物理學 是一門探索自然規律的科學 它就像一把鑰匙 爲我們打開了宇宙的大門 物理學與物質世界 物理學研究的對象十分廣泛 宇觀 宏觀 微觀 空間尺度(相差1045-1046) 1026m(約150億光年)(宇宙)--10-20m(誇克) 時間尺度(相差1045) 150億年(宇宙年齡)1018s-10-27s(硬y射線周期) 速率範圍:0(靜止)-3x108m/s(光速) 當今物理學的兩個前沿領域 粒子物理學 研究微觀粒子的組成 結構 相互轉換 相互作用和運動規律的理論 高能物理學 人們從自己向小尺度追問以探索物質的組成 天體物理學 宇觀理論 標准宇宙模型分析宇宙的起源大爆炸宇宙學 從遙遠的過去宇宙産生于大爆炸絕熱膨脹至今我們生活在這樣的世界中 人們從自己向大尺度追問以探索宇宙的奧秘 現代宇宙學認爲 宇宙由1250億個星系組成 每個星系由數千億個恒星組成 浩瀚的宇宙起源于大約150億年前的一次大爆炸 從那時起至今整個宇宙處于不斷的膨脹 建立正確的宇宙觀和時空觀 辯證唯物論的基本觀點: 世界是物質的 物質是運動的 運動是永恒的 牛爵爺絕對時空觀: 時間和空間是絕對的 均勻的 相互獨立的 老愛相對論時空觀: 時間和空間是相對的 相互關聯的 同時 是相對的 而且時間和空間與物質的存在有關 離開物質談時間是沒有意義的 宇宙觀 世界觀和時空觀 人生觀 物理學是當代工程技術的基礎 物理學的三次大的突破 導致了三次大的工業革命 18世紀 推動了第一次産業革命 熱力學與統計物理學發展使人類進入了 蒸汽機時代 推動了第二次産業革命 19世紀末 20世紀 使人類進入了初電磁學的發展 電氣化時代 20世紀初 現在相對論與量子物理學 推動了電子學信息技術的發展 第三次産業革命使人類進入了“信息化時 物理學與應用技術 迅速發展的汽車工業 汽車的驅動力 阻力矩問題 平穩性與汽車的減震問題汽車的 制動器與離合器問題 力學 汽車的發動機工作效率問題 熱學 熱力學第二定律、卡諾定理、循環效率 家用電器 電冰箱 空調機 制冷機 熱力學第二定律 卡諾定理 制冷系數 微波爐 電磁場 位移電流 電介質極化 麥克斯韋方程組 改變電偶極矩 使電介質反複極化 使分子熱運動加劇 有熱效應 但與焦耳熱完全不同 信息存儲技術 磁盤 軟盤 硬盤 電磁記錄 U盤 光盤 激光信息處理:極高的信息存儲密度、 讀取信息時間短 使用壽命長 激光技術的應用 老愛 第一台激光器 1960 受激輻射理論 1917 激光技術的應用 光通信 光計算 激光加工 焊接 切割 激光印刷 激光打印機 激光照排機 激光複印機 激光制版機 激光生物應用 激光醫學應用 激光刀 激光治療 激光測距 激光測速 激光准直導向 激光雷達 激光制導 激光武器 軌道衛星 保持在地球某一經度的地面上空 運行周期與地球自轉周期相同 通信衛星 氣象衛星 導航衛星 根據開普勒第三定律可以計算出衛星的高度 再由克服地球引力所做的功和機械能守恒定律可計算出發射速度 運載火箭和航天飛機 火箭推進原理 動量定理 動量守恒定律導彈的制導 有線指令制導 電視制導 微波雷達制導 激光制導 紅制導 毫米波制導 醫療器械與醫學診斷技術 B超 B型超聲波診斷儀 聲波 超聲波 超聲波的傳播 反射 折射 透射 吸收 衰減 多譜勒效應 探測 顯示 成像 記錄 除物理學外還涉及電子學 人體組織學等 從靜態 動態 快速成像 二維圖像 三維圖像 立體 黑白 彩色 彩超 目前醫學上主要用于觀察 肝髒 膽囊 肝外膽管 腎髒 腎上腺 胰腺 脾髒 前列腺 卵巢等 真實 直觀 快捷 便利 容易 無痛苦 X射線 CT掃描 MRI X射線 強度衰減 穿透特性 電離效應 光化學效應 熒光效應 CT 計算機斷層成像技術 電子束 掃描 接收 造影 成像等 第一代CT掃描機 第二代CT掃描機 第三代CT掃描機 第四代CT掃描機 目前在醫學上主要用于觀察 大腦中病變 中樞神經系統疾病五宮疾病的檢查與診斷等 對顱內腫瘤 膿腫 外傷血腫 腦損傷 腦梗塞 腦出血及椎管內腫瘤 椎間盤脫出病診斷效果很好 核磁共振是一種基于原子核自旋的物理現象 當原子核處于外加磁場中時 它們會吸收特定頻率的射頻輻射 從而産生共振現象 通過檢測和分析共振信號 可以獲得有關樣品結構和性質的信息 應用領域 核磁共振技術在醫學 化學 生物學等多個領域有廣泛應用 在醫學上 核磁共振成像MRI 常用于對人體進行無損檢測和診斷 在化學和生物學中 核磁共振可用于分析分子結構和化學鍵 優勢與特點 核磁共振具有非侵入性 高分辨率對軟組織成像效果好等優點 它可以提供三維圖像 幫助醫生更准確地診斷疾病 相關技術 除了 MRI 還有其他核磁共振技術 如磁共振波譜 MRS 和功能性磁共振成像 fMRI等 這些技術可以進一步拓展核磁共振的應用範圍 物理學與科學思維 學習物理學不僅僅是學習知識 更應注重科學思維方法和分析問題解決問題的能力的訓練 物理學研究方法在當今科學研究的各個領域都有廣泛的應用 物理學中經常使用的研究方法和邏輯思維方法 實驗觀測法 運用邏輯歸納法 實驗 觀測 整理分析 數學分析法 積累大量實驗數據 得到准確數據 實驗數據 去僞存真 找出規律性定律 理想化方法 根據其特性 複雜的問題 合理簡化 建立理想化模型 複雜的客體複雜的過程突出主要因素忽略次要因素 建立科學概念設計理想化實驗 歸納法 演繹法 發現新的定理和新的定律 例如 質點 剛體 彈簧振子 理想 氣體 准靜態過程 點電荷 發現新的定理 絕對黑體等 和新的定律 理想化實驗 伽裏略實驗 力學相對性原理 老愛火車 相對論中 同時 的相對性 物理科學假說方法 釋新的現象 原有理論無法解釋新的現象 新的主觀猜測 新的實驗結果 新的觀測結果 演繹推理 提出假說 新的實驗結果保留 安培的分子環流 判定性實驗 麥克斯韋的渦旋電場 麥克斯韋的位移電流 愛因斯坦的光子德布羅意的物質波 宇宙大爆炸假說 舍棄 熱質說 以太說 物理判定性實驗方法 對物理理論或假說起判定作用實驗 提出命題 理論預言 理論或假說 否定了以太 推測答案的存在 修改理論 實驗檢驗 康普頓效 邁克爾遜 莫雷實驗 應用 應實驗 其他方法 光的波粒二象性 性和半定量法 隔離法 排除幹擾法 微擾法等等 物理學讓我們認識世界 從微觀的原子到宏觀的宇宙 從牛爵爺力學的經典到相對論和量子力學的現代物理學揭示了物質和能量的本質 讓我們對世界的認識更加深刻