2020-2021学年序言 物理学：物质及其运动规律的科学图文ppt课件

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人类自古以来就对自然界充满好奇。日出日落、辰宿列张、春华秋实、寒来暑往，大自然的各种神奇现象让人们惊叹不已，强烈渴望弄清其背后的规律和联系。这种好奇心和人类提高生产力水平的需求，构成了自然科学发展最主要的两个动力。在它们的驱使下，人类对自然规律进行着不懈的探索。物理学是这些探索过程中结出的最重要的果实之一。
一、洞天察地，万物之理——物理学概述
物理学（Physics）是研究物质结构及其相互作用和运动规律的一门自然科学.
早在2000多年前的古希腊时期，亚里士多德、阿基米德等一批科学家就开始了对物理现象和规律的探索，并发现了杠杆原理、浮力定律等规律。这是物理学的萌芽时期。
亚里士多德（Aristtle公元前384～前322），古代先哲，古希腊人，世界古代史上伟大的哲学家、科学家和教育家之一，堪称希腊哲学的集大成者
阿基米德（公元前287年—公元前212年），伟大的古希腊哲学家、百科式科学家、数学家、物理学家、力学家，静态力学和流体静力学的奠基人，并且享有“力学之父”的美称
伽利略·伽利雷（Galile Galilei，1564年2月15日—1642年1月8日）。意大利数学家、物理学家、天文学家，科学革命的先驱。伽利略发明了摆针和温度计，在科学上为人类作出过巨大贡献，是近代实验科学的奠基人之一。
艾萨克·牛顿（1643年1月4日—1727年3月31日）爵士，英国皇家学会会长，英国著名的物理学家，百科全书式的“全才”，著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。创立了力学理论，是经典力学的奠基人，被誉为力学之父。
16-17世纪，伽利略和牛顿等人在前人工作的基础上创立了系统性的力学理论，建立了实验观测和理论分析计算相结合的现代研究方式。
1.经典力学（宏观 低速）2.热力学与经典统计物理学3.电磁学

