绪论： 格物致知 悟物穷理在线视频

Hi大家好

欢迎来到大学物理课堂

我是来自曲阜师范大学的郑萌萌

提到物理

人们脑海中就会闪现出很多著名的科学家

比如牛顿 爱因斯坦 伽利略 安培 玻尔兹曼

安培 麦克斯韦 薛定谔 杨振宁等等

物理学是无数科学家探索物质世界

寻找物质规律过程中的所凝聚的

思想智慧的结晶

那么什么是物理学

大学物理课程研究那些内容

我们为什么要学习大学物理

怎样学好大学物理

要回答这一系列的问题

我们先从一组图片开始

美丽迷人的极光 魔幻的怒发冲冠

耀眼的闪电 神秘的黑洞

都会让你目眩神迷

蝙蝠的超声定位 人体的电场分布

游戏的光波特效是否

会让你有一探究竟的愿望

氢弹的爆炸 超音速飞机的音爆现象

也会给你震感人心的效果

再看这一幅图 这是一位少女

还是一位老妇

都有可能

又不会同时出现在你的视觉中

简单的图像可以帮助我们理解

寓于一体又不同时出现的波粒二象性

这些图片都是自然界的物理现象

内在蕴含相应的物理规律

要想搞清楚其中的物理规律

让我们从学习大学物理课程开始吧

首先来看 什么是物理学

物理学是研究物质的基本结构

基本运动形式 相互作用

和相互转化规律的科学

物理学的研究对象是十分广泛的

自然界发生的一切物理现象

诸如物体的位置变动

声 热 光 电 磁等现象

以及物质的结构 状态和各种特性

都是物理学所要研究的

从空间尺度上来说

从目前已知的最小单位夸克

尺寸只有10的负的20次方 到最大的宇宙

尺寸为 约137亿光年

从时间的尺度上来说

从最短的硬 γ 射线周期到

最长的时间-宇宙的年龄约为 137亿年

所有的物体都在运动的

其速率范围从0到目前所知的

最大速度-光速3X十的八次方每秒

不同尺度和速度范围的对象

要用不同的物理理论研究

当然研究的对象范围不是固定的

它随着我们认识的深入和技术的发展

不端拓宽我们的研究内容

比如人类比自己小的尺度追问

组成物质的最小单位由原子分子

到电子 质子 中子

而质子和中子又是由夸克所组成的

那么夸克是不是最基本的粒子

要制造更高能的粒子加速器来观察和检测

与微观粒子相关的科学我们称为粒子物理学

在相反的尺度上

哈勃根据多普勒效应发现宇宙在膨胀

那么宇宙有没有边界 宇宙有没有中心

这一系列的探索和研究形成了天体物理学

粒子物理学和天体物理学

目前已成为密不可分的姐妹学科

这是一副反映物质空间尺寸

层次的蛇吞尾的图片

从最小的微观粒子到最大的天体

涵盖了微观 介观 宏观

再到宇观的整个物质层次

按照所研究的物质运动和具体对象的不同

通常物理学分为经典物理和近代物理两部分

力学 热学 电磁学 光学属于经典物理

牛顿力学研究物体机械运动的基本规律

热力学研究物质热运动的

统计规律及其宏观表现

电磁学研究电磁现象

物质的电磁运动规律

光学主要研究光的行为和性质

以及光和物质的相互作用

发展于20世纪的相对论和量子力学

称为近代物理学

相对论研究物体的高速运动效应

以及相关的动力学规律

量子力学研究微观物质运动现象

以及基本运动规律

尽管物理学涵盖内容非常广泛

但仍然不能说已经揭示了物质世界的全部规律

这副物理学基本框架图中

可以看到目前我们也仅对

牛顿物理学认识的非常透彻

也熟悉了部分相对论和量子力学的内容

但是对于超光速的内容以及

微小粒子运动规律尚属于人类知识的禁区

所以物理学也是一个亟待发展的学科

初步了解了物理学的研究对象及内容后

我们来看第二个大问题

二 为什么要学习大学物理

物理学基本规律渗透在自然科学的一切领域

应用于生产技术的各个部门

是许多自然科学的基础

也是工程技术特别是高新技术的基础

1 物理学是一切自然科学的基础

物理学与数学之间有着深刻的内在联系

数学为解决物理问题提供了工具

物理学也为数学的发展提供了应用的机会

物理学派生出来的分支及交叉学科

物理学是一门开放的科学

它与其它自然科学之间没有明确的分界线

物理学构成了生物学 化学 材料科学等

学科的基础

学科的交流与沟通

形成了诸多的交叉学科—生物物理

物理化学 地球物理学 天体物理学

医学物理学等

物理学的基本概念和技术

被应用到所有自然科学之中

从整个发展历程和内容来看

物理学是一门最基本的科学

是最古老 但发展飞快的科学

它提供最多 最基本的科学研究手段

2 物理学与技术紧密相连共同促进人类发展

物理学是人类在认识世界

探索世界规律的基础上发展起来的

我们先来看一下物理学发展简史

以及作出突出贡献的科学家

到今天 物理学的发展大致分成三个阶段

16世纪之前称为萌芽时间

16世纪到20世纪称为经典物理时期

20世纪之后称为近代物理时期

早期的物理学起源于哲学

很多哲学思想中蕴含着物理概念与规律

亚里士多德写有《物理学》一书

最早提到物理这一概念

十六世纪以后

物理学家采用系统的实验方法

发现了许多前所未见的事实

