xué) 非相對論物理學(xué),按客體大小劃分： 微觀系統(tǒng) 宏觀系統(tǒng),按運(yùn)動速度劃分： 低速現(xiàn)象 高速現(xiàn)象,物理學(xué)是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ),物理學(xué)派生出來的分支及交叉學(xué)科,物理學(xué)構(gòu)成了化學(xué)、生物學(xué)、材料科學(xué)、地球物理學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)，物理學(xué)的基本概念和技術(shù)被應(yīng)用到所有自然科學(xué)之中。,物理學(xué)與數(shù)學(xué)之間有著深刻的內(nèi)在聯(lián)系,粒 子 物 理 學(xué),原 子 核 物 理 學(xué),原 子 分 子 物 理 學(xué),固 體 物 理 學(xué),凝 聚 態(tài) 物 理 學(xué),激 光 物 理 學(xué),等 離 子 體 物 理 學(xué),地 球 物 理 學(xué),生 物 物 理

3、 學(xué),天 體 物 理 學(xué),宇 宙 射 線 物 理 學(xué),二. 物理學(xué)是構(gòu)成自然科學(xué)的理論基礎(chǔ),三. 物理學(xué)與技術(shù),20世紀(jì)，物理學(xué)被公認(rèn)為科學(xué)技術(shù)發(fā)展中最重要的帶頭學(xué)科, 熱機(jī)的發(fā)明和使用，提供了第一種模式：, 電氣化的進(jìn)程，提供了第二種模式：,核能的利用,激光器的產(chǎn)生,層析成像技術(shù)(CT),超導(dǎo)電子技術(shù), 粒子散射實驗,X 射線的發(fā)現(xiàn),受激輻射理論,低溫超導(dǎo)微觀理論,電子計算機(jī)的誕生, 1947年 貝爾實驗室的巴丁、布拉頓和肖克來發(fā)明了晶體管，標(biāo)志著信息時代的開始, 1962年 發(fā)明了集成電路, 70年代后期 出現(xiàn)了大規(guī)模集成電路, 1925 26年 建立了量子力學(xué), 1926年 建立了費(fèi)米狄

4、拉克統(tǒng)計, 1927年 建立了布洛赫波的理論, 1928年 索末菲提出能帶的猜想, 1929年 派爾斯提出禁帶、空穴的概念 同年貝特提出了費(fèi)米面的概念, 1957年 皮帕得測量了第一個費(fèi)米面, 學(xué)習(xí)的關(guān)鍵：, 學(xué)習(xí)的重點(diǎn)：, 物理模型 數(shù)學(xué)表述 研究方法與適用條件,勤于思考,悟物窮理,五. 教學(xué)計劃,四. 怎樣學(xué)習(xí)物理,學(xué)而不厭,本學(xué)期教學(xué)安排,力學(xué) 運(yùn)動和力 6學(xué)時 動量和角動量 4學(xué)時 功與能 4學(xué)時 剛體力學(xué)基礎(chǔ) 8學(xué)時 狹義相對論基礎(chǔ) 8學(xué)時,熱學(xué) 氣體動理論 6學(xué)時 熱力學(xué)基礎(chǔ)知識 8學(xué)時,光學(xué) 機(jī)械振動基礎(chǔ) 6學(xué)時 機(jī)械波 6學(xué)時 光的干涉 6學(xué)時 光的衍射 4學(xué)時 光的偏振 4學(xué)

5、時,注意與中學(xué)物理的區(qū)別,標(biāo)量矢量,恒量為主變量為主,定性分析定量計算,數(shù)學(xué)基礎(chǔ),（安培力）,（坐標(biāo)系、導(dǎo)數(shù)、積分、矢量計算）,特殊一般,力學(xué)(Mechanics),第一章 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué),1.1-3 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述,1.4-8 幾種特殊運(yùn)動,學(xué)習(xí)本章的基本功：,矢量加減熟練運(yùn)用矢量三角形,高等數(shù)學(xué)中導(dǎo)數(shù)的定義、物理含義及計算,高等數(shù)學(xué)中積分的物理意義及計算,質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動學(xué)：描述質(zhì)點(diǎn)（或物體）的位置隨時間的變化。,1.1 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的描述,運(yùn)動的疊加（或合成）原理,位置矢量（或位矢）,O,運(yùn)動方程,F(x,y,z)=0 軌跡方程,坐標(biāo)系(參考系,運(yùn)動的相對性),位置矢量,1.2 位移和速度,平均速

6、度,平均速率,位移,路程,例1 一人向東走50米，再向北走了50m，接著向東南走了20米，請問他的位移？,例2 已知質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程 求（1）前兩秒內(nèi)的平均速度、第一秒末的瞬時速度和瞬時加速度； （2）過多長時間后瞬時加速度與瞬時速度間夾角為45？,平均速度,瞬時速度,方向:,大小:,速度的疊加：速度是各分速度之矢量和,瞬時速率,且,？,1.3 加速度,平均加速度,瞬時加速度,加速度的合成,加速度大小,且,描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的三個物理量：,微分關(guān)系,小結(jié),已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動任一時刻的位置,積分關(guān)系,+初始條件,已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動任一時刻的加速度,+初始條件,1.4 勻加速運(yùn)動,為常矢量,初始條件,1.5 勻加速直

7、線運(yùn)動(注意公式的推導(dǎo)),* 實際有些自由落體受空氣阻力很大，如雨點(diǎn)最終勻速運(yùn)動， 此時速率稱收尾速率（10m/s）,只用一維描述,初始條件,如自由落體,1.6 拋體運(yùn)動,運(yùn)動疊加和運(yùn)動的獨(dú)立性,已知：,可得：,實際子彈和炮彈受空氣阻力很大，彈道導(dǎo)彈則在重力加速度 變化的范圍運(yùn)動，但基礎(chǔ)是以上的運(yùn)動學(xué)。,拋物線,在火箭發(fā)動機(jī)作用下按預(yù)定程序飛行，關(guān)機(jī)后按自由 拋物體軌跡飛行的導(dǎo)彈。這種導(dǎo)彈的整個彈道分為主 動段和被動段，主動段彈道在火箭發(fā)動機(jī)推力和制導(dǎo) 系統(tǒng)作用下，導(dǎo)彈按預(yù)定彈道飛行；被動段彈道按照 在主動段終點(diǎn)獲得的給定速度和彈道傾角作慣性飛行。,例3. 一質(zhì)點(diǎn)沿x軸運(yùn)動，已知 ，初始速率

8、為v0，初始位置為x0，試求此質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方程。,1.7 圓周運(yùn)動,線速度(定義),角速度,角位置,角位移,x,線加速度,角加速度,切向加速度,法向加速度,圓周運(yùn)動,位矢,位移,角位置,角位移,角速度,線速度,角加速度,速度,加速度,線加速度,法向加速度,切向加速度,一般運(yùn)動,解：,例4.一質(zhì)點(diǎn)從靜止出發(fā)，沿半徑為2米的圓形軌道運(yùn)動，切向加速度為2t米/秒2， （1）經(jīng)過多少時間其加速度與半徑成45度角？ （2）上述時間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程和角位移各為多少？,所求時間為,1.2 相對運(yùn)動,兩個相對平動參照系,兩邊除t，取極限,長度測量的絕對性,伽利略速度變換,時間測量的絕對性,伽利略位移變換,同樣可以得到加速度之間的關(guān)系,相對運(yùn)動滿足,例 一人向東以10m/s走感到南風(fēng)，而以15m/s向東走時 感到東南風(fēng)，