物理学概论

第一篇：物理学概论

物理与文化

物理学是一门以实验为基础的自然科学，它是发展最成熟、高度定量化的精密科学，又是具有方法论性质、被人们公认为最重要的基础科学。物理学取得的成果极大地丰富了人们对物质世界的认识，有力地促进了人类文明的进步。正如国际纯粹物理和应用物理联合会第23届代表大会的决议《物理学对社会的重要性》指出的，物理学是一项国际事业，它对人类未来的进步起着关键性的作用：探索自然，驱动技术，改善生活以及培养人才。

在自然科学群体中，物理学处于基础和领导地位。进入21世纪的今天，物理学仍是一门充满生机和活力的学科，它的创造性进展仍日新月异，遇到的挑战也愈来愈大。同时，21世纪科学技术的发展将在极大程度上依赖于物理学的发展，物理学仍将在科学技术的发展中占主导地位，物理学对当代以及未来高新技术的发展也将会提供更大的推动力。

在我看来，物理实际就是研究事物的内在规律和事物的道理的一门学科，说明白了，如果你可以把物理学好，把当今科学家的研究成果都有所了解，那么你就会明白所有发生在你周围的事情，如果你是一个对现在的科技都有所关注，那么，你就更会了解物理的魅力所在了，从古到今，从中国到外国所有的科学家都没有忘记对科学的探索。

物理学的发展引发了一次又一次的产业革命，推动着社会和人类文明的发展。可以说社会的每一次大的进步都与物理学的发展紧密相连。

一、物理学与第一次技术革命

物理学的贡献：世纪从英国发起的技术革命是技术发展史上的一次巨大革命，是以蒸汽机被广泛使用为标志的。它开创了以机器代替手工工具的时代，这不仅是一次技术改革，更是一场深刻的社会变革，这次工业革命是牛顿力学与生产技术的结合，在研究提高蒸汽机效率的基础上才创立了热力学的理论，热力学的理论又促进了热机的发展。

对社会的影响：从生产技术方面来说，工业革命使工厂制代替了手工工场，机器代替了手工劳动；从社会关系方面来说，工业革命使依附于落后生产方式的自耕农阶级消失了，使工业资产阶级和工业无产阶级形成和壮大起来。

18世纪中叶，在热学发展的基础上发明并改进了蒸汽机。蒸汽机的广泛使用，促成了手工业向机械化的大生产的转变，并使陆上和海上的大规模的长途运输成为可能。大大推动了社会的发展。古人云：一日千里。火车、飞机的使用使每一个地球人实现了“一日千里”甚至日行万里的梦想。蒸汽机的使用是第一次产业革命。

二、物理学与第二次技术革命

物理学的贡献，丹麦物理学家奥斯特在一次讲座快结束时，发现电流接通时附近的小磁针转动了一下，这一现象被人们称做电流的磁效应；1840年，法拉第发现了电磁感应现象，并逐渐形成了完整的电磁场理论。

对社会的影响，世纪前期创立的电磁学解决了机械能与电能转化的问题。电磁感应现象的发现，使发电机和电动机的制造成为可能，为人类找到了一种新能源，打开了电力时代的大门。在此基础上发展起来的电力工业，使人类进入电气化的时代，给人类的生产和生活带来翻天覆地的变化。大家想想现在使用的电灯、电话、电视、微机等一切的电力设施就能体会了。这是第二次产业革命。

三、物理学与第三次技术革命

晶体管与计算机，晶体管的发明促进了集成电路的发展，使计算机业飞速发展在更多领域得到广泛应用，然而也带来了新能源的应用。

20世纪70年代，微观物理方面取得重大突破，开创了微电子工业，使世界开始进入了以电子计算机应用为特征的信息时代。这是第三次产业革命。

可以说社会的每一次巨大的进步都是在物理学发展的基础上完成的。没有物理学的发展就没有人类社会和文明的巨大进步。

物理文化就在你我的身边，如果我们善于发现我们身边的数理文化美，善于把我们学的知识运用到生活里，去解决我们的或者别人的实际问题，那么我们就是学以致用，如果我们能够学的更加深一些，不断培养我们对物理的兴趣，也许我们就真的可以实现我们小时侯随便夸下的海口，成为一个科学家，即使不然，“学好数理化，走遍天下也不怕”。