很快建立了一套完整的理论

在科学上人们把它称为经典物理学时期

它经历了三次知识的大融合

第1次综合

以17世纪牛顿力学的建立为标志

第2次综合

以18-19世纪热力学理论和气体分子

动理论的建立为标志

第3次综合

以19世纪麦克斯韦电磁场理论的

建立为标志

进入20世纪经典物理学发展日臻完备

科学家在展望未来物理学发展时

发现物理学晴朗的天空中还有两朵小小的

令人不安的乌云

(1)黑体热辐射实验

(2)迈克耳逊—莫雷实验

而恰恰是这两个实验引发

后来物理学史的革命风暴

形成了物理学的第四次 第五次的大融合

爱因斯坦提出了相对论

玻尔 海森伯 薛定谔等人建立的量子力学

共同形成了近代物理学

物理学的进展密切联系着工业

农业等的发展 推动人类文明的进步

我们来看一下 物理学与工业革命

人类历史上第一次工业革命

发生在17-18世纪

建立在牛顿力学和热力学发展的基础上

其标志是以蒸汽机为代表的一系列

机械的产生和应用

第二次工业革命则发生在(19世纪)

建立在电磁理论发展的基础上

其标志是发电机 电动机 电讯设备的出现和应用

20世纪发生了第三次工业革命

是建立在相对论和量子力学发展的基础上

其标志是以信息技术为代表的一系列

新学科 新材料 新能源 新技术的兴起和发展

物理学与技术发展相互促进

有时技术先于物理学发展

有时物理学领先技术发展

热机的发明和使用 提供了第一种模式

电气化的进程 提供了第二种模式

20世纪

物理学被公认为科学技术发展中最重要的带头学科

几乎所有的重大高新技术领域的创立

事先都在物理学中经过长期的酝酿

粒子散射实验 核能的利用

X 射线的发现 层析成像技术(CT)

受激辐射理论 激光器的产生

低温超导微观理论 超导电子技术

物理学和技术紧密联系

共同推进人类物质文明的发展

物理学发展过程中

物理学家们勇于创新 实事求是的科学态度

科学思想和方法不在不断改造人类的思想

推动人类精神文明建设

我们来看

3 物理学的方法和科学态度

现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确科学

物理学理论的建立一般经历如下的过程

提出命题→ 推测答案→实验验证→修改理论

首先是从新的现象或实验中提炼

或从已有原理中推演出来新的命题

然后

建立模型 用已知原理对现象作定性解释

通过推理和计算来推测答案

一切物理理论最终都要以观测或实验事实为准则

所以要进行实验验证

最后

要根据实验结果去修改完备理论

当一个理论与实验事实不符时

它就面临着被修改或被推翻

从物理学理论建立的过程可以看出

物理学就是认识世界掌握世界的思维方法

物理学属于一门比较严谨的学科

很多的重大物理发现都是经过物理学家

非常严谨的理论推导和实验才完成的

因此学习物理学要有严谨的科学态度

物理学家费恩曼曾经指出

科学是一种方法

大学物理的课程目标

首先

获得生活 学习 工作所需要的知识和技能

其次

要开启智慧 获得科学思想 科学态度

和科学方法的熏陶和培养

第三

通过学习物理 欣赏物理

提高学习能力和科学文化品味

大学物理的课程定位

它是为开展科学素质教育服务的

大学物理不仅是后续课程的基础

能够为专业提供服务

还能帮助你提高自身科学素质

有益终身学习和发展

既然要学习大学物理 那

三 怎样才能学好大学物理呢

我们从小学学习科学开始就接触物理学

初中正式开始学习物理

高中也要学习物理

现在进入大学 还要继续学习大学物理

从内容来看

物理学我们都是从最基本

最简单的质点运动开始的

那么

1 大学物理和中学物理相比

有什么不同之处呢

首先大学物理学知识更深入

物理概念更具体 知识进一步拓展 理论性增强

其次 解决问题中 数学具体不同

引入高等数学知识

包含矢量运算 导数 微积分等

再次 物理公式更有意义

通过建立物理模型和微积分工具的应用

大学物理公式形式更复杂

更贴近实际问题

2 大学物理教学设计

大学生具有更强的学习自主性

因此大学物理采用

在线视频学习+线下课堂教学的混合式教学

课前线上视频学习

掌握教学的基本知识点

线下课堂教学强化知识点的应用

拓展知识模块

设置线上 线下课程作业和章节测试

帮助学生掌握知识

大学物理相关的教学参考书目非常多

本课程以马文蔚的《物理学简明教程》为主

辅以马文蔚的《物理学教程》

费恩曼《费恩曼物理学讲义》

程守洙的《普通物理学等》参考书

3 优秀的教学团队

我们还有优秀的教学团队

有两位教授 四位副教授和一位讲师组成

我们结合学生的学习基础

注意中学物理和大学物理知识的衔接

精心选取了教学内容

进行了详细的讲解

4主动学习的你

当然 要想学好大学物理

离不开一个主动学习的你

你 准备好了吗

我们在这里等着你

勤于思考 悟物穷理

让我们一起来揭开物理学的神秘面纱

探究其中的物理奥秘