普通物理學一.什么是物理學

物理學是研究物質世界最基本形態的科學

物理學研究的范圍

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物質世界的層次和數量級物理學(Physics)質子

10-15m空間尺度：物質結構物質相互作用物質運動規律微觀粒子Microscopic介觀物質mesoscopic宏觀物質macroscopic宇觀物質cosmological類星體

10

26m時間尺度：基本粒子壽命10-25s宇宙壽命1018s緒論E-15E-12E-09E-06E-031mE+03E+06E+09E+12E+15E+18E+21E+24E+28最小的細胞原子原子核基本粒子DNA長度星系團銀河系最近恒星的距離太陽系太陽山哈勃半徑超星系團人蛇吞尾圖，形象地表示了物質空間尺寸的層次●牛頓力學(Mechanics)

研究物體機械運動的基本規律及關于時空相對性的規律●

電磁學(Electromagnetism)

研究電磁現象、物質的電磁運動規律及電磁輻射等規律●

熱力學(Thermodynamics)

研究物質熱運動的統計規律及其宏觀表現●

相對論(Relativity)

研究物體的高速運動效應以及相關的動力學規律●

量子力學(Quantummechanics)

研究微觀物質運動現象以及基本運動規律二.物理學的五大基本理論物理學是一門最基本的科學;是最古老、但發展最快的科學;它提供最多、最基本的科學研究手段。

物理學是一切自然科學的基礎

物理學派生出來的分支及交叉學科物理學構成了化學、生物學、材料科學、地球物理學等學科的基礎，物理學的基本概念和技術被應用到所有自然科學之中。

物理學與數學之間有著深刻的內在聯系粒子物理學原子核物理學原子分子物理學固體物理學凝聚態物理學激光物理學等離子體物理學地球物理學生物物理學天體物理學宇宙射線物理學三.物理學是構成自然科學的理論基礎四.物理學與技術20世紀，物理學被公認為科學技術發展中最重要的帶頭學科●熱機的發明和使用，提供了第一種模式：●

電氣化的進程，提供了第二種模式：核能的利用激光器的產生層析成像技術(CT)超導電子技術技術——物理——技術物理——技術——物理粒子散射實驗X射線的發現受激輻射理論低溫超導微觀理論超晶格材料納米材料光子晶體晶體管的發明大規模集成電路電子計算機信息技術與工程●幾乎所有的重大(高)新技術領域的創立，事先都在物理學中經過長期的醞釀。●

當今物理學和科學技術的關系兩種模式并存，相互交叉，相互促進“沒有昨日的基礎科學就沒有今日的技術革命”。

——李政道量子力學能帶理論人工設計材料五.物理學的方法和科學態度提出命題推測答案理論預言實驗驗證修改理論現代物理學是一門理論和實驗高度結合的精確科學

從新的觀測事實或實驗事實中提煉出來，或從已有原理中推演出來

建立模型；用已知原理對現象作定性解釋，進行邏輯推理和數學演算

新的理論必須提出能夠為實驗所證偽的預言

一切物理理論最終都要以觀測或實驗事實為準則

當一個理論與實驗事實不符時，它就面臨著被修改或被推翻

諾貝爾物理學獎得主、德國科學家玻恩所言：“如其說是因為我發表的工作里包含了一個自然現象的發現，倒不如說是因為那里包含了一個關于自然現象的科學思想方法基礎。”物理學之所以被人們公認為一門重要的科學，不僅僅在于它對客觀世界的規律作出了深刻的揭示，還因為它在發展、成長的過程中，形成了一整套獨特而卓有成效的思想方法體系。正因為如此，使得物理學當之無愧地成了人類智能的結晶，文明的瑰寶

有人統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫學獎，甚至經濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景；——這意味著他們從物理學中汲取了智能，轉而在非物理領域里獲得了成功。——反過來，卻從未發現有非物理專業出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養的民族是愚蠢的民族!●

學習的觀點：從整體上邏輯地、協調地學習物理學，了解物理學中各個分支之間的相互聯系。●

學習的關鍵：●學習的重點：●物理模型

●數學表述

●研究方法與適用條件勤于思考悟物窮理七.參考書：●《大學物理學》

張三慧主編清華大學出版社●《大學物理教程》

吳錫瓏主編高等教育出版社

●《大學物理學習指導》張孝林主編科學出版社

●《工科物理習題集》

雜志:《大學物理》《工科物理》第一篇力學第一章

力和運動二、參考系和坐標系描述物質運動具有相對性用以標定物體的空間位置而設置的坐標系統物質運動具有絕對性參考系：坐標系：為描述物體的運動而選取的參考物體在同一參考系上建立不同的坐標系,對同一物體的運動規律和結果的描述完全相同.三、位置矢量（位矢）zyxo位矢:用有向線段表示記作:大小為：位矢的方向：P(x,y,z)運動方程：矢量形式參數形式軌道方程xozy四、運動學方程消去t討論：1、比較位移和位矢聯系：（1）都是矢量，滿足（2）位移是位矢的增量區別：（1）位矢與參考點的選取有關，而位移與參考點無關（2）位矢與時刻對應，是瞬時量位移與時間對應，是過程量2、比較位移和路程何時大小相同？3、注意區別形象表示：ABoA’ABoA’數學上:物理意義上:為兩矢量之差為兩矢量之差的大小為兩矢量大小之差2、瞬時速度質點在某一時刻所具有的速度速度的方向為軌道上質點所在處的切線方向。速度的矢量式：速度的三個坐標分量：ozyxAB速度的大小：3、速率在t時間內，質點所經過路程s對時間的變化率平均速率：瞬時速率：一般情況：當t0時：sBA瞬時加速度：當t0時，平均加速度的極限即為瞬時加速度。加速度的矢量式：加速度的大小：當t趨向零時，速度增量的極限方向加速度的方向：討論:運動學的兩類問題1、已知運動方程，求質點任意時刻的位置、速度以及加速度2、已知運動質點的速度函數（或加速度函數）以及初始條件求質點的運動方程注意：矢量積分可以化為標量積分（沿各方向分解）例1

已知質點的運動方程m求：

（1）軌道方程；（2）t=2秒時質點的位置、速度以及加速度；（3）什么時候位矢恰好與速度矢垂直？解：(1)消去時間參數（2）方向沿y軸的負方向（3）兩矢量垂直例2、

設某一質點以初速度作直線運動，其加速度為。問：質點在停止前運動的路程有多長？解：兩邊積分：兩邊積分：例3、

路燈距地面高度為h，身高為l的人以速