《物理学绪论》课件

物理学绪论欢迎来到物理学世界！物理学的定义和研究范围定义研究范围物理学是研究物质及其运动规物理学的研究范围十分广泛，律的科学，是自然科学中最基涵盖了从宇宙的起源到微观粒础的学科之一子的结构，从宏观世界到微观世界重要性物理学是其他自然科学的基础，其研究成果对人类社会发展具有重要的推动作用物理学的发展历程古代文明1早期文明积累了对自然现象的观察和经验，例如古代埃及人利用天体的运行来制定历法，古代巴比伦人运用数学知识进行天文观测希腊时期2古希腊哲学家如泰勒斯、毕达哥拉斯、亚里士多德等开始进行理论性的探索，并提出了一些重要的概念和理论，如原子论、地心说、四元素说等中世纪3欧洲经历了黑暗的中世纪，但阿拉伯文化和伊斯兰世界的科学家对物理学的发展做出了重要贡献，如伊本·海赛姆的光学研究，阿尔·花拉子米的代数学研究近代物理学416世纪，文艺复兴和科学革命兴起，哥白尼、伽利略、牛顿等科学巨人开创了近代物理学，建立了经典力学体系，并推进了天文学、光学、热学等领域的研究现代物理学519世纪末，一系列新的发现和理论的突破，如电磁理论、相对论、量子力学等，标志着现代物理学的诞生，它进一步拓展了人类对物质世界和宇宙的认识物理学的分支学科经典力学热力学电磁学光学研究宏观物体的运动规律，研究热现象、能量转换和传研究电磁现象及其规律，包研究光的性质、传播和应用包括牛顿定律、能量守恒定递的规律，包括热力学定律括库仑定律、电磁感应现象，包括光的折射、反射、干律等、熵等概念等涉等现象物理学研究的基本方法实验观察验证理论，发现新现象收集数据，分析现象思考提出问题，建立模型物理学实验的意义和作用验证理论发现新现象实验可以验证理论的正确性实验可以发现新的物理现象，并发现理论的不足之处，并为新的理论研究提供依据推动技术发展实验可以推动科技进步，为新技术和新产品的研发提供基础物理学中的基本概念物质运动时间空间构成客观世界的基本要素，物质在空间中的位置随时间用来描述事件发生先后顺序物质存在和运动的场所，是具有质量和占据空间的特性的变化，是宇宙万物的基本和持续时间的物理量物质存在的基本形式之一属性之一物理量的分类基本物理量导出物理量12长度、质量、时间等，无法由基本物理量通过定义或计用其他物理量来定义算得到的物理量，如速度、加速度、密度等矢量物理量标量物理量34具有大小和方向的物理量，只有大小，没有方向的物理如位移、速度、加速度、力量，如时间、质量、温度、等功等物理量的测量单位长度质量米千克m kg时间秒s物理量的表示方式数字和单位符号和公式图表和图像物理量通常用一个数字和一个单位来表物理量可以用字母或符号来表示，并用图表和图像可以帮助我们更直观地理解示公式来描述它们之间的关系物理量的变化趋势和关系物理学的基本定律万有引力定律能量守恒定律热力学第二定律描述了任何两个物体之间的引力相互作表明能量既不会凭空产生，也不会凭空指出热量总是从高温物体流向低温物体用消失，只能从一种形式转化为另一种形，不能自发地从低温物体流向高温物体式力的概念和分类力的定义力的分类力是物体之间的相互作用，它力可以分为两类接触力和非可以使物体发生形变或改变运接触力动状态接触力非接触力接触力是指物体之间直接接触非接触力是指物体之间没有直产生的力，例如摩擦力、弹力接接触产生的力，例如重力、等磁力、电力等质量与惯性的关系质量1物体所含物质的多少惯性2物体保持静止或匀速直线运动状态的性质关系3质量越大，惯性越大牛顿运动三定律惯性定律加速度定律12物体保持静止状态或匀速直物体的加速度与合外力成正线运动状态，除非受到外力比，与物体的质量成反比，的作用方向与合外力的方向相同作用力与反作用力定律3当一个物体对另一个物体施加力的同时，另一个物体也必然对第一个物体施加大小相等、方向相反的力力学中的基本问题运动学动力学静力学描述物体的运动，而不考虑引起运动的研究力与运动的关系，探究力的作用如研究处于平衡状态的物体，即研究物体原因例如，研究物体的速度、加速度何引起物体的运动状态变化例如，研在力的作用下保持静止或匀速直线运动、