物理学 是一门探索自然规律的科学 它就像一把钥匙 为我们打开了宇宙的大门 物理学与物质世界 物理学研究的对象十分广泛 宇观 宏观 微观 空间尺度(相差1045-1046) 1026m(约150亿光年)(宇宙)--10-20m(夸克) 时间尺度(相差1045) 150亿年(宇宙年龄)1018s-10-27s(硬y射线周期) 速率范围:0(静止)-3x108m/s(光速) 当今物理学的两个前沿领域 粒子物理学 研究微观粒子的组成 结构 相互转换 相互作用和运动规律的理论 高能物理学 人们从自己向小尺度追问以探索物质的组成 天体物理学 宇观理论 标准宇宙模型分析宇宙的起源大爆炸宇宙学 从遥远的过去宇宙产生于大爆炸绝热膨胀至今我们生活在这样的世界中 人们从自己向大尺度追问以探索宇宙的奥秘 现代宇宙学认为 宇宙由1250亿个星系组成 每个星系由数千亿个恒星组成 浩瀚的宇宙起源于大约150亿年前的一次大爆炸 从那时起至今整个宇宙处于不断的膨胀 建立正确的宇宙观和时空观 辩证唯物论的基本观点: 世界是物质的 物质是运动的 运动是永恒的 牛爵爷绝对时空观: 时间和空间是绝对的 均匀的 相互独立的 老爱相对论时空观: 时间和空间是相对的 相互关联的 同时 是相对的 而且时间和空间与物质的存在有关 离开物质谈时间是没有意义的 宇宙观 世界观和时空观 人生观 物理学是当代工程技术的基础 物理学的三次大的突破 导致了三次大的工业革命 18世纪 推动了第一次产业革命 热力学与统计物理学发展使人类进入了 蒸汽机时代 推动了第二次产业革命 19世纪末 20世纪 使人类进入了初电磁学的发展 电气化时代 20世纪初 现在相对论与量子物理学 推动了电子学信息技术的发展 第三次产业革命使人类进入了“信息化时 物理学与应用技术 迅速发展的汽车工业 汽车的驱动力 阻力矩问题 平稳性与汽车的减震问题汽车的 制动器与离合器问题 力学 汽车的发动机工作效率问题 热学 热力学第二定律、卡诺定理、循环效率 家用电器 电冰箱 空调机 制冷机 热力学第二定律 卡诺定理 制冷系数 微波炉 电磁场 位移电流 电介质极化 麦克斯韦方程组 改变电偶极矩 使电介质反复极化 使分子热运动加剧 有热效应 但与焦耳热完全不同 信息存储技术 磁盘 软盘 硬盘 电磁记录 U盘 光盘 激光信息处理:极高的信息存储密度、 读取信息时间短 使用寿命长 激光技术的应用 老爱 第一台激光器 1960 受激辐射理论 1917 激光技术的应用 光通信 光计算 激光加工 焊接 切割 激光印刷 激光打印机 激光照排机 激光复印机 激光制版机 激光生物应用 激光医学应用 激光刀 激光治疗 激光测距 激光测速 激光准直导向 激光雷达 激光制导 激光武器 轨道卫星 保持在地球某一经度的地面上空 运行周期与地球自转周期相同 通信卫星 气象卫星 导航卫星 根据开普勒第三定律可以计算出卫星的高度 再由克服地球引力所做的功和机械能守恒定律可计算出发射速度 运载火箭和航天飞机 火箭推进原理 动量定理 动量守恒定律导弹的制导 有线指令制导 电视制导 微波雷达制导 激光制导 红制导 毫米波制导 医疗器械与医学诊断技术 B超 B型超声波诊断仪 声波 超声波 超声波的传播 反射 折射 透射 吸收 衰减 多谱勒效应 探测 显示 成像 记录 除物理学外还涉及电子学 人体组织学等 从静态 动态 快速成像 二维图像 三维图像 立体 黑白 彩色 彩超 目前医学上主要用于观察 肝脏 胆囊 肝外胆管 肾脏 肾上腺 胰腺 脾脏 前列腺 卵巢等 真实 直观 快捷 便利 容易 无痛苦 X射线 CT扫描 MRI X射线 强度衰减 穿透特性 电离效应 光化学效应 荧光效应 CT 计算机断层成像技术 电子束 扫描 接收 造影 成像等 第一代CT扫描机 第二代CT扫描机 第三代CT扫描机 第四代CT扫描机 目前在医学上主要用于观察 大脑中病变 中枢神经系统疾病五宫疾病的检查与诊断等 对颅内肿瘤 脓肿 外伤血肿 脑损伤 脑梗塞 脑出血及椎管内肿瘤 椎间盘脱出病诊断效果很好 核磁共振是一种基于原子核自旋的物理现象 当原子核处于外加磁场中时 它们会吸收特定频率的射频辐射 从而产生共振现象 通过检测和分析共振信号 可以获得有关样品结构和性质的信息 应用领域 核磁共振技术在医学 化学 生物学等多个领域有广泛应用 在医学上 核磁共振成像MRI 常用于对人体进行无损检测和诊断 在化学和生物学中 核磁共振可用于分析分子结构和化学键 优势与特点 核磁共振具有非侵入性 高分辨率对软组织成像效果好等优点 它可以提供三维图像 帮助医生更准确地诊断疾病 相关技术 除了 MRI 还有其他核磁共振技术 如磁共振波谱 MRS 和功能性磁共振成像 fMRI等 这些技术可以进一步拓展核磁共振的应用范围 物理学与科学思维 学习物理学不仅仅是学习知识 更应注重科学思维方法和分析问题解决问题的能力的训练 物理学研究方法在当今科学研究的各个领域都有广泛的应用 物理学中经常使用的研究方法和逻辑思维方法 实验观测法 运用逻辑归纳法 实验 观测 整理分析 数学分析法 积累大量实验数据 得到准确数据 实验数据 去伪存真 找出规律性定律 理想化方法 根据其特性 复杂的问题 合理简化 建立理想化模型 复杂的客体复杂的过程突出主要因素忽略次要因素 建立科学概念设计理想化实验 归纳法 演绎法 发现新的定理和新的定律 例如 质点 刚体 弹簧振子 理想 气体 准静态过程 点电荷 发现新的定理 绝对黑体等 和新的定律 理想化实验 伽里略实验 力学相对性原理 老爱火车 相对论中 同时 的相对性 物理科学假说方法 释新的现象 原有理论无法解释新的现象 新的主观猜测 新的实验结果 新的观测结果 演绎推理 提出假说 新的实验结果保留 安培的分子环流 判定性实验 麦克斯韦的涡旋电场 麦克斯韦的位移电流 爱因斯坦的光子德布罗意的物质波 宇宙大爆炸假说 舍弃 热质说 以太说 物理判定性实验方法 对物理理论或假说起判定作用实验 提出命题 理论预言 理论或假说 否定了以太 推测答案的存在 修改理论 实验检验 康普顿效 迈克尔逊 莫雷实验 应用 应实验 其他方法 光的波粒二象性 性和半定量法 隔离法 排除干扰法 微扰法等等 物理学让我们认识世界 从微观的原子到宏观的宇宙 从牛爵爷力学的经典到相对论和量子力学的现代物理学揭示了物质和能量的本质 让我们对世界的认识更加深刻