第二篇：物理学发展概论

物理化学学科发展

一、物理化学概述

化学学科的发展经历了若干个世纪。而物理化学则是以物理实验技术为基础，研究化学体系的性质和行为，发现并建立化学体系中特殊规律的学科。物理化学是化学学科的理论基础，它从物质的物理现象与化学现象的联系入手，去探求化学变化的基本规律。

一般公认的物理化学的研究内容大致可以概括为三个方面：

（1）化学体系的宏观平衡性质 以热力学的三个基本定律为理论基础，研究宏观化学体系在气态、液态、固态、溶解态以及高分散状态的平衡物理化学性质及其规律性。

（2）化学体系的微观结构和性质 以量子理论为理论基础，研究原子和分子的结构，物体的体相中原子和分子的空间结构、表面相的结构，以及结构与物性的规律性。

（3）化学体系的动态性质 研究由于化学或物理因素的扰动而引起体系中发生的化学变化过程的速率和变化机理。

化学被认为一门实验与理论并重的科学，基于物理理论的计算已成为化学不可缺少的组成部分，标志着化学发展进入了新的阶段。

二、物理化学的发展史

物理化学的发展史一般认为，物理化学作为一门学科的正式形成，是从1877年德国化学家奥斯特瓦尔德和荷兰化学家范托夫创刊的《物理化学杂志》开始的。实际上，物理化学已有很大进展了。从这一时期到20世纪初，物理化学以化学热力学的蓬勃发展为其特征。

热力学第一定律和热力学第二定律被广泛应用于各种化学体系，特别是溶液体系的研究。吉布斯对多相平衡体系的研究和范托夫对化学平衡的研究，阿伦尼乌斯提出电离学说，能斯脱发现热定理都是对化学热力学的重要贡献。

当1906年路易斯提出处理非理想体系的逸度和活度概念，以及它们的测定方法之后，化学热力学的全部基础已经具备。劳厄和布喇格对 X射线晶体结构分析的创造性研究，为经典的晶体学向近代结晶化学的发展奠定了基础。阿伦尼乌斯关于化学反应活化能的概念，以及博登施坦和能斯脱关于链反应的概念，对后来化学动力学的发展也都作出了重要贡献。

20世纪20～40年代是结构化学领先发展的时期，这时的物理化学研究已深入到微观的原子和分子世界，改变了对分子内部结构的复杂性茫然无知的状况。1926年，量子力学研究的兴起，不但在物理学中掀起了高潮，对物理化学研究也给以很大的冲击。尤其是在1927年，海特勒和伦敦对氢分子问题的量子力学处理，为1916年路易斯提出的共享电子对的共价键概念提供了理论基础。1931年鲍林和斯莱特把这种处理方法推广到其他双原子分子和多原子分子，形成了化学键的价键方

法。1932年，马利肯和洪德在处理氢分子的问题时根据不同的物理模型，采用不同的试探波函数，从而发展了分子轨道方法。

第二次世界大战后到60年代期间，物理化学以实验研究手段和测量技术，特别是各种谱学技术的飞跃发展和由此而产生的丰硕成果为其特点。

电子学、高真空和计算机技术的突飞猛进，不但使物理化学的传统实验方法和测量技术的准确度、精密度和时间分辨率有很大提高，而且还出现了许多新的谱学技术。物理化学的研究对象超出了基态稳定分子而开始进入各种激发态的研究领域。先进的仪器设备和检测手段也大大缩短了测定结构的时间，使结晶化学在测定复杂的生物大分子晶体结构方面有了重大突破。电子能谱的出现更使结构化学研究能够从物体的体相转到表面相，对于固体表面和催化剂而言，这是一个得力的新的研究方法。

