,大学物理,
,大学物理,
课程介绍
绪 论
课 程 介 绍
课程安排
几点希望
教学基本思想
课 程 安 排
课时, 3?16?2 = 96 学时 学分, 3 ? 2 = 6
课外, 复习,作业,预习
自学部分章节，完成自学报告；查阅课外资料，完成
读书报告。
教材,,大学物理, 上、下册
上册 ? 物质世界 2
? 运动和守恒定律 25
? 相对论和时空 9
? 热力学与统计物理 12
下册 ? 电磁场与电磁波
? 量子物理学基础
（机械工业出版社）
参 考 书
赵凯华：, 新概念物理教程 ——力学、热学,
陆 果：, 基础物理学,
徐行可：, 大学物理教程, 上、下册
费 曼：, 物理学讲义,
徐旭笃：, 物理学教程, 上、下册
吴锡珑：, 大学物理教程, 共三册
张三慧：, 大学物理学, 共五册
杂 志
教学的时代背景
时代特征,知识爆炸，科技转化为生产力的
周期越来越短。
科学
技术
工程
密切结合，交叉发展
对人才的要求,具有科学家头脑的工程师,
具有工程师技术意识的科学家。
教学的基本思想
(1) 把科学素质教育放在首位。
1) 培养辨证唯物主义世界观。
2) 培养探索精神、创新精神。
3) 培养科学方法。
4) 培养科学思维能力。
物理课要求同学发展以下能力,
? 数学运用能力 ? 自学能力
? 归纳总结能力 ? 表达能力
? 知识迁移能力 ? 创新能力
(2) 从“教会”转变到引导“学会”。
(3) 注意学习兴趣和非智力因素。
几 点 希 望
(1) 了解课程特点,掌握正确的学习
方法。
(2) 主动积极的学习态度。
(3) 教学相长，紧密配合,经常反映
意见和要求。
绪 论
* 明确为什么学？学什么？怎样学？
在物理学中学什么
为什么要学物理学
怎样学习物理学
physics
教学目的 －, 我教这门课的主要目的不是替你为应付某种
考试做准备 ······我希望使你对奇妙的世界以及物理学家看
待这一世界的方式有所了解，我相信这是真正的 现代文化
的主要部分 。或许你不仅会对这种文化有所了解，甚至还
可能想加入这一人类心智早已开始了的最伟大的冒险。,
——R.P.费曼（美）
物理（中国）,万物之理
“物理”（ physics） 源于亚力士多德著作, 物理学,
什么是物理学？
一、为什么要学物理学
物理（古希腊）,Physics 自然哲学
物理 —— 研究物质的 基本结构, 基本相互作用
和 基本运动规律 的科学。
物质：不依人的意识而独立存在的客观实在。
物理学的一个永恒主题是寻找各种序、对称性和对称性
破缺、守恒定律或不变性。
对于任何专业，大学基础物理课的目的，都
是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、
概念和物理图像及其历史、现状和前沿等方面，
从整体上有个全面的了解。这是一门培养和提
高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能
力的重要基础课。
特点, 1) 要以相对论、量子物理为基础
2) 观察和实验手段及设备越来越精密
3) 交叉学科层出不穷
4) 与新技术革命密切相关
当代物理前沿,
研究微观结构更深层次，研究单个粒子的结构与
性能及少数粒子间的相互作用，最后希望统一四
种相互作用力。
从物质的微观结构出发，揭开宏观多粒子系统复杂
结构的奥秘 ---- 现代统计物理及凝聚态物理。
? 少体问题
? 多体问题
? 天体问题
探索大尺寸的宇观领域，揭开宇宙的奥秘。
物理学具有以下特征,
1) 物理学是一门理论和实验相结合的科学。
2) 物理学要用“模型”回答问题。
3) 物理学是一门定量的科学。
4) 物理学的哲学基础是辨证唯物主义。
定位：物理教育 ——科学素质教育
不仅仅是为后续课服务
不仅仅是为专业服务
为提高自身素质，对终身学习和发展起作用
为什么要提高工科学生的物理素质？
根本原因：物理学与工程技术的关系
* 第一次工业革命（ 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（ 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、电信设备的出
现和应用。
* 第三次工业革命 (20世纪 ),
