大学物理 (2) 22页

发展独力思考和独立创新的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把知识放在首位。如果一个人掌握了他的学科的基础理论，并且学会了独立思考与工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那主要以获取细节知识为其训练内容的人来，他一定会更为适应进步和变化。——爱因斯坦\n内容提要物理学的研究范围和研究方法不断发展的物理学物理与技术为什么要学物理关于学习方法和学风的要求\n参考书：大学物理学，张三慧主编（第二版）普通物理学，程守洙江之永（第五版）物理学，瑞斯尼克·哈里德经典与近代物理学，高物译物理学教程，陆果新概念物理教程《力学》、《热学》赵凯华罗蔚茵\n一、物理学研究对象和研究方法：物理学是探讨物质结构和运动基本规律的学科。物理学的研究对象十分广泛：1.不同尺度：时间、空间、质量以及速度。不同范围有为不同的物理学规律。\n时间、长度的测量跨越了1040量级，质量的测量跨戟了1080量级\n\n\n\n2.物理学的研究方法现代物理学是一门理论和实验高度结合的精确学科。其研究方法概括为：提出命题推测答案理论理论预言实验检验修改理论应用原理实验定性定量直觉、顿悟\n具体的研究方法直觉的方法（定性和半定量方法）：对称性的考虑；守恒量的利用；量纲分析；数量级估算；极限和特例的讨论；简化模型的选取；概念、方法的类比；演绎法：以基本定律为基础进行逻辑推理、演算新结论。归纳法：总结、归纳实验和观测事实提出假设模型新理论。\n二、不断发展的物理学经典物理也在发展：波动光学——信息光学牛顿力学的决定性——内在随机性线性物理——非线性物理前沿：粒子物理，高温超导，光子学，微结构物理,团簇，…天体物理…\n三、物理学与技术本世纪两种模式并存，所有重大的新技术的创立都是以物理学的发展为先导的。所以，人们认为物理学是新技术诞生摇篮物理学的基本规律渗透在自然科学的一切领域，应用与生产技术的各个部门。它既是许多自然科学的基础，也是工程技术特别是高新科技的基础。历史上，物理和技术的关系大致有两种模式：以解决动力机械为主导的第一次工业革命所标志技术——物理——技术；以电气化进程为标志物理——技术——物理。\n物理与技术关系之例激光技术的物理基础1860Maxwell建立光的电磁理论。1900Planck提出光量子假说。1917Eisetein提出受激辐射理论。1953Towns建立第一台微波激射器(maser)。1958Towns,Shawlow开始研制激光器。1960Maiman制成第一台红宝石激光器。1961-65激光光谱,用于大气污染分析;半导体激光器，用于激光通讯；CO2激光器，用于激光熔炼、激光切割、激光钻孔。1968-69月球上设置激光反射器;地面与卫星联系。1982激光全息木。80-现代激光外科手术，通讯、光盘、激光武器等\n电子和信息技术的物理基础1925-26量子力学的建立。1926Fermi一Dirac统计法的提出，得知固体中的电子服从Pauli原理1927Bloch理论的建立,得知理想晶格中电子无散射。1928Sommerfeld提出能带的猜想.1929Peiels提出禁带、空穴的猜想；wilson和Bloch从理论上解释了导体、绝缘体和半导体的性质和区别；Mott和Jones用电子轰击、X射线发射和吸收等方法验证了能带理论。Bethe提出Fermi面的概念；Landau提出Fermi面可测量。1947Bardeen，Shockley，Brattain发明晶体管（获1956年诺贝尔物理奖）。1957Pipperd测量了第一个Fermi面（铜的），尔后，剑桥学派建立Fermi面编目.1962制成集成电路（LC）。70年代后制成大规模集成电路（VLlC）；尔后，超大规模集成电路；集成度以每十年一千倍的速度增长。\n\n四为什么要学习物理科学素质对一个现代工程技术人员来说是至关重要的。现代工业技术的工程师大致可以分为四种类型：工程科学家型革新发明家型现场工程专家型管理规划专家型系统地打好学习其他学科所必要的物理基础。提高科学素养以适应高新技术发展和市场经济发展的需要（转产、转行）（89%、70%）。\n您想成为哪种类型的工程师？革新发明家型：是指那些力求创造性地运用当代知识来发明、创造或建造工程系统的工程师，利用已有的科技知识创造，发明好的产品，好的方法。工程科学家型：要善于从战略思想上把当代科学成就（物理成就）和工程技术联系起来；善于发现现有工程系统或装备能力的缺陷；善于把一些抽象的、彼此似乎毫不相干的概念，用新的方法联系起来，以求达到工程实用的目的。他们主要是出概念，出思想，而不是创造某个具体产品。要具有深厚的物理理论基础和抽象思维的才能。“工程乐队”的“作曲家”\n管理规划型：在领导或管理部门工作，但活动仍以技术为背景的工程师们往往在一些科学的边缘领域工作，如工程学和管理学，政治学与环境科学，经济学和计算机技术等。所以知识面要宽。对新技术，生产发展的新方向具有敏锐的鉴察力和识别力。对国家，企业的方针政策有深刻的理解。工程乐队的“指挥者”。现场工程专家型：在现场从事建造，操作和维护复杂设备和使工程系统正常工作的工程师们。必须具备现代科学知识。其才能，主要表现在工程实践中。工程乐队的“演奏者”\n物理素质是科学素质的主要方面。工程技术人员的物理素质主要表现在：掌握物理学的思想、观点：如理想化模型，守恒（对称）的思想，“场”的观点，能量的观点，不同专业之间的交流，主要是思想、观点的交流。掌握物理概念、规律，能从物理本质上提出问题，研究问题。在一个工程技术问题面前首先要能判断它是不是个物理问题，那些物理概念和规律能用进来？工程技术中约十分之一是纯物理问题\n具有运用物理学的知识、方法综合分析和想象、创新的能力。物理学由于研究对象的泛，涉及多种运动形式。所以在体现综合、概括、联系、对比等方面没有任何一门其它学科能比拟。物理学的发展充满了大胆的探索与创新，以及由此而形成的科学的思维方式。“我们要创造一批有中国自己的知识产权的产品去占领世界市场”。在一定的物理知识基础上，根据工程技术发展的需求，自行更新知识，把物理学的新成果引入工程技术中。\n总结学习《大学物理》就要着眼于以上几个方面，不要单纯地学一些知识，更不要把物理课当专业课来对待，急功近利。物理学不仅仅是一门基础科学，而且是一种高层次、高品位的文化，是现代文明的一个重要组成部分。可以使我们形成一种科学的世界观。\n五、关于学习方法和学风的要求要适应有重点、有针对性、信息量较大的“粗线条式”讲课。注意培养自学能力。提高听课效率，学会记笔记（记思路、方法、要点和有特色的内容）。用好教学日历（预习、复习），用心看书（粗读与精读相结合），勤于思考（保持旺盛的研究、思考问题的兴趣），反对应试观点。高质量地及时完成作业。严格课堂纪律。学习物理不能仅仅掌握一些知识、定律、公式。更不要把注意力仅集中在解题上，应注意从整体上理解物理的内容、方法、概念、物理图象和工作语言。学习物理关键是——精读勤思，悟物穷理——建立自己的物理图象。