位移等究牛顿运动定律、功和能等的条件例如，研究力矩、平衡条件等能量的概念和分类定义分类能量是物体做功的能力，是物能量可以分为多种形式，例如质运动的一种属性它是描述动能、势能、热能、化学能、物体运动状态和变化状态的物电能、核能等不同形式的能理量量可以相互转化功与功率的定义功功率力对物体做的功等于力的大小、物体在力的方向上移动的距离功率是指物体在单位时间内所做的功，等于功与时间的比值和力与位移夹角的余弦的乘积能量守恒定律能量是物质运动的量度，它既不会凭空能量守恒定律是自然界最基本、最普遍能量守恒定律是建立在对自然现象的观产生，也不会凭空消失，它只能从一种的定律之一，它在物理学、化学、生物察和研究的基础上的，它反映了自然界形式转化为另一种形式，或者从一个物学等各个领域都有着重要的应用中物质运动的客观规律体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变能量转换的应用发电交通火力发电站将燃料燃烧释放的热能汽车发动机将汽油燃烧的化学能转转化为机械能，再转化为电能化为机械能，推动汽车前进可再生能源风力发电将风能转化为机械能，再转化为电能热量和温度的概念热量温度物体内部热运动的剧烈程度表示物体冷热程度的物理量，反映了物体内部分子无规，是物体内部热运动的剧烈则运动的剧烈程度，是能量程度的宏观表现，单位是摄传递的一种形式，单位是焦氏度或开尔文耳热量和温度的测量温度计热量计温度计是用来测量温度的仪器，它利用物质的热胀冷缩性热量计是用来测量热量的仪器，它利用热传递的原理来工质来工作作热力学第一定律能量守恒热力学基本定律应用广泛能量不能凭空产生，也不能凭空消失，热力学第一定律是能量守恒定律在热现热力学第一定律在工程、物理学、化学它只能从一种形式转化为另一种形式，象中的具体体现，它揭示了热量、功和等各个领域都有着广泛的应用，例如热或者从一个物体转移到另一个物体，总内能之间的关系机、制冷机、燃料电池等量保持不变热力学第二定律熵增原理热机效率孤立系统中，熵总是增加或保持不变，不可能自发地减少热机不可能将全部热量转化为功，只能部分转化，其余转化为热量散失热机的工作原理热量输入热机从高温热源吸收热量，例如燃烧燃料做功热机将部分热量转化为机械功，例如推动活塞或转动轮子热量输出热机将剩余的热量排放到低温热源，例如周围环境热机的效率热机效率是指热机输出的机械能与输入的热能之比，它反映了热机将热能转化为机械能的效率物态变化和状态方程固态液态12固态物质具有固定的形状和体积，分子排列紧密，相互之间液态物质具有固定的体积，但形状不固定，分子排列较为松作用力较强散，相互之间作用力较弱气态状态方程34气态物质没有固定的形状和体积，分子排列非常松散，相互状态方程描述了物质状态与温度、压强、体积之间的关系之间作用力很弱气体的性质和气体定律可压缩性扩散性气体没有固定形状，容易被压气体分子间距离大，相互之间缩很容易扩散流动性气体定律气体能够像液体一样流动描述气体性质和行为的定律，例如，理想气体定律液体和固体的性质液体固体液体可以流动，体积固定，形状不定固体形状和体积都固定表面张力和毛细现象表面张力毛细现象液体表面具有收缩的趋势，这是由液体在细管中上升或下降的现象，于液体内部的分子相互吸引力大于与液体与管壁之间的附着力有关表面分子之间的吸引力电荷和静电力的概念电荷静电力物质的电性质是由电荷决定的物质是由原子组成的，原子静电力是指静止的带电物体之间相互作用的力同种电荷相核带正电，核外电子带负电当物体失去电子时，带正电；互排斥，异种电荷相互吸引静电力的作用范围很广，可以当物体得到电子时，带负电电荷是物质的一种基本属性用于各种应用，例如静电除尘、静电喷涂等库仑定律和电场库仑定律电场描述了两个点电荷之间相互作是存在于电荷周围的空间区域用力的规律，力的大小与电荷，能够对其他电荷产生力的作量的乘积成正比，与距离的平用电场强度反映了电场力的方成反比强弱电场线是用来描述电场方向和强弱的曲线，电场线的方向代表电场力的方向，电场线越密的地方，电场强度越大。