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。
三次工业革命
* 物理 技术 物理
物理学与技术关系的两种模式
* 技术 物理 技术
在现代社会中主要以第二种方式进行。
例, 计算机技术是这个崭新的信息时代的关键，其基
础正是过去大半个世纪的现代物理学的研究成果,
电子和信息技术的物理基础
激光技术的物理基础
核技术的物理基础
技术 —物理 —技术的典型例子
电子和信息技术的物理基础
1925年 量子力学建立
1926年 Fermi-Dirac 统计法提出，得知固体中电子
服从 Pauli 原理
1929年 能带理论提出并得到证实，从理论上解释了
导体、半导体、绝缘体的性质和区别；
Fermi面概念及其可测量的提出
1947年 发明晶体管（获 1956年诺贝尔物理奖）
1957年 建立 Fermi面编目
1962年 制成集成电路（ IC）
70年代末 大规模和超大规模集成电路（ VLIC）
激光技术的物理基础
1860年 Maxwell 建立光的电磁理论
1900年 Planck 提出能量子理论
1917年 Einstein 提出受激辐射理论
1953年 制成微波激射器（ Maser）
1960年 Maiman制成红宝石激光器
60~70年代 激光器及其应用高速发展，月球上设置
激光反射器
1982年 激光全息术
80~90年代 激光外科手术，通信，光盘，激光武器等
核技术的物理基础
1896年 Becquerel 发现铀的天然放射性
1905年 Einstern 创立狭义相对论，得
1911年 Rutherford 提出原子的有核模型
1925年 量子力学建立
1932年 建立原子核的 质子 ——中子 模型
1933年 发现人工放射性
1945年 原子弹
1952年 氢弹
1954年 建立第一座核电站
2mcE ?
物
理
学
提供科学原理
指导技术路线的选择和技术方案的改进
培养技术人员的科学品格和创新能力，使其眼
光远、层次高、后劲足
蒸汽机车 内燃机车 电力机车 常导、超导磁悬浮列车
纳米（ ）技术 m10 9?
皮秒（ ）技术 s10 12?
超导技术
…..,
直接从各分支物理实验
室移植到工业上
扫描隧道显微镜原理图 吸附在铂表面的碘原子阵列
二、在物理学中学什么？
知识、方法、科学观念
1,学习物理知识要注意整体性、发展性和迁移性
整体性 注意掌握知识的结构和联系
上册教材结构和主线
对称性
实物世界结构层次
运动和守恒定律
相对论和时空
热力学和统计物理
宏观粒
子模型
多粒子
体系
对称性破缺
时空对称性
参考系等价性
无序 有序
下册教材结构和主线
场模型
微观粒
子模型
变化的电
场和磁场
波粒二
象性
波函数与薛
定谔方程
波动光学
量子理
论应用
静电场和
稳恒磁场
普朗克
恒量
发展性 不断从新的角度审视物理概念和规律,关注 其内涵的丰富,应用的扩展,相互关系的变化。
注意提高应用物理知识解决实际
问题的能力。 迁移性
2,学习物理方法
观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、类比、
理想化、假说
指导性原理, 简单性原理,对应原理
??
??
例如：理想化方法
理想模型（单摆、弹簧振子、理想气体 )
理想实验（伽利略、牛顿 ）
理想过程 (准静态、绝热 )
??
??
??
3,学习先进的科学观念
* 物理学描述的是关于实在世界的模型
物理概念、规律与自然实在并非完全同一。人类是
依靠建立模型、不断改进模型来逐渐认识自然的。
避免僵化，寻求发展和创新！
普朗克,
感觉世界 物理科学世界 真实世界
大量唯象定律 较高层次定律 自然界的基本法则
(中介 )
逼近
目标 归纳
总结
联系
* 自然是和谐统一的整体
物理上真实的东西，一定是逻辑上简单的东西 。
——爱因斯坦
自然界的复杂性是由简单规则演变而来。
学科的分化、交叉、整合。
人与自然的和谐发展 ——新的自然观
一切工程技术实践都要尊重生态规律，讲求环境
效益，树立“整体优化”和“可持续发展”的价值
观念。
三、怎样学习物理学?
书山有路 勤 为径,学海无涯 悟 作舟
物理学方法：观察、实验、模拟、演绎、归纳、
分析、类比、理想化、假说 ??