60年代，激光器的发明和不断改进的激光技术。大容量高速电子计算机的出现，以及微弱信号检测手段的发明孕育着物理化学中新的生长点的诞生。

70年代以来，分子反应动力学、激光化学和表面结构化学代表着物理化学的前沿阵地。研究对象从一般键合分子扩展到准键合分子、范德瓦耳斯分子、原子簇、分子簇和非化学计量化合物。

在理论研究方面，快速大型电子计算机加速了量子化学在定量计算方面的发展。对于许多化学体系来说，薛定谔方程已不再是可望而不可解的了。福井谦一提出的前线轨道理论以及伍德沃德和霍夫曼提出的分子轨道对称守恒原理的建立是量子化学的重要发展。

三、中国物理化学的发展

中国物理化学的发展历史，以1949年中华人民共和国成立为界，大致可以分为两个阶段。在30～40年代，尽管当时物质条件薄弱，但老一辈物理化学家不仅在化学热力学、电化学、胶体和表面化学、分子光谱学、X射线结晶学、量子化学等方面做出了相当的成绩，而且培养了许多物理化学方面的人才。

1949年以后，经过几十年的努力，在各个高等学校设置物理化学教研室进行人才培养的同时，还在中国科学院各有关研究所和各重点高等学校建立了物理化学研究室，在结构化学、量子化学、催化、电化学、分子反应动力学等方面取得了可喜的成绩。

从历史上看，化学家史随化学研究的深入而不断吸纳物理学成果来解决化学问题的。而且每次吸纳物理学成果都都是化学进入一个新的发展阶段。在实验和理论两方面都是如此。

四、物理化学的发展前景

物理化学是在物理和化学两大学科基础上发展起来的。它以丰富的化学现象和体系为对象,大量采纳物理学的理论成就与实验技术,探索、归纳和研究化学的基本规律

和理论,构成化学科学的理论基础。物理化学的水平在相当大程度省反映了化学发展的深度。

随着人们科学知识的不断积累,科学认识的日益深化和现代科学技术,如新谱学方法、分子束和激光技术、巨型计算机和先进计算方法等的应用,使物理化学的理论与实验研究均进入一个崭新的发展阶段。现代物理化学发展的明显趋势和特点是,从宏观到微观,从体相到表面,从静态到动态等。目前物理化学已在一定程度上能指导实践,并在实践中不断得到丰富和发展。

分子工程学史当今的热门工程学，想要达到想宏观工程学那样的水平，显然需要以下几方面定量的化学知识和在原子分子水平上操纵微观对象的能力。

1掌握物质的性能与其分子组成和结构的关系

2掌管化学反应进行的规律

3在合成和组装中拥有在原子分子水平操纵微观对象的能力

为了实现分子工程学的设想，化学除了发挥自己现有的优势以外，还需要吸纳物理学的成果。物理学向化学渗透，在无机化学方面更突出，而物理无机化学更应该是吸纳物理学新成果的前锋。

第三篇：物理学概论心得

物理学概论心得

物电系 物理学 物理(2)班

2011级 11110226杨蔚

通过一个学期的对物理学概论的学习,使我对物理学有了一个初步的认识,了解了物理学的发展历史。

物理学是研究自然界物质结构,以及物质运动的最基本、最普遍的规律的一门自然科学。物理学的研究方法是观察、试验、假设和理论。

物理学可以分为经典物理（19世纪末以前）与近代物理（19世纪末至今）。物理学的发展经历了3次大的飞跃。第一次是在17、18世纪，主要是牛顿力学预热力学的建立与发展；第二次出现在19世纪，主要是建立了经典电磁理论，开始了工业电气化进程；第三次是19世纪末至20世纪初，相论与量子力学的建立。