二十世纪初形成两种比较成熟的重大理论:
1、量子力学（微观）
2、狭义相对论（高速）

十九世纪末形成三种较为成熟的重大理论:
远到宇宙深处，近至咫尺之间，面对广袤苍穹之浩瀚、基本粒子之精微（图0-2），物理学定量地研究物质的存在形式、基本性质以及运动和转化规律。物理学不仅要探索物质的深层次结构，还要在不同层次上认识物质的组成部分及其相互作用。因此，说物理学是关于“万物之理”的学问并不为过。物理学是一门实验科学，也是一门崇尚理性、遵循逻辑推理的理论科学。由于物质世界纷繁复杂，有限的实验和观察难以完全揭示其背后的本质规律和内在联系。因此，在依赖先进的科学装置的同时，物理学的发展也必须借助于强有力的数学工具和大型计算技术，以及深刻的洞察力和丰富的想象力。今天，物理学中的基本概念和理论、实验方法和手段，已经越来越广泛地应用于其他学科，极大地丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了生产力的发展和人类文明的进步。
物理学的追求：真、善、美
研究方式：实验+严遂的逻辑推理
研究方法：模型法、等效法、对称法等
二、观察现象，揭示本质——物理学研究的特点
迈克尔·法拉第 （Michael Faraday，1791年9月22日～1867年8月25日），英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的科学家，出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭，仅上过小学。1831年，他作出了关于电力场的关键性突破，永远改变了人类文明。
汉斯·克里斯蒂安·奥斯特(Hans Christian Oersted，1777年8月14日-1851年3月9日)，丹麦物理学家、化学家。1820年发现了电流的磁效应，他的重要论文在1920年整理出版，书名是《奥斯特科学论文》。
阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein，1879年3月14日—1955年4月18日），出生于德国符腾堡王国乌尔姆市，毕业于苏黎世联邦理工学院，犹太裔物理学家
三、学以致知，客观理性——物理学背后的科学精神
1、学以致知的探索精神
伽利略研究的力和运动的问题、牛顿发现的万有引力定律，当时都属于无用之学.正是这些看似没有用的、以求知为目的的探索，使人们获得了对自然规律完整深入的认识.
2、实事求是的客观精神
19世纪末 20 世纪初，当人们发现权威的牛顿学说不适用于微观和高速情况时，便认真地对其进行修正 ；1936 年，大名鼎鼎的爱因斯坦向杂志投出一篇论文，审稿人和编辑发现论文有错，便毫不犹豫地指出并拒稿.
四、揭示自然，造福人类——物理学的应用
物理学的发展，推动了工业、农业和信息技术等方面的进步，引发了一次次的产业革命，改变了人类的生产和生活方式.
创立于17世纪的牛顿力学，被广泛地应用于工程技术，大大推动了社会发展。18-19世纪，工程上对蒸汽机等热机的改进需求，又迫使人们对热的问题进行深入研究，引发了热力学的巨大进步.
19〜20世纪初，电磁学的发展，直接导致发电机和无线电通信的诞生，使电能被广泛利用。电走进了千家万户，世界被电灯点亮，电话和电报把各地的人们连接起来，人类从此进入了电气时代.
对固体中电子运动的研究，引发了半导体工业的诞生，导致了晶体管、集成电路和大容量电子存储技术的发明，从而使人们可以制造高性能电子计算机
20世纪技术的迅猛发展，也大大推动了物理学的研究。利用现代工业手段，人们制造了巨大的望远镜和粒子加速器等设备，从而把研究的目光投向更深邃的宇宙和更微小的粒子；利用大型计算机，人们可以完成更为复杂和准确的计算并处理海量的实验数据；在现代交通工具和信息技术的帮助下，学术交流变得更加便捷、高效。
五、前景广阔，充满挑战——物理学的未来
19世纪下半叶，以力学、热学和电磁学为主要内容的经典物理学，几乎能解释当时已知的所有物理现象。因此，当20世纪第一个春天来临之际，英国物理学家、被授予“开尔文勋爵”的J. J. 汤姆孙在“新春献词”的演说中，踌躇满志地宣告：“科学大厦已经基本建成……后辈物理学家只需做一些零碎的修补工作就行了。”
20世纪以来物理学重大发现和与物理学相关的重大技术进步
著名法国物理学家、诺贝尔奖得主德布罗意在《物理学的未来》一文中说:“我们的知识越是发展，自然就越是以其多种表现证明它拥有无尽的财富，甚至在很先进的科学领域，如物理学，我们也没有理由认为我们已经‘耗尽’了自然财富，或者认为我们已经接近完整地掌握了自然界的全部财富。”
德布罗意(1892-1987)法国物理学家。1933年当选为法国科学院院士。德布罗意在1924年发表电子波动论文，当时光的波粒二象性刚被证实，他把这种二象性推广到物质粒子，解决了原子内的电子运动问题，为此获1929年诺贝尔物理学奖。他对现代物理学作了许多哲学的论断，他认为作为原子物理学基础的统计理论，在实验技术所不能揭示的变量后面，隐藏着完全确定并可以弄清楚的实在。
宇宙与物质结构，生命起源。中微子振荡及中微子其他特性研究宇宙背景辐射研究激光点阵导致量子相变光子晶体自组装：探求光学线路代替电子线路量子信息处理５夸克粒子
定量多物理模型、数学方法实验探究、理论探究抽象思维、逻辑推理
定性多物理现象、物理事实实验探究、简单应用形象思维、逻辑推理
1、目标明确，树立信心；
3、独立思考，多问多悟；
4、重视观察，动手实验；
伟大的哲学家苏格拉底告诉你：“你只知道一件事，就是你一无所知”。你应虚心好学，一切从零开始。
2、认真听讲，做好笔记；
5、备好错题，做好总结。
良好的学习习惯的养成从现在开始！！！
五善——善于联想，善于对比，善于思考，善于记忆，善于总结。
六用——用眼仔细观察，用耳认真听讲，用脑积极思考，用心理解记忆，用口和笔准确表达，用手及时记录、练习、实验。
注意 1、数学是学习物理的基础 2、课后总结是物理学习的提升