学习要求,
(1) 学习事实、定律、方程、解题方法和技巧。
(2) 从整体上、逻辑上协调地学习物理学。
不要只学习分离的知识，注意它们的整体性,
关联性。
(3) 关注物理理论和方法在交叉学科和工程技术中的
应用。
(4) 对基本定律的优美、简洁、和谐以及辉
煌要有所体会。
(5) 学会区分：理论与应用；
物理思想与数学工具；
一般规律与特殊事实；
主要与次要；
传统的和现代的推理方式。
,大学物理,
课程介绍
绪 论
课 程 介 绍
课程安排
几点希望
教学基本思想
课 程 安 排
课时, 3?16?2 = 96 学时 学分, 3 ? 2 = 6
课外, 复习,作业,预习
自学部分章节，完成自学报告；查阅课外资料，完成
读书报告。
教材,,大学物理, 上、下册
上册 ? 物质世界 2
? 运动和守恒定律 25
? 相对论和时空 9
? 热力学与统计物理 12
下册 ? 电磁场与电磁波
? 量子物理学基础
（机械工业出版社）
参 考 书
赵凯华：, 新概念物理教程 ——力学、热学,
陆 果：, 基础物理学,
徐行可：, 大学物理教程, 上、下册
费 曼：, 物理学讲义,
徐旭笃：, 物理学教程, 上、下册
吴锡珑：, 大学物理教程, 共三册
张三慧：, 大学物理学, 共五册
杂 志
教学的时代背景
时代特征,知识爆炸，科技转化为生产力的
周期越来越短。
科学
技术
工程
密切结合，交叉发展
对人才的要求,具有科学家头脑的工程师,
具有工程师技术意识的科学家。
教学的基本思想
(1) 把科学素质教育放在首位。
1) 培养辨证唯物主义世界观。
2) 培养探索精神、创新精神。
3) 培养科学方法。
4) 培养科学思维能力。
物理课要求同学发展以下能力,
? 数学运用能力 ? 自学能力
? 归纳总结能力 ? 表达能力
? 知识迁移能力 ? 创新能力
(2) 从“教会”转变到引导“学会”。
(3) 注意学习兴趣和非智力因素。
几 点 希 望
(1) 了解课程特点,掌握正确的学习
方法。
(2) 主动积极的学习态度。
(3) 教学相长，紧密配合,经常反映
意见和要求。
绪 论
* 明确为什么学？学什么？怎样学？
在物理学中学什么
为什么要学物理学
怎样学习物理学
physics
教学目的 －, 我教这门课的主要目的不是替你为应付某种
考试做准备 ······我希望使你对奇妙的世界以及物理学家看
待这一世界的方式有所了解，我相信这是真正的 现代文化
的主要部分 。或许你不仅会对这种文化有所了解，甚至还
可能想加入这一人类心智早已开始了的最伟大的冒险。,
——R.P.费曼（美）
物理（中国）,万物之理
“物理”（ physics） 源于亚力士多德著作, 物理学,
什么是物理学？
一、为什么要学物理学
物理（古希腊）,Physics 自然哲学
物理 —— 研究物质的 基本结构, 基本相互作用
和 基本运动规律 的科学。
物质：不依人的意识而独立存在的客观实在。
物理学的一个永恒主题是寻找各种序、对称性和对称性
破缺、守恒定律或不变性。
对于任何专业，大学基础物理课的目的，都
是使学生对物理学的内容和方法、工作语言、
概念和物理图像及其历史、现状和前沿等方面，
从整体上有个全面的了解。这是一门培养和提
高学生科学素质、科学思维方法和科学研究能
力的重要基础课。
特点, 1) 要以相对论、量子物理为基础
2) 观察和实验手段及设备越来越精密
3) 交叉学科层出不穷
4) 与新技术革命密切相关
当代物理前沿,
研究微观结构更深层次，研究单个粒子的结构与
性能及少数粒子间的相互作用，最后希望统一四
种相互作用力。
从物质的微观结构出发，揭开宏观多粒子系统复杂
结构的奥秘 ---- 现代统计物理及凝聚态物理。
? 少体问题
? 多体问题
? 天体问题
探索大尺寸的宇观领域，揭开宇宙的奥秘。
物理学具有以下特征,
1) 物理学是一门理论和实验相结合的科学。
2) 物理学要用“模型”回答问题。
3) 物理学是一门定量的科学。
4) 物理学的哲学基础是辨证唯物主义。
定位：物理教育 ——科学素质教育
不仅仅是为后续课服务
不仅仅是为专业服务
为提高自身素质，对终身学习和发展起作用
为什么要提高工科学生的物理素质？
根本原因：物理学与工程技术的关系
* 第一次工业革命（ 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（ 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、电信设备的出
现和应用。
* 第三次工业革命 (20世纪 ),
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。