物理学的五次理论大综合：

1、牛顿把物体运动规律概括为三条运动基本定律和万有引力定律，建立了一个完整的力学理论体系，完成了物理科学的第一次理论大综合。

2、19世纪30到40年代，英国物理学家焦耳、德国医生迈尔等发现了能量守恒与转化定律，实现了物理学的第二次理论大综合。

3、1864年英国物理学家麦克斯韦建立电磁论，实现了物理科学的第三次理论大综合。

4、爱因斯坦分别于1905年和1916年创立的狭义相对论和广义相对论是第五次理论大综合。

5、1923—1926年德国的海森伯、奥地利的薛定锷等建立了量子学体系，完成了第五次大综合。

一、相对论

相对论是现代物理学的理论基础之一，它主要是关于物质运动与时间、空间关系的理论。

1、狭义相对论的基本假设

第一，狭义相对性原理：所有的物理规律在不同的惯性参照系中是一样的。第二，光速不变原理：光在真空中的传播速度在所有参照系中均相同。

2、广义相对论两条基本原理

第一，广义相对论原理：自然规律对于任何参照系而言都应具有相同的数学 形式。

第二，等效原理：匀加速参照系与均匀引力场中静止的参照系等效。

二、量子力学

量子力学是研究微观粒子运动的理论科学。量子力学给出了微观粒子的运动 规律，是所有试图从微观水平了解物质的一切性质和现象的必要基础。

三、物质结构

汤姆孙发现第一个基本粒子：电子；对原子的研究，说明了原子具有带正电的 原子核并具有线性光谱；正电子的发现及对粒子内部的研究。

第四篇：物理学概论心得体会1

物理学概论新的心得体会

在高中时我就对物理有浓厚的兴趣，高三时就卖了《普通物理学》，应为当时我们班上有许多同学都买了一些大学教材，如《普通生物学》、《无机化学》、《高等数学》等书。然而我发现《普物》比其他的都要难得太多（当时有许多符号都不知道），到了大学学了《高数》后才发现都是以高数为基础的各种公式的变形，要用到许多《高数》知识。

高考填志愿是我就填写了一些物理学专业，当时没有想过读师范专业，但前面几所学校都没上，最后还是读了师范专业，我想应该没有多大区别。

刚进入大学开始学习时，我对物理学感到很迷茫，我不知道自己将要学的是什么。但是通过高老师详细的讲解之后，我发现原来物理学对我们的生活很重要，原来物理学是这样慢慢壮大的，原来是有那么多先辈的伟大付出的，原来有那么多充满乐趣的故事。那种对未知的探索，那种对科学的执着，那种探索的乐趣，一切都深深的吸引了我。

物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。它的理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，它是当今最精密的一门自然科学学科。

物理学是一种自然科学，注重于研究物质、能量、空间、时间，尤其是它们各自的性质与彼此之间的相互关系。物理学是关于大自然规律的知识；更广义地说，物理学探索分析大自然所发生的现象，以了解其规则。

物理学分为：牛顿力学、理论力学、电磁学、电动力学、热力学、统计力学、相对论、量子力学等分类。

物理学研究分为四个领域：

凝聚态物理

研究物质宏观性质，这些物相内包含极大数目的组元，且组员间相互作用极强。最熟悉的凝聚态相是固体和液体，它们由原子间的键和电磁力所形成。更多的凝聚态相包括超流和波色-爱因斯坦凝聚态（在十分低温时，某些原子系统内发现）；某些材料中导电电子呈现的超导相；原子点阵中出现的铁磁和反铁磁相。凝聚态物理一直是最大的的研究领域。历史上，它由固体物理生长出来。1967年由菲立普·安德森最早提出，采用此名。

原子、分子和光学物理

研究原子尺寸或几个原子结构范围内，物质-物质和光-物质的相互作用。这三个领域是密切相关的。因为它们使用类似的方法和有关的能量标度。它们都包括经典和量子的处理方法；从微观的角度处理问题。原子物理处理原子的壳层，集中在原子和离子的量子控制；冷却和诱捕；低温碰撞动力学；准确测量基本常数；电子在结构动力学方面的集体效应。原子物理受核的影晌。但如核分裂，核合成等核内部现象则属高能物理。分子物理集中在多原子结构以及它们，内外部和物质及光的相互作用，这里的光学物理只研究光的基本特性及光与物质在微观领域的相互作用。