三次工业革命
* 物理 技术 物理
物理学与技术关系的两种模式
* 技术 物理 技术
在现代社会中主要以第二种方式进行。
例, 计算机技术是这个崭新的信息时代的关键，其基
础正是过去大半个世纪的现代物理学的研究成果,
电子和信息技术的物理基础
激光技术的物理基础
核技术的物理基础
技术 —物理 —技术的典型例子
电子和信息技术的物理基础
1925年 量子力学建立
1926年 Fermi-Dirac 统计法提出，得知固体中电子
服从 Pauli 原理
1929年 能带理论提出并得到证实，从理论上解释了
导体、半导体、绝缘体的性质和区别；
Fermi面概念及其可测量的提出
1947年 发明晶体管（获 1956年诺贝尔物理奖）
1957年 建立 Fermi面编目
1962年 制成集成电路（ IC）
70年代末 大规模和超大规模集成电路（ VLIC）
激光技术的物理基础
1860年 Maxwell 建立光的电磁理论
1900年 Planck 提出能量子理论
1917年 Einstein 提出受激辐射理论
1953年 制成微波激射器（ Maser）
1960年 Maiman制成红宝石激光器
60~70年代 激光器及其应用高速发展，月球上设置
激光反射器
1982年 激光全息术
80~90年代 激光外科手术，通信，光盘，激光武器等
核技术的物理基础
1896年 Becquerel 发现铀的天然放射性
1905年 Einstern 创立狭义相对论，得
1911年 Rutherford 提出原子的有核模型
1925年 量子力学建立
1932年 建立原子核的 质子 ——中子 模型
1933年 发现人工放射性
1945年 原子弹
1952年 氢弹
1954年 建立第一座核电站
2mcE ?
物
理
学
提供科学原理
指导技术路线的选择和技术方案的改进
培养技术人员的科学品格和创新能力，使其眼
光远、层次高、后劲足
蒸汽机车 内燃机车 电力机车 常导、超导磁悬浮列车
纳米（ ）技术 m10 9?
皮秒（ ）技术 s10 12?
超导技术
…..,
直接从各分支物理实验
室移植到工业上
扫描隧道显微镜原理图 吸附在铂表面的碘原子阵列
二、在物理学中学什么？
知识、方法、科学观念
1,学习物理知识要注意整体性、发展性和迁移性
整体性 注意掌握知识的结构和联系
上册教材结构和主线
对称性
实物世界结构层次
运动和守恒定律
相对论和时空
热力学和统计物理
宏观粒
子模型
多粒子
体系
对称性破缺
时空对称性
参考系等价性
无序 有序
下册教材结构和主线
场模型
微观粒
子模型
变化的电
场和磁场
波粒二
象性
波函数与薛
定谔方程
波动光学
量子理
论应用
静电场和
稳恒磁场
普朗克
恒量
发展性 不断从新的角度审视物理概念和规律,关注 其内涵的丰富,应用的扩展,相互关系的变化。
注意提高应用物理知识解决实际
问题的能力。 迁移性
2,学习物理方法
观察、实验、模拟、演绎、归纳、分析、综合、类比、
理想化、假说
指导性原理, 简单性原理,对应原理
??
??
例如：理想化方法
理想模型（单摆、弹簧振子、理想气体 )
理想实验（伽利略、牛顿 ）
理想过程 (准静态、绝热 )
??
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??
3,学习先进的科学观念
* 物理学描述的是关于实在世界的模型
物理概念、规律与自然实在并非完全同一。人类是
依靠建立模型、不断改进模型来逐渐认识自然的。
避免僵化，寻求发展和创新！
普朗克,
感觉世界 物理科学世界 真实世界
大量唯象定律 较高层次定律 自然界的基本法则
(中介 )
逼近
目标 归纳
总结
联系
* 自然是和谐统一的整体
物理上真实的东西，一定是逻辑上简单的东西 。
——爱因斯坦
自然界的复杂性是由简单规则演变而来。
学科的分化、交叉、整合。
人与自然的和谐发展 ——新的自然观
一切工程技术实践都要尊重生态规律，讲求环境
效益，树立“整体优化”和“可持续发展”的价值
观念。
三、怎样学习物理学?
书山有路 勤 为径,学海无涯 悟 作舟
物理学方法：观察、实验、模拟、演绎、归纳、
分析、类比、理想化、假说 ??
学习要求,
(1) 学习事实、定律、方程、解题方法和技巧。
(2) 从整体上、逻辑上协调地学习物理学。
不要只学习分离的知识，注意它们的整体性,
关联性。
(3) 关注物理理论和方法在交叉学科和工程技术中的
应用。
(4) 对基本定律的优美、简洁、和谐以及辉
煌要有所体会。
(5) 学会区分：理论与应用；
物理思想与数学工具；
一般规律与特殊事实；
主要与次要；
传统的和现代的推理方式。