高能/粒子物理

粒子物理研究物质和能量的基本组元及它们间的相互作用；也可称为高能物理。因为许多基本粒子在自然界不存在，只在粒子加速器中与其它粒子高能碰撞下才出现。据基本粒子的相互作用标准模型描述，有12种已知物质的基本粒子模型（夸克和轻粒子）。它们通过强，弱和电磁基本力相互作用。标准模型还预言一种希格斯-波色粒子存在。现正寻找中。

天体物理

天体物理和天文学是物理的理论和方法用到研究星体的结构和演变，太阳系的起源，以及宇宙的相关问题。因为天体物理的范围宽。它用了物理的许多原理。包括力学，电磁学，统计力学，热力学和量子力学。1931年卡尔发现了天体发出的无线电讯号。开始了无线电天文学。天文学的前沿已被空间探索所扩展。地球大气的干扰使观察空间需用红外，超紫外，伽玛射线和x-射线。物理宇宙论研究在宇宙的大范围内宇宙的形成和演变。爱因斯坦的相对论在现代宇宙理论中起了中心的作用。20世纪早期哈勃从图中发现了宇宙在膨胀，促进了宇宙的稳定状态论和大爆炸之间的讨论。1964年宇宙微波背景的发现，证明了大爆炸理论可能是正确的。大爆炸模型建立在二个理论框架上：爱因斯坦的广义相对论和宇宙论原理。宇宙论已建立了ACDM宇宙演变模型；它包括宇宙的膨胀，黑能量和黑物质。从费米伽玛-射线望运镜的新数据和现有宇宙模型的改进，可期待出现许多可能性和发现。尤其是今后数年内，围绕黑物质方面可能有许多发现。

伽利略·伽利雷人类现代物理学的创始人，奠定了人类现代物理科学的发展基础。随着时代的进步物理学逐步的发展演变出各种各样的下级学科。如今的物理学和科学技术的关系两种模式并存，相互交叉，相互促进“没有昨日的基础科学就没有今日的技术革命”。例如：核能的利用、激光器的产生、层析成像技术(CT)、超导电子技术、粒子散射实验、X 射线的发现、受激辐射理论、低温超导微观理论、电子计算机的诞生。几乎所有的重大新(高)技术领域的创立，事先都在物理学中经过长期的酝酿。

物理学的基本性质是物理学是人们对无生命自然界中物质的转变的知识做出规律性的总结。这种运动和转变应有两种。一是早期人们通过感官视觉的延伸，二是近代人们通过发明创造供观察测量用的科学仪器，实验得出的结果，间接认识物质内部组成建立在的基础上。物理学从研究角度及观点不同，可分为微观与宏观两部分，宏观是不分析微粒群中的单个作用效果而直接考虑整体效果，是最早期就已经出现的，微观物理学随着科技的发展理论逐渐完善。物理学是对自然界概括规律性的总结，是概括经验科学性的理论认识。

物理学的本质

物理学并不研究自然界现象的机制（或者根本不能研究），我们只能在某些现象中感受自然界的规则，并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然，并试图改变自然，这是物理学，甚至是所有自然科学共同追求的目标。

物理学包含六大性质：

1.真理性：物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘，反映出物质运动的客观规律。

2.和谐统一性：神秘的太空中天体的运动，在开普勒三定律的描绘下，显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一，也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立，又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。

3.简洁性：物理规律的数学语言，体现了物理的简洁明快性。如：牛顿第二定律，爱因斯坦的质能方程，法拉第电磁感应定律。

4.对称性：对称一般指物体形状的对称性，深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如：物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。

5.预测性：正确的物理理论，不仅能解释当时已发现的物理现象，更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在，卢瑟福预言中子的存在，菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑，狄拉克预言电子的存在。

6.精巧性：物理实验具有精巧性，设计方法的巧妙，使得物理现象更加明显。

物理学是一个十分伟大的学科，物理学是一门以实验为基础的学科，一切假设都必须 以实验为基础，必须经受住实验的验证。物理学也是一个考验人思维的学科，应为它也要讲究严谨性。我们要如何学习物理学呢？著名物理学家费曼说：科学是一种方法，它教导人们：一些事物是怎样被了解的，什么事情是已知的，了解到了什么程度，如何对待疑问和不确定性，证据服从什么法则；如何思考事物，做出判断，如何区别真伪和表面现象？著名物理学家爱因斯坦说：发展独立思考和独立判断的一般能力，应当始终放在首位，而不应当把专业知识放在首位.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和工作，他必定会找到自己的道路，而且比起那种主要以获得细节知识为其培训内容的人来，他一定会更好地适应进步和变化。

物理学广泛应用于生活，但同时物理学也来源于生活。我们应该留心生活，更应该具有一颗勇于探索、不畏艰辛的心。

第五篇：2013级物理学概论课程作业选题

2013级物理学概论课程作业选题：

1.请从自然科学与人文科学两个方面，综述伽利略、牛顿的自然哲学思想对当今科学技术

发展的影响。

2.请从东、西方两种文化的差异，谈谈为何近现代科学技术萌生于欧美？

3.人类与自然的和谐与可持续发展已逐渐成为国际社会的共识，请从科学文化与人文文化的融合与可持续发展的关系角度谈谈你的看法。

4.哥白尼、开普勒等人对天体运动的描述，所追求的天体运动理论体现了简洁、和谐、自

洽的美学理念，综述他对现代科学的影响。

5.历史上关于动量与动能的两种量度之争的实质是什么？评述这两种量度之间的区别与

联系。

6.通过查询史实资料，综述人类对电磁相互作用的认识过程。

7.通过查询史实资料，综述人类对天体运动规律的认识过程。

8.物理学家与艺术家从不同的角度寻求解释世界，但是探索未知世界的原动力是相通的，请评述“好奇与兴趣是科学研究的第一动力”。

9.设想挖一个通过地心的深井到达地球地表的另外一侧，不考虑技术上的可行性及地幔、地核温度的影响，试分析深井内的地心列车将如何运动？

10.根据宇宙大爆炸理论，回顾太阳系的过去，展望太阳系的未来。

11.论述温室效应的物理过程以及对环境可能带来的环境影响，人类应该如何确保可持续发

展？

12.用熵增加原理分析能量的退化过程，评述人类文明发展历程中熵的变化和当前的能源政

策。

13.通过物理概论的学习，请评述人类对自然界物质运动的探索与人类文明进步的相互关

系。

14.你对类比法在物理学发展中的作用有何看法？

15.从法拉第这位自学成材的伟大科学家身上可以学到什么？

16.麦克斯韦对电磁学以及物理学的发展所作出的杰出贡献是什么？

17.从科学思想、科学方法、科学发展道路的艰难曲折等方面，请你谈谈对光本性认识的体

会。

18.用一两个事例谈谈你是如何认识对“有关**佯谬的科学争论”在科学发展过程中所起的作用。

19.通过查询史实资料，综述人类对物质微观结构的认识过程。

20.在二十世纪初叶，人类在对物质结构的探索过程中不断地否定传统观念，不断地有所新的发现，你是如何理解其中机遇、创新和勤奋间的关系。

注：

1.请每位同学从上述选题中任选一个题目，通过查询资料独立完成自己的作业。

2.如果一旦发现两个以上的同学作业雷同，将同时取消雷同者本次作业的成绩，大

家可以利用网络资源，但是如果通过搜索引擎发现所用资源与作业完全雷同连续超过300字，同样将取消本次作业成绩。

3.2014年06月20日交作业，作业用A4纸单面打印，须注明姓名学号。宋体5号

字体，不少于2000字。

4.本次作业占课程总评成绩的20%。不交作业不得参